A ciência no campo da eletricidade nos séculos 19 e 20 desenvolveu-se rapidamente, o que levou à criação de motores elétricos de indução. Com a ajuda de tais dispositivos, o desenvolvimento da indústria industrial avançou muito e agora é impossível imaginar plantas e fábricas sem máquinas de energia usando motores elétricos assíncronos.
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História da aparência
A história da criação de um motor elétrico assíncrono começa em 1888, quando Nikola Tesla patenteou um circuito de motor elétrico, no mesmo ano outro cientista no campo da engenharia elétrica Galileu Ferrari publicou um artigo sobre os aspectos teóricos do funcionamento de uma máquina assíncrona.
Em 1889, o físico russo Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky recebeu uma patente na Alemanha para um motor elétrico trifásico assíncrono.
Todas essas invenções permitiram melhorar as máquinas elétricas e levaram ao uso massivo de máquinas elétricas na indústria, o que acelerou significativamente todos os processos tecnológicos na produção, aumentou a eficiência do trabalho e reduziu sua intensidade de trabalho.
Atualmente, o motor elétrico mais utilizado na indústria é o protótipo de uma máquina elétrica criada por Dolivo-Dobrovolsky.
O dispositivo e o princípio de operação de um motor assíncrono
Os principais componentes de um motor de indução são o estator e o rotor, que são separados um do outro por um entreferro. O trabalho ativo no motor é realizado pelos enrolamentos e pelo núcleo do rotor.
A assincronia do motor é entendida como a diferença entre a velocidade do rotor e a frequência de rotação do campo eletromagnético.
estator - esta é uma parte fixa do motor, cujo núcleo é feito de aço elétrico e montado no chassi. A cama é feita de forma fundida a partir de um material não magnético (ferro fundido, alumínio). Os enrolamentos do estator são um sistema trifásico no qual os fios são colocados em ranhuras com um ângulo de deflexão de 120 graus. As fases dos enrolamentos são normalmente conectadas à rede de acordo com os esquemas "estrela" ou "triângulo".
Rotor É a parte móvel do motor. Os rotores dos motores elétricos assíncronos são de dois tipos: com rotores de gaiola e rotores de fase. Esses tipos diferem entre si nos projetos do enrolamento do rotor.
Motor assíncrono de gaiola de esquilo
Este tipo de máquina elétrica foi patenteado pela primeira vez por M.O. Dolivo-Dobrovolsky e é popularmente chamado de "roda esquilo" devido à aparência da estrutura. O enrolamento do rotor em curto-circuito consiste em hastes de cobre curto-circuitadas com anéis (alumínio, latão) e inserido nas ranhuras do enrolamento do núcleo do rotor. Este tipo de rotor não possui contatos móveis, portanto, esses motores são muito confiáveis e duráveis em operação.
Motor de indução com rotor de fase
Esse dispositivo permite ajustar a velocidade do trabalho em uma ampla faixa. O rotor de fase é um enrolamento trifásico, que é conectado de acordo com os esquemas de "estrela" ou triângulo. Em tais motores elétricos, existem escovas especiais no design, com as quais você pode ajustar a velocidade do rotor. Se um reostato especial for adicionado ao mecanismo desse motor, quando o motor for ligado, a resistência ativa diminuirá e, assim, as correntes de partida diminuirão, o que afeta negativamente a rede elétrica e o próprio dispositivo.
Princípio de funcionamento
Quando uma corrente elétrica é aplicada aos enrolamentos do estator, ocorre um fluxo magnético. Como as fases são deslocadas uma em relação à outra em 120 graus, por causa disso, o fluxo nos enrolamentos gira. Se o rotor estiver em curto-circuito, com essa rotação, uma corrente aparecerá no rotor, o que cria um campo eletromagnético. Interagindo entre si, os campos magnéticos do rotor e do estator fazem com que o rotor do motor elétrico gire. Se o rotor é fase, então a tensão é aplicada ao estator e ao rotor simultaneamente, um campo magnético aparece em cada mecanismo, eles interagem entre si e giram o rotor.
Vantagens dos motores assíncronos
| com rotor gaiola de esquilo | Com rotor de fase |
|---|---|
| 1. Dispositivo simples e circuito de lançamento | 1. Pequena corrente de partida |
| 2. Baixo custo de fabricação | 2. Capacidade de ajustar a velocidade de rotação |
| 3. Com o aumento da carga, a velocidade do eixo não muda | 3. Trabalhe com pequenas sobrecargas sem alterar a velocidade |
| 4. Capaz de suportar sobrecargas de curto prazo | 4. O início automático pode ser aplicado |
| 5. Confiável e durável em operação | 5. Tem um grande torque |
| 6. Adequado para todas as condições de trabalho | |
| 7. Tem alta eficiência |
Desvantagens dos motores assíncronos
| com rotor gaiola de esquilo | Com rotor de fase |
|---|---|
| 1. A velocidade do rotor não é ajustável | 1. Grandes dimensões |
| 2. Pequeno torque de partida | 2. A eficiência é menor |
| 3. Alta corrente de partida | 3. Manutenção frequente devido ao desgaste da escova |
| 4. Alguma complexidade de design e presença de contatos móveis |
Os motores assíncronos são dispositivos muito eficientes e com excelentes características mecânicas, o que os torna líderes em frequência de uso.
Modos de operação
Um motor elétrico do tipo assíncrono é um mecanismo universal e possui vários modos para a duração da operação:
- Contínuo;
- curto prazo;
- Periódico;
- Repetido-curto prazo;
- Especial.
Modo contínuo - o principal modo de operação dos dispositivos assíncronos, caracterizado pela operação constante do motor elétrico sem desligamentos com carga constante. Este modo de operação é o mais comum, usado em empresas industriais em todos os lugares.
Modo momentâneo - funciona até que uma carga constante seja atingida por um certo tempo (10 a 90 minutos), não tendo tempo para se aquecer o máximo possível. Depois disso desliga. Este modo é usado ao fornecer substâncias de trabalho (água, óleo, gás) e outras situações.
Modo periódico - a duração do trabalho tem um certo valor e é desligada no final do ciclo de trabalho. Modo de operação start-work-stop. Ao mesmo tempo, ele pode desligar por um tempo durante o qual não tem tempo para esfriar a temperaturas externas e ligar novamente.
Modo intermitente - o motor não aquece ao máximo, mas também não tem tempo para esfriar à temperatura externa. É usado em elevadores, escadas rolantes e outros dispositivos.
regime especial - a duração e o período de inclusão são arbitrários.
Na engenharia elétrica, existe um princípio de reversibilidade das máquinas elétricas - isso significa que o dispositivo pode converter energia elétrica em energia mecânica e realizar ações opostas.
Os motores elétricos assíncronos também correspondem a este princípio e possuem um modo de operação motor e gerador.
Modo motor - o principal modo de operação de um motor elétrico assíncrono. Quando a tensão é aplicada aos enrolamentos, surge um torque eletromagnético, arrastando o rotor com o eixo, e assim o eixo começa a girar, o motor atinge uma velocidade constante, realizando um trabalho útil.
modo gerador - baseado no princípio de excitação da corrente elétrica nos enrolamentos do motor durante a rotação do rotor. Se o rotor do motor for girado mecanicamente, uma força eletromotriz é formada nos enrolamentos do estator, na presença de um capacitor nos enrolamentos, ocorre uma corrente capacitiva.Se a capacitância do capacitor for um determinado valor, dependendo das características do motor, o gerador se autoexcitará e um sistema de tensão trifásico aparecerá. Assim, o motor de gaiola de esquilo funcionará como um gerador.
Controle de velocidade de motores assíncronos
Para regular a velocidade de rotação de motores elétricos assíncronos e controlar seus modos de operação, existem os seguintes métodos:
- Frequência - quando a frequência da corrente na rede elétrica muda, a frequência de rotação do motor elétrico muda. Para este método, é utilizado um dispositivo chamado conversor de frequência;
- Reostático - quando a resistência do reostato no rotor muda, a velocidade de rotação muda. Este método aumenta o torque de partida e o escorregamento crítico;
- Pulso - um método de controle no qual um tipo especial de tensão é aplicado ao motor.
- Comutação dos enrolamentos durante a operação do motor elétrico do circuito “estrela” para o circuito “triângulo”, o que reduz as correntes de partida;
- Controle de mudança de par de pólos para rotores de gaiola de esquilo;
- Conexão de reatância indutiva para motores com rotor bobinado.
Com o desenvolvimento dos sistemas eletrônicos, o controle de diversos motores elétricos do tipo assíncrono está se tornando mais eficiente e preciso. Esses mecanismos são usados em todo o mundo, a variedade de tarefas executadas por esses mecanismos está crescendo a cada dia e a necessidade deles não está diminuindo.
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