En quin principi funciona el motor d'inducció?
Un motor d'inducció és un tipus de motor AC molt utilitzat, el seu principi de funcionament es basa en la llei de l'inducció electromagnètica. A continuació, s'explica detalladament com funciona un motor d'inducció:
1. Estructura
Un motor d'inducció consta principalment de dues parts: l'estator i el rotor.
Estator: L'estator és la part estacionària, típicament composta per nuclis d'ferro laminats i bobines trifàsiques incrustades en les ranures del nucli d'ferro. Les bobines trifàsiques estan connectades a una font d'energia AC trifàsica.
Rotor: El rotor és la part rotativa, normalment fabricada amb barres conductores (típicament d'alumini o cobre) i anells finals, formant una estructura de jaula de sorra. Aquesta estructura s'anomena "rotor de jaula de sorra."
2. Principi de Funcionament
2.1 Generació d'un Camp Magnètic Rotatori
Font d'energia AC Trifàsica: Quan s'aplica una font d'energia AC trifàsica a les bobines de l'estator, es generen corrents alternades en les bobines de l'estator.
Camp Magnètic Rotatori: Segons la llei de Faraday de l'inducció electromagnètica, les corrents alternades en les bobines de l'estator produeixen un camp magnètic que varia amb el temps. Com que la font d'energia AC trifàsica té una diferència de fase de 120 graus, aquests camps magnètics interaccionen per formar un camp magnètic rotatori. La direcció i la velocitat d'aquest camp magnètic rotatori depenen de la freqüència de la font d'energia i de la disposició de les bobines.
2.2 Corrent Induït
Tall de Línies de Flux Magnètic: El camp magnètic rotatori talla les línies de flux magnètic en els conductors del rotor. Segons la llei de Faraday de l'inducció electromagnètica, això induix una força electromotriu (FEM) en els conductors del rotor.
Corrent Induït: La FEM induïda genera un corrent en els conductors del rotor. Com que els conductors del rotor formen un circuit tancat, el corrent induït flueix pels conductors.
2.3 Generació de Torque
Força de Lorentz: Segons la llei de la força de Lorentz, l'interacció entre el camp magnètic rotatori i el corrent induït en els conductors del rotor produeix una força, que fa girar el rotor.
Torque: Aquesta força genera torque, fent girar el rotor en la direcció del camp magnètic rotatori. La velocitat del rotor és lleugerament inferior a la velocitat síncrona del camp magnètic rotatori perquè es necessita una certa lliscada per generar un corrent induït i un torque suficient.
3. Lliscada
Lliscada: La lliscada és la diferència entre la velocitat síncrona del camp magnètic rotatori i la velocitat real del rotor. Es expressa amb la fórmula:
On:
s és la lliscada ns és la velocitat síncrona (en revolucions per minut)
nr és la velocitat real del rotor (en revolucions per minut)
Velocitat Síncrona: La velocitat síncrona
ns es determina per la freqüència
f de la font d'energia i el nombre de parells de pols
p al motor, calculada amb la fórmula:
4. Característiques
Característiques d'Arranque: Durant l'arranque, la lliscada és propera a 1, i el corrent induït en els conductors del rotor és elevat, produint un gran torque d'arranque. A mesura que el rotor acelera, la lliscada disminueix, i el corrent induït i el torque també disminueixen.
Característiques en Funcionament: En el funcionament estacionari, la lliscada és típicament petita (0,01 a 0,05), i la velocitat del rotor és propera a la velocitat síncrona.
5. Aplicacions
Els motors d'inducció es fan servir àmpliament en diverses aplicacions industrials i domèstiques gràcies a la seva estructura simple, el seu funcionament fiable i la seva facilitat de manteniment. Algunes aplicacions comunes inclouen ventiladors, bombes, compressors i cintes transportadores.
Resum
El principi de funcionament d'un motor d'inducció es basa en la llei de l'inducció electromagnètica. Un camp magnètic rotatori es genera per la font d'energia AC trifàsica en les bobines de l'estator. Aquest camp magnètic rotatori induix un corrent en els conductors del rotor, que genera torque, fent girar el rotor.
