Micromotori asincroni

In genere, i motori elettrici sono divisi in tre gruppi: grande, media e bassa potenza. Per i motori a bassa potenza (li chiameremo micromotori), il limite superiore della potenza non è impostato, di solito alcune centinaia di watt. I micromotori sono ampiamente utilizzati negli elettrodomestici e nei dispositivi (ora ogni famiglia ha diversi micromotori - in frigoriferi, aspirapolvere, registratori a nastro, lettori, ecc.), Apparecchiature di misurazione, sistemi di controllo automatico, tecnologia aeronautica e spaziale e altre aree di attività umana.

I primi motori DC apparvero negli anni '30 del XIX secolo. Un grande passo nello sviluppo dei motori elettrici fu fatto a seguito dell'invenzione nel 1856 da un ingegnere tedesco Siemens di un trasduttore a due bracci e la scoperta del principio dinamoelettrico nel 1866. Nel 1883, Tesla e nel 1885, la Ferrari inventò autonomamente un motore a corrente alternata asincrono. Nel 1884, Siemens creò un motore commutatore a corrente alternata con un avvolgimento di eccitazione in serie. Nel 1887, Hazelwander e Dolivo-Dobrovolsky proposero un design del rotore a gabbia di scoiattolo, che semplificò notevolmente il design del motore. Nel 1890, Chitin e Leblanc utilizzarono per la prima volta un condensatore a sfasamento.

Negli elettrodomestici, i motori elettrici iniziarono ad essere utilizzati nel 1887 - nelle ventole, nel 1889 - nelle macchine da cucire, nel 1895 - nelle punte, dal 1901 - negli aspirapolvere. Tuttavia, ad oggi, la necessità di micromotori è stata così grande (fino a sei micromotori sono utilizzati in una moderna videocamera) che sono sorte aziende e imprese specializzate per il loro sviluppo e produzione.

I micromotori asincroni monofase sono il tipo più comune, soddisfano i requisiti della maggior parte degli azionamenti elettrici di dispositivi e apparecchi, caratterizzato da basso costo e livello di rumore, alta affidabilità, non richiedono manutenzione e non contengono contatti mobili.

Inclusione. Un micromotore asincrono può essere con uno, due o tre avvolgimenti. Un motore a carica singola non ha una coppia di avviamento iniziale e per avviarlo è necessario utilizzare, ad esempio, un motore di avviamento. In un motore a due avvolgimenti, uno degli avvolgimenti, chiamato principale, è collegato direttamente all'alimentazione di rete (Fig. 1). Per creare un momento iniziale in un altro avvolgimento ausiliario, una corrente deve essere spostata in fase rispetto alla corrente nell'avvolgimento principale. Per questo, un resistore aggiuntivo è incluso in serie con l'avvolgimento ausiliario, che può essere di natura attiva, induttiva o capacitiva.

Figura 1

Molto spesso, un condensatore è incluso nel circuito di alimentazione degli avvolgimenti ausiliari, mentre si ottiene un angolo di fase ottimale delle correnti negli avvolgimenti pari a 90 ° (Fig. 1.6). Un condensatore che è costantemente incluso nel circuito di potenza dell'avvolgimento ausiliario è chiamato funzionante. Se all'avvio del motore è necessario fornire una coppia di avviamento aumentata, quindi parallelamente al condensatore di lavoro S, il condensatore di avviamento Ca viene acceso al momento dell'avviamento (Fig. 1, c). Dopo che il motore accelera a una velocità di rotazione, il condensatore di avviamento viene spento mediante un relè o un interruttore centrifugo. In pratica, usano spesso la versione di Figura 1.6.

L'effetto di sfasamento può essere ottenuto aumentando artificialmente la resistenza attiva dell'avvolgimento ausiliario. Ciò si ottiene accendendo un resistore aggiuntivo o producendo un avvolgimento ausiliario da un filo ad alta resistenza. A causa del maggiore riscaldamento dell'avvolgimento ausiliario, quest'ultimo viene spento dopo aver avviato il motore.Tali motori sono più economici e più affidabili di quelli a condensatore, sebbene non forniscano uno sfasamento delle correnti di avvolgimento di 90 °.

Per invertire il senso di rotazione dell'albero motore, l'avvolgimento ausiliario deve essere incluso nel circuito di potenza induttore o induttore, a seguito del quale la corrente nell'avvolgimento principale supererà la corrente nell'avvolgimento ausiliario. In pratica, questo metodo viene usato raramente, poiché lo sfasamento è insignificante a causa della natura induttiva della resistenza dell'avvolgimento ausiliario.

Molto spesso, viene utilizzato un metodo di sfasamento tra gli avvolgimenti principale e ausiliario, che consiste nella chiusura dell'avvolgimento ausiliario. L'avvolgimento principale ha una connessione magnetica con l'ausiliario, in modo che quando l'avvolgimento principale è collegato all'alimentazione di rete, l'EMF viene indotto nell'ausiliario e si verifica una corrente che ritarda la fase dalla corrente dell'avvolgimento principale. Il rotore del motore inizia a ruotare nella direzione dall'avvolgimento principale a quello ausiliario.

Il motore asincrono trifase a tre avvolgimenti può essere utilizzato in modalità di alimentazione monofase. La Figura 2 mostra l'inclusione di un motore a tre avvolgimenti secondo gli schemi a "stella" e "triangolo" in una modalità di funzionamento monofase (schema Steinmets). Due dei tre avvolgimenti sono collegati direttamente alla rete di alimentazione e il terzo è collegato alla tensione di alimentazione attraverso il condensatore di avviamento. Per creare la coppia di spunto necessaria, è necessario collegare una resistenza in serie al condensatore, la cui resistenza dipende dai parametri degli avvolgimenti del motore.

Figura 2

Winding. A differenza dei motori asincroni a tre avvolgimenti, caratterizzati da una disposizione spaziale simmetrica e gli stessi parametri degli avvolgimenti sullo statore, nei motori con alimentazione monofase, gli avvolgimenti principale e ausiliario hanno parametri diversi. Per gli avvolgimenti simmetrici, il numero di scanalature per polo e fase può essere determinato dall'espressione: q = N / 2pm, dove N è il numero di scanalature dello statore; m è il numero di avvolgimenti (fasi); p è il numero di poli. Negli avvolgimenti asimmetrici, il numero di scanalature occupate da ciascun avvolgimento cambia in modo significativo. Pertanto, gli avvolgimenti principale e ausiliario hanno un numero diverso di giri. Un esempio tipico è l'avvolgimento 2 / 3-1 / 3 (Fig. 3), in cui 2/3 degli slot dello statore sono occupati dall'avvolgimento principale e 1/3 sono gli avvolgimenti ausiliari.

Figura 3

Design. La Fig. 4 mostra una sezione trasversale di un motore con due avvolgimenti concentrati o a spirale situati ai poli dello statore. Ogni avvolgimento (principale 1 e ausiliario 2) è formato da due bobine poste ai poli opposti. Le bobine vengono posizionate sui poli e inserite nel giogo della macchina, che in questo caso ha una forma quadrata. Dal lato del traferro di lavoro, le bobine sono trattenute da speciali sporgenze che fungono da pattini polari 3. Grazie a loro, la curva di distribuzione dell'induzione del campo magnetico nel traferro di lavoro si avvicina a una sinusoide. Senza queste sporgenze, la forma della curva specificata è quasi rettangolare. Come elemento di sfasamento per tale motore, è possibile utilizzare sia un condensatore che una resistenza. È inoltre possibile cortocircuitare l'avvolgimento ausiliario. In questo caso, il motore viene convertito in una macchina asincrona con poli divisi.

Figure 4, 5

I motori a polo diviso sono più comunemente usati per la loro semplicità strutturale, alta affidabilità e basso costo. Tale motore ha anche due avvolgimenti sullo statore (Fig. 5). L'avvolgimento principale 3 è realizzato sotto forma di una bobina ed è collegato direttamente alla rete di alimentazione. L'avvolgimento ausiliario 1 è in cortocircuito e contiene da uno a tre giri per polo. Copre parte del palo, che spiega il nome del motore. L'avvolgimento ausiliario è realizzato in filo di rame di forma rotonda o piatta con una sezione trasversale di diversi millimetri quadrati, che si piega in giri della forma corrispondente. Quindi le estremità degli avvolgimenti sono collegate mediante saldatura.Il rotore del motore viene messo in corto circuito e le alette di raffreddamento sono montate alle sue estremità, il che migliora la dissipazione del calore dagli avvolgimenti dello statore.

Le opzioni di progettazione per i motori a poli divisi sono mostrate nelle figure 6 e 7. In linea di principio, l'avvolgimento principale può essere posizionato simmetricamente o asimmetricamente rispetto al rotore. La Fig. 6 mostra il design del motore con un avvolgimento principale asimmetrico 5 (1 - foro di montaggio; 2 - shunt magnetico; 3 - avvolgimento in cortocircuito; 4 - fori di montaggio e allineamento; 6 - telaio di avvolgimento; 7 - giogo). Un tale motore ha una significativa dispersione del flusso magnetico nel circuito magnetico esterno, quindi la sua efficienza non supera il 10-15% ed è prodotto per una potenza non superiore a 5-10 watt.

Dal punto di vista della producibilità, un motore con un avvolgimento principale posizionato simmetricamente è più complesso. Nei motori con una potenza di 10-50 W, viene utilizzato uno statore composito (Fig. 7, in cui: 1 - anello del giogo; 2 - anello in cortocircuito; 3 - polo; 4 - rotore a gabbia di scoiattolo; 5 - shunt magnetico). A causa del fatto che i poli del motore sono coperti dal giogo e gli avvolgimenti si trovano all'interno del sistema magnetico, i flussi magnetici di dispersione sono molto inferiori rispetto al design in Fig.6. Efficienza del motore 15-25%.

Figure 6, 7

 

Figura 8

Per modificare la velocità del motore con i poli divisi, utilizzare un circuito a poli incrociati (Fig. 8). In esso, la commutazione del numero di coppie di poli degli avvolgimenti dello statore è abbastanza semplice, per cambiare quale è sufficiente attivare gli avvolgimenti inclusi secondo gli avvolgimenti inclusi. Nei motori con poli divisi viene utilizzato anche il principio del controllo della velocità, che consiste nel commutare le bobine di avvolgimento da serie a parallelo.

Pryadko A. D.

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Comments

[#1]

L'articolo è buono Puoi aggiungere dettagli.

[#2 gene]

L'autore ha un errore. Ferari invece di Faraday. O mi sbaglio ed era in realtà Ferari