Cosa è un motore a induzione a gabbia di scoiattolo?
Cos'è un motore asincrono a gabbia di scoiattolo?
Definizione del motore asincrono a gabbia di scoiattolo
Un motore asincrono a gabbia di scoiattolo è un motore con un rotore che assomiglia a una gabbia per scoiattoli e funziona basandosi sull'elettromagnetismo. Il rotore è un insieme cilindrico laminato in acciaio contenente un metallo altamente conduttivo come alluminio o rame. Quando la corrente alternata scorre nelle bobine del statore, crea un campo magnetico rotante. Questo processo induce una corrente elettrica nel rotore, che genera il proprio campo magnetico, il quale interagisce con il campo del statore per creare la coppia.
Principio di funzionamento
Quando viene fornita una alimentazione trifase alle bobine del statore, si stabilisce un campo magnetico rotante nello spazio. La velocità con cui il campo magnetico ruota è chiamata velocità sincrona.
Questo campo magnetico rotante induce una tensione nella barra del rotore, quindi inizia a scorrere una corrente di cortocircuito nella barra del rotore. Queste correnti del rotore generano un campo magnetico proprio che interagirà con il campo magnetico del statore. Ora, il campo del rotore cercherà di fare l'opposto della sua causa, quindi il rotore inizia a seguire il campo magnetico rotante.
Quando il rotore cattura il campo magnetico rotante, la corrente del rotore scende a zero poiché non c'è più movimento relativo tra il campo magnetico rotante e il rotore. Pertanto, in quel momento, la forza tangenziale sul rotore è zero, quindi il rotore viene temporaneamente rallentato. Dopo che il rotore è stato rallentato, si ristabilisce il movimento relativo tra il rotore e il campo magnetico rotante, quindi la corrente del rotore viene indotta nuovamente. Di conseguenza, la forza tangenziale della rotazione del rotore si ripristina, così che il rotore inizi a seguire nuovamente il campo magnetico rotante, mantenendo una velocità costante che è solo inferiore alla velocità del campo magnetico rotante o alla velocità di sincronismo.
Lo scivolamento misura la differenza di velocità tra il campo magnetico rotante e il rotore. La frequenza della corrente del rotore è uguale allo scivolamento moltiplicato per la frequenza dell'alimentazione.
Struttura del motore asincrono a gabbia di scoiattolo
Il motore asincrono a gabbia di scoiattolo è composto dalle seguenti parti:
Statore
Rotore
Ventilatore
Cuscinetto
Statore
È composto da un avvolgimento trifase con nucleo di ferro e involucro metallico. La posizione dell'avvolgimento lo rende elettricamente e meccanicamente separato di 120° nello spazio. Gli avvolgimenti sono montati su un nucleo di ferro laminato e forniscono un percorso a bassa resistenza per il flusso magnetico generato dalla corrente alternata.
Rotore
È la parte del motore che ruoterà per fornire un'uscita meccanica a una determinata quantità di energia elettrica. L'uscita nominale del motore è indicata in cavalli vapore sulla targhetta. È composto da un albero, barre di rame/alluminio a cortocircuito e un nucleo di ferro. Il nucleo del rotore è laminato per evitare perdite di potenza dovute a correnti di fuga ed effetto isteresi. I conduttori sono inclinati per prevenire l'effetto di blocco durante l'avviamento e per fornire un migliore rapporto di conversione tra statore e rotore.
Ventilatore
Il ventilatore è fissato sul retro del rotore per fornire lo scambio termico, mantenendo la temperatura del motore entro limiti accettabili.
Cuscinetto
I cuscinetti sono forniti come base per il movimento del rotore e mantengono la rotazione liscia del motore.
Applicazioni del motore asincrono a gabbia di scoiattolo
Pompa centrifuga
Azionamenti industriali (ad esempio, per nastro trasportatore)
Grande ventilatore e soffiatore
Macchina utensile
Torni e altre attrezzature per lavorazioni di tornitura
Vantaggi dei motori asincroni a gabbia di scoiattolo
Hanno un costo basso
Richiedono meno manutenzione (poiché non ci sono anelli di scorrimento o spazzole)
Regolazione della velocità buona (mantengono una velocità costante)
Alta efficienza nella conversione dell'energia elettrica in meccanica (durante il funzionamento, non all'avvio)
Miglior regolazione termica (cioè, non si surriscaldano troppo)
Compatti e leggeri
Antiesplosivi (poiché non ci sono spazzole che eliminano il rischio di scintille)
Svantaggi dei motori asincroni a gabbia di scoiattolo
La regolazione della velocità è molto scarsa
Anche se sono molto efficienti dal punto di vista energetico quando operano a pieno carico, consumano molta energia durante l'avvio
Sono più sensibili alle fluttuazioni della tensione di rete. Quando la tensione di rete diminuisce, la macchina a induzione consuma più corrente. Durante i picchi di tensione, l'aumento di tensione satura i componenti magnetici del motore asincrono a gabbia di scoiattolo
Presentano caratteristiche di alta corrente di avviamento e differenza di coppia di avviamento (la corrente di avviamento può essere 5-9 volte la corrente a pieno carico; la coppia di avviamento può essere 1,5-2 volte la coppia a pieno carico)
Modifiche di progettazione
Cambiando la forma delle barre del rotore, le caratteristiche di prestazione del motore, come velocità e coppia, possono essere facilmente personalizzate per soddisfare requisiti specifici.
Riepilogo
Quando si sceglie un motore asincrono a gabbia di scoiattolo, è necessario considerare fattori come il tipo di carico, i requisiti di alimentazione e tensione, le condizioni ambientali e climatiche, il livello di protezione e i requisiti antiesplosivi, i requisiti di manutenzione e assistenza. In primo luogo, in base al tipo di carico effettivo, si deve scegliere il motore appropriato, ad esempio, per carichi ad alta coppia e bassa velocità, si può scegliere un motore di grande potenza; per carichi ad alta velocità e bassa coppia, si sceglie un motore di piccola potenza. Allo stesso tempo, è necessario considerare i requisiti di alimentazione e tensione, in modo che i livelli di potenza e tensione del motore siano compatibili con gli scenari di applicazione reali.
