In che modo i motori a induzione sono diversi dai motori sincroni?

In questo articolo esamineremo le principali differenze tra motori elettrici sincroni e motori a induzione in modo che chiunque legga queste righe possa comprendere chiaramente queste differenze.

Motori asincroni sono oggi più diffusi, ma in alcune situazioni i motori sincroni sono più adatti, più efficaci per risolvere specifici problemi industriali e produttivi, di questo si parlerà più avanti.

Innanzitutto, ricordiamo cos'è un motore elettrico. Motore elettrico è chiamata macchina elettrica, progettata per convertire l'energia elettrica in energia meccanica di rotazione del rotore e funge da azionamento per alcuni meccanismi, ad esempio per azionare una gru o una pompa.

A scuola, a tutti è stato detto e mostrato come due magneti si respingono dai poli con lo stesso nome e dai poli opposti si attraggono. Esso magneti permanenti… Ma ci sono anche magneti variabili. Tutti ricordano un disegno con cornice conduttiva posta tra i poli di un magnete permanente a forma di ferro di cavallo.

Un telaio posizionato orizzontalmente, se attraversato da una corrente continua, diventerà il campo magnetico di un magnete permanente sotto l'azione di una coppia di forze (Potenza dell'ampere) fino al raggiungimento di un equilibrio verticale.

Se una corrente continua viene quindi fatta passare attraverso il telaio nella direzione opposta, il telaio ruoterà ulteriormente. Come risultato di tale alimentazione alternata del telaio con corrente continua in una direzione o nell'altra, si ottiene una rotazione continua del telaio. La cornice qui è un analogo di un magnete variabile.

L'esempio sopra con un telaio rotante nella sua forma più semplice dimostra il principio di funzionamento di un motore elettrico sincrono. Ogni motore sincrono a rotore ha avvolgimenti di campo alimentati con corrente continua che forma il campo magnetico del rotore. Lo statore di un motore elettrico sincrono contiene un avvolgimento statorico che forma il campo magnetico dello statore.

Quando viene applicata corrente alternata all'avvolgimento dello statore, il rotore ruoterà ad una frequenza corrispondente alla frequenza della corrente nell'avvolgimento dello statore. La velocità del rotore sarà sincrona con la frequenza della corrente di avvolgimento dello statore, motivo per cui un tale motore elettrico è chiamato sincrono. Il campo magnetico del rotore è generato dalla corrente, non indotta dal campo dello statore, quindi il motore sincrono è in grado di mantenere la velocità nominale sincrona indipendentemente dalla potenza del carico, ovviamente entro limiti ragionevoli.

Un motore a induzione, a sua volta, differisce da un motore sincrono. Se ricordiamo l'immagine nella cornice e la cornice è semplicemente in cortocircuito, quando il magnete ruota attorno alla cornice, la corrente indotta nella cornice creerà un campo magnetico sulla cornice e la cornice cercherà di raggiungere il magnete.

La velocità del telaio sotto carico meccanico sarà sempre inferiore alla velocità del magnete e quindi la frequenza non sarà sincrona. Questo semplice esempio dimostra come funziona un motore a induzione.

In un motore elettrico asincrono, il campo magnetico rotante è formato da una corrente alternata dell'avvolgimento dello statore situato nei suoi canali. Il rotore di un tipico motore a induzione non ha avvolgimenti in quanto tali, ma presenta barre in cortocircuito (rotore scoiattolo), tale rotore è chiamato rotore scoiattolo. Esistono anche motori a induzione a rotore di fase, in cui il rotore contiene avvolgimenti, la cui resistenza e corrente possono essere controllate da un reostato.

Quindi qual è la differenza principale tra motore a induzione e motore sincrono? Esternamente sono simili, a volte anche uno specialista non distinguerà un motore elettrico sincrono da uno asincrono per caratteristiche esterne. La differenza principale sta nel design dei rotori. Il rotore del motore a induzione non riceve corrente e i poli su di esso sono indotti dal campo magnetico dello statore.

Il rotore di un motore sincrono ha un avvolgimento di campo azionato in modo indipendente. Gli statori di un motore sincrono e asincrono sono disposti allo stesso modo, la funzione in ogni caso è la stessa: creare un campo magnetico rotante sullo statore.

La velocità di un motore a induzione sotto carico è sempre in ritardo rispetto alla rotazione del campo magnetico dello statore della quantità di scorrimento, mentre la velocità del motore sincrono è uguale in frequenza alla "rivoluzione" del campo magnetico dello statore, quindi, se il la velocità deve essere costante sotto carichi diversi, è preferibile scegliere un motore sincrono, ad esempio in L'azionamento della cesoia a ghigliottina è più adatto al suo compito da un potente motore sincrono.

Il campo di applicazione dei motori asincroni oggi è molto vasto. Si tratta di tutti i tipi di macchine, nastri trasportatori, ventilatori, pompe: tutte quelle apparecchiature in cui il carico è relativamente stabile o la riduzione della velocità del carico non è fondamentale per il processo di lavoro.

Alcuni compressori e pompe richiedono una velocità costante a qualsiasi carico; i motori sincroni sono installati su tali apparecchiature.

I motori sincroni sono più costosi da produrre rispetto ai motori asincroni, quindi se c'è una scelta e una leggera riduzione della velocità sotto carico non è critica, acquistano un motore asincrono.

I motori elettrici sincroni sono ampiamente utilizzati negli azionamenti elettrici che non richiedono il controllo della velocità. Rispetto ai motori asincroni presentano una serie di vantaggi:

• maggiore efficienza;

• la possibilità di produrre motori a bassa velocità di rotazione, che consente di abbandonare gli ingranaggi intermedi tra il motore e la macchina funzionante;

• la velocità del motore non dipende dal suo carico sull'albero;

• la possibilità di utilizzare la potenza reattiva come dispositivi di compensazione.

I motori elettrici sincroni possono essere consumatori e generatori potere reattivo... La natura e il valore della potenza reattiva di un motore sincrono dipendono dall'entità della corrente nell'avvolgimento di campo. La dipendenza della corrente nell'avvolgimento che fornisce tensione alla rete elettrica dalla corrente di eccitazione è chiamata caratteristica a forma di U di un motore sincrono. Al 100% del carico dell'albero motore, il suo coseno phi è uguale a 1. In questo caso, il motore elettrico non consuma potenza reattiva dalla rete elettrica. In questo caso, la corrente nell'avvolgimento dello statore ha un valore minimo.