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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA
Motor electrico. motores asíncronos. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Los motores eléctricos Motores asíncronos llamadas máquinas eléctricas que tienen al menos dos devanados en los que los voltajes alternos están desfasados entre sí. Principio de funcionamiento En los sistemas asíncronos, es posible crear un campo magnético giratorio en un dispositivo mecánicamente estacionario. Una bobina conectada a una fuente de corriente alterna produce un campo magnético pulsante, es decir, un campo magnético que cambia de valor y dirección.
En un cilindro con un diámetro interior D, se colocan tres bobinas en la superficie, desplazadas espacialmente entre sí 120°. Las bobinas están conectadas a una fuente de tensión trifásica (Figura 16.6). En la fig. 16.7 muestra un gráfico de corrientes instantáneas que forman un sistema trifásico. Cada una de las bobinas crea un campo magnético pulsante. Los campos magnéticos de las bobinas, interactuando entre sí, forman el campo magnético giratorio resultante, caracterizado por el vector de la inducción magnética resultante En la fig. 16.8 muestra los vectores de inducción magnética de cada fase y el vector resultante En este momento t = t1 la corriente y la inducción magnética en la bobina A-X son positivas y máximas, en las bobinas BY y CZ son iguales y negativas. El vector de la inducción magnética resultante es igual a la suma geométrica de los vectores de las inducciones magnéticas de las bobinas y coincide con el eje de la bobina A-X. En este momento t = t2 las corrientes en las bobinas A-X y CZ son de la misma magnitud y dirección opuesta. La corriente en la fase B es cero. El vector de inducción magnética resultante giró en el sentido de las agujas del reloj 30°.
En este momento t = t3 las corrientes en las bobinas A-X y BY son iguales en magnitud y positivas, la corriente en la fase CZ es máxima y negativa, el vector del campo magnético resultante se encuentra en la dirección negativa del eje de la bobina CZ. Durante un período de corriente alterna, el vector del campo magnético resultante girará 360°. Velocidad lineal de movimiento del vector de inducción magnética.
donde
campo a lo largo de la circunferencia de un cilindro con un diámetro D. Linea de velocidad
donde n1 - frecuencia síncrona de rotación de un campo magnético multipolar con el número de pares de polos Р. Las bobinas mostradas en la fig. 16.6, cree un campo magnético bipolar, con el número de polos 2P = 2. La frecuencia de rotación del campo es de 3000 rpm. Para obtener un campo magnético de cuatro polos, es necesario colocar seis bobinas dentro de un cilindro de diámetro D, dos para cada fase. Entonces, de acuerdo con la fórmula (16.7), el campo magnético rotará el doble de lento, con n1 = 1500 rpm. Para obtener un campo magnético giratorio, se deben cumplir dos condiciones:
diseño Un motor de inducción tiene una parte fija llamada estator y una parte giratoria llamada rotor. El estator contiene un devanado que crea un campo magnético giratorio. Existen motores asíncronos de jaula de ardilla y rotor de fases. En las ranuras del rotor con un devanado en cortocircuito, se colocan varillas de aluminio o cobre. En los extremos, las varillas se cierran con anillos de aluminio o cobre. El estator y el rotor están hechos de láminas de acero eléctrico para reducir las pérdidas por corrientes de Foucault. El rotor de fase tiene un devanado trifásico (para un motor trifásico). Los extremos de las fases se conectan en un nodo común y los comienzos se llevan a tres anillos de contacto colocados en el eje. Los cepillos de contacto fijos se colocan en los anillos. Un reóstato de arranque está conectado a las escobillas. Después de arrancar el motor, la resistencia del reóstato de arranque se reduce gradualmente a cero. El principio de funcionamiento de un motor de inducción. El principio de funcionamiento de un motor asíncrono se considerará en el modelo que se muestra en la Fig. 16.9. Representamos el campo magnético giratorio del estator como un imán permanente que gira con una frecuencia de rotación síncrona u. Se inducen corrientes en los conductores del devanado cerrado del rotor. Los polos del imán se mueven en el sentido de las agujas del reloj. Para un observador colocado sobre un imán giratorio, parece que el imán está estacionario y los conductores del devanado del rotor se mueven en sentido antihorario. Las direcciones de las corrientes del rotor, determinadas por la regla de la mano derecha, se muestran en la Fig. 16.9.
Usando la regla de la mano izquierda, encontramos la dirección de las fuerzas electromagnéticas que actúan sobre el rotor y hacen que gire. El rotor del motor girará a una velocidad de n1 en la dirección de rotación del campo del estator. El rotor gira de forma asíncrona, es decir, su frecuencia de rotación n2 menor que la frecuencia de rotación del campo del estator w. La diferencia relativa entre las velocidades de los campos del estator y del rotor se denomina deslizamiento:
El deslizamiento no puede ser igual a cero, ya que a las mismas velocidades del campo y del rotor, se detendría la inducción de corrientes en el rotor y, en consecuencia, no habría par electromagnético. El par electromagnético se equilibra con el par de frenado opuesto. Si el deslizamiento del motor bloqueado es igual a uno, se dice que el motor está en modo de cortocircuito. Velocidad del motor asíncrono sin carga n2 aproximadamente igual a la frecuencia síncrona n1. Si el deslizamiento de un motor descargado es S = 0, se dice que el motor está al ralentí. El deslizamiento de una máquina asíncrona operando en modo motor varía de cero a uno. Una máquina asíncrona puede operar en modo generador. Para hacer esto, su rotor debe ser girado por un motor de terceros en la dirección de rotación del campo magnético del estator con una frecuencia n2 > n1. Deslizamiento del generador asíncrono S < 0. Una máquina asíncrona puede operar en el modo de un freno de máquina eléctrico. Para ello, es necesario girar su rotor en sentido contrario al sentido de giro del campo magnético del estator. En este modo, S > 1. Por regla general, las máquinas asíncronas se utilizan en modo motor. El motor de inducción es el tipo de motor más común en la industria. La frecuencia de rotación del campo en un motor asíncrono está rígidamente relacionada con la frecuencia de la red f1 y el número de pares de polos del estator. A la frecuencia f1 = 50 Hz hay lo siguiente rango de velocidad (P - n1, rpm): 1 - 3000; 2 - 1500; 3-1000; 4 - 750. De la fórmula (16.7) obtenemos
La velocidad del campo del estator en relación con el rotor se denomina velocidad de deslizamiento.
Frecuencia actual y EMF en el devanado del rotor.
Una máquina asíncrona de rotor bloqueado funciona como un transformador. El flujo magnético principal induce en el estator y en los devanados fijos del rotor EMF E1 y mi2K:
donde Fm - el valor máximo del flujo magnético principal acoplado a los devanados del estator y del rotor; W1 y W2 - el número de vueltas de los devanados del estator y del rotor; Para obtener una distribución más favorable de la inducción magnética en el entrehierro entre el estator y el rotor, los devanados del estator y del rotor no se concentran dentro de un polo, sino que se distribuyen a lo largo de las circunferencias del estator y el rotor. La FEM del devanado distribuido es menor que la FEM del devanado agrupado. Este hecho se tiene en cuenta introduciendo coeficientes de devanado en las fórmulas que determinan la magnitud de las fuerzas electromotrices de los devanados. Los valores de los coeficientes de devanado son ligeramente inferiores a la unidad. EMF en el devanado de un rotor giratorio
Corriente del rotor de la máquina en funcionamiento
en la que R2 - resistencia activa del devanado del rotor; X2 - resistencia inductiva del devanado del rotor,
Un motor monofásico tiene un devanado ubicado en el estator. Un devanado monofásico alimentado por corriente alterna creará un campo magnético pulsante. Coloquemos un rotor con un devanado cortocircuitado en este campo. El rotor no girará. Si hace girar el rotor con una fuerza mecánica de terceros en cualquier dirección, el motor funcionará de manera estable. Esto se puede explicar de la siguiente manera. El campo magnético pulsante puede ser reemplazado por dos campos magnéticos que giran en direcciones opuestas con una frecuencia síncrona n1 y que tienen amplitudes de flujo magnético iguales a la mitad de la amplitud del flujo magnético del campo pulsante. Uno de los campos magnéticos se denomina rotación directa, el otro se denomina rotación inversa. Cada uno de los campos magnéticos induce corrientes de Foucault en el devanado del rotor. Cuando las corrientes de Foucault interactúan con los campos magnéticos, se forman pares que se dirigen uno frente al otro. En la fig. 16.10 muestra las dependencias del momento en el campo directo M ', el momento en el campo inverso M "y el momento resultante M en la función de deslizamiento M \uXNUMXd M ' - M".
Los ejes de deslizamiento están dirigidos uno frente al otro. En el modo de arranque, el rotor está sujeto a pares de igual magnitud y dirección opuesta. Hagamos girar el rotor por una fuerza de terceros en la dirección de un campo magnético recíproco. Aparecerá un exceso de par (resultante), acelerando el rotor a una velocidad cercana a la sincrónica. En este caso, el deslizamiento del motor con respecto al campo magnético recto-rotatorio
Deslizamiento del motor relativo a un campo magnético de rotación inversa
Teniendo en cuenta la característica resultante, podemos sacar las siguientes conclusiones. Salida 1. Un motor monofásico no tiene par de arranque. Girará en la dirección en la que es girado por una fuerza externa. Salida 2. Debido a la acción de frenado del campo giratorio inverso, el rendimiento de un motor monofásico es peor que el de un motor trifásico. Para crear un par de arranque, los motores monofásicos se alimentan con un devanado de arranque que se desplaza espacialmente en relación con el devanado principal de trabajo en 90 °. El devanado de arranque está conectado a la red a través de elementos de cambio de fase: un condensador o resistencia activa. La figura 16.11 muestra el circuito de conmutación del devanado del motor, donde P es el devanado de trabajo, P es el devanado de arranque. La capacitancia del elemento de cambio de fase C se selecciona de modo que las corrientes en los devanados de trabajo y de arranque difieran en fase en 90 °. Un motor asíncrono trifásico puede operar desde una red monofásica si sus devanados están conectados de acuerdo con los siguientes diagramas (Fig. 16.12). En el diagrama que se muestra en la fig. 16.12, y los devanados del estator están conectados por una estrella, y en el diagrama de la fig. 16.12, b - un triángulo. Valor de capacitancia C ~ 60 uF por 1 kW de potencia.
Autor: Koryakin-Chernyak S.L.
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, construida para tres momentos de tiempo t1, t2, t3. Las direcciones positivas de los ejes de las bobinas están marcadas con +1, +2, +3.
- frecuencia de tensión CA; T es el período de la corriente sinusoidal; pg - frecuencia de rotación del campo magnético o frecuencia de rotación síncrona. Durante un período T, el campo magnético se mueve una distancia 
donde
- división de polos o distancia entre los polos del campo magnético
¿de dónde
Con un aumento en la carga en el eje del motor, el par de frenado se vuelve mayor que el par y aumenta el deslizamiento. Como resultado, aumentan la FEM y las corrientes inducidas en el devanado del rotor. El par aumenta y se vuelve igual al par de frenado. El par puede aumentar al aumentar el deslizamiento hasta un cierto valor máximo, después del cual, con un nuevo aumento en el par de frenado, el par disminuye bruscamente y el motor se detiene.
- frecuencia de tensión en la red; A01 y K02 - coeficientes de devanado de los devanados del estator y del rotor.
, donde x2K - resistencia inductiva del rotor frenado. Entonces
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