Motori elettrici asincroni a rotore avvolto

Attualmente i motori asincroni rappresentano almeno l'80% di tutti i motori elettrici prodotti dall'industria. Questi includono motori asincroni trifase.

I motori elettrici asincroni trifase sono ampiamente utilizzati nei dispositivi di automazione e telemeccanica, dispositivi domestici e medici, dispositivi di registrazione del suono, ecc.

Vantaggi dei motori elettrici asincroni

L'ampio utilizzo di motori asincroni trifase è dovuto alla semplicità del loro design, affidabilità nel funzionamento, buone proprietà operative, basso costo e facilità di manutenzione.

Il dispositivo di motori elettrici asincroni con rotore avvolto

Le parti principali di qualsiasi motore a induzione sono la parte fissa, lo statore e la parte rotante, chiamata rotore.

Lo statore di un motore a induzione trifase è costituito da un circuito magnetico laminato pressato in un telaio fuso. Sulla superficie interna del circuito magnetico sono presenti canali per la posa dei fili di avvolgimento. Questi fili sono i lati delle bobine morbide multigiro che formano le tre fasi dell'avvolgimento dello statore.Gli assi geometrici delle bobine sono spostati nello spazio l'uno rispetto all'altro di 120 gradi.

Le fasi di avvolgimento possono essere collegate secondo lo schema stella o triangolo a seconda della tensione di rete. Ad esempio, se il passaporto del motore indica tensioni di 220/380 V, quindi con una tensione di rete di 380 V, le fasi sono collegate tramite una "stella". Se la tensione di rete è 220 V, gli avvolgimenti sono collegati a «triangolo». In entrambi i casi la tensione di fase del motore è di 220 V.

Il rotore di un motore asincrono trifase è un cilindro realizzato con lamiere stampate di acciaio elettrico e montato su un albero. A seconda del tipo di avvolgimento, i rotori dei motori asincroni trifase sono suddivisi in scoiattolo e rotori di fase.

Nei motori elettrici asincroni di maggiore potenza e nelle macchine speciali di bassa potenza, i rotori di fase vengono utilizzati per migliorare le proprietà di avviamento e regolazione. In questi casi, sul rotore viene posizionato un avvolgimento trifase con gli assi geometrici delle bobine di fase (1) sfalsati nello spazio l'uno rispetto all'altro di 120 gradi.

Le fasi dell'avvolgimento sono collegate a stella e le loro estremità sono collegate da tre anelli collettori (3) montati sull'albero (2) ed elettricamente isolati sia dall'albero che tra loro. Mediante spazzole (4), che sono in contatto strisciante con gli anelli (3), è possibile inserire reostati di regolazione (5) nei circuiti dell'avvolgimento di fase.

Un motore a induzione con rotore ha migliori proprietà di avviamento e regolazione, ma è caratterizzato da massa, dimensioni e costo maggiori rispetto a un motore a induzione con rotore a gabbia di scoiattolo.

Il principio di funzionamento dei motori elettrici asincroni

Il principio di funzionamento di una macchina asincrona si basa sull'utilizzo di un campo magnetico rotante.Quando un avvolgimento di statore trifase è collegato alla rete, ruota campo magneticola cui velocità angolare è determinata dalla frequenza della rete f e dal numero di coppie di poli dell'avvolgimento p, cioè ω1 = 2πf / p

Attraversando i fili degli avvolgimenti dello statore e del rotore, questo campo induce un campo elettromagnetico negli avvolgimenti (secondo la legge dell'induzione elettromagnetica). Quando l'avvolgimento del rotore è chiuso, la sua EMF induce una corrente nel circuito del rotore. Come risultato dell'interazione della corrente con il piccolo campo risultante, viene creato un momento elettromagnetico.Se questo momento supera il momento di resistenza dell'albero motore, l'albero inizia a ruotare e mette in moto il meccanismo di lavoro. Di solito, la velocità angolare del rotore ω2 non è uguale alla velocità angolare del campo magnetico ω1, che è chiamato sincrono. Da qui il nome del motore asincrono, cioè asincrono.

Il funzionamento di una macchina asincrona è caratterizzato dallo scorrimento s, che è la differenza relativa tra le velocità angolari del campo ω1 e del rotore ω2: s = (ω1-ω2) / ω1

Il valore e il segno dello scorrimento, in funzione della velocità angolare del rotore rispetto al campo magnetico, determinano la modalità di funzionamento della macchina ad induzione. Quindi nella modalità inattiva ideale, il rotore e il campo magnetico ruotano alla stessa frequenza nella stessa direzione, scorrimento s = 0, il rotore è stazionario rispetto al campo magnetico rotante, l'EMF nel suo avvolgimento non è indotto, il rotore la corrente e il momento elettromagnetico della macchina sono nulli. All'avviamento, il rotore è fermo nel primo istante di tempo: ω2 = 0, s = 1. Fondamentalmente, lo scorrimento nella modalità motore cambia da s = 1 all'avvio a s = 0 nella modalità di minimo ideale .

Quando il rotore ruota a una velocità ω2> ω1 nel senso di rotazione del campo magnetico, lo scorrimento diventa negativo. La macchina entra in modalità generatore e sviluppa la coppia frenante. Quando il rotore ruota nella direzione opposta alla direzione di rotazione del polo magnetico (s> 1), la macchina a induzione passa alla modalità opposta e sviluppa anche una coppia frenante. Quindi, a seconda dello scorrimento, si distingue tra i modi del motore (s = 1 ÷ 0), del generatore (s = 0 ÷ -∞) e il modo opposto (s = 1 ÷ + ∞). Le modalità di commutazione del generatore e del contatore vengono utilizzate per arrestare i motori a induzione.

Guarda anche: Avviamento di un motore a rotore avvolto