Spiegazione dei motori a induzione trifase, i principali cavalli di battaglia industriali

La risposta risiede probabilmente in questi apparentemente umili motori elettrici.il motore a induzione a tre fasi della gabbia degli scoiattoli si distingue come il cavallo di battaglia indiscusso dell'industriaQuesto articolo approfondisce la progettazione, i principi di funzionamento, i vantaggi, gli svantaggi, le caratteristiche tecniche e le caratteristiche di base.e applicazioni di questa meraviglia tecnologica.

Motori a induzione: il "re non incoronato" delle applicazioni industriali

I motori a induzione, noti anche come motori asincroni, rappresentano il tipo di motore più utilizzato oggi.e la loro elevata affidabilità li hanno resi indispensabili in tutte le industrie ingegneristicheI motori a induzione sono principalmente disponibili in due varianti: monofase e trifase.

I motori a induzione monofase comprendono:

• Motori a induzione a fase divisa:Adatto per apparecchiature con frequenza di avvio limitata e potenza di trazione inferiore a 1 kW.
• Motori a induzione a carica di condensatore:Ideale per dispositivi con carichi inerziali elevati o avviamenti frequenti, come le cinghie trasportatrici.
• Motori a condensatore-avvio a condensatoreApplicazioni simili ai motori a avvio a condensatore ma con condensatori di funzionamento aggiunti per una migliore efficienza operativa.
• Motori a poli ombrosi:Tra i primi motori ad induzione CA, ancora utilizzati in piccoli dispositivi che richiedono una bassa coppia di avvio come lettori di dischi, ventilatori proiettori, ventilatori fotocopiatrici e asciugatrici.

I motori a induzione trifase includono:

• Motori di induzione per gabbie da scoiattolo:Favoriti per la loro longevità e bassa manutenzione, questi rappresentano i motori a induzione a tre fasi più comuni.
• Motori di induzione a rotore a ferita:Forniscono una coppia elevata con una bassa corrente di partenza, rendendoli adatti a ascensori, gru e sollevamenti.

Questo articolo si concentra sui motori a induzione a gabbia da scoiattolo a tre fasi a causa del loro uso industriale predominante.

Il mistero dell'"induzione": origine della corrente del rotore

Il termine "induzione" si riferisce alla corrente generata negli avvolgimenti del rotore durante il funzionamento - una differenza fondamentale da altri motori in cui la corrente del rotore proviene da fonti di alimentazione esterne.

Componenti principali dei motori a induzione a gabbia di scoiattolo

I motori a induzione sono costituiti principalmente da due gruppi principali: lo statore e il rotore, ciascuno dei quali comprende componenti più piccoli.

1Lo statore: il cuore del motore

La parte stazionaria è costituita da alloggiamento, nucleo dello statore e avvolgimenti.

• con una lunghezza massima di 20 mm o piùIl flusso di corrente fa espandere e contrarre il campo magnetico di ogni avvolgimento.
• Core dello statore:Laminato con lamiere di acciaio di silicio sottili e altamente permeabili, montato in cornici in acciaio o ghisa.I materiali comuni sono vari tipi di acciaio e ghisa.

2Il rotore: fonte di alimentazione rotazionale

Situato all'interno dello statore, questo assemblaggio rotante comprende l'albero, il nucleo del rotore e la gabbia degli scoiattoli.

• Fuoco:Tipicamente sottile cilindrico (progettazione varia a seconda del modello), supportando il nucleo del rotore, la gabbia degli scoiattoli e i cuscinetti.
• gabbia per scoiattoli:Struttura cilindrica attorno all'albero con barre di conduttore collegate.
• Core del rotore:Le sottili laminazioni in acciaio sono sciolte sulle barre della gabbia e compresse tra gli anelli terminali.Una leggera distorsione della laminazione aumenta la coppia e impedisce al rotore di "bloccarsi" tra i campi magnetici.

3Scudo e cuscinetti: supporto e lubrificazione

Gli scudi terminali sono montati su entrambe le estremità del telaio con penetrazione dell'albero. L'estremità motrice si collega ai carichi mentre l'estremità non motrice in genere contiene ventilatori di raffreddamento.Le chiavi su entrambe le estremità dell'albero trasmettono il movimento meccanico.

Le tenute antipolvere tra gli alberi e gli scudi terminali impediscono l'ingresso di contaminanti - una delle principali cause di guasto del motore (specialmente l'umidità).I cuscinetti anti-attrito su entrambe le estremità dell'albero assicurano una rotazione fluida con un minimo di attritoI motori più grandi utilizzano invece cuscinetti scorrevoli, che richiedono più spazio, lubrificazione (di solito olio) e diversi metodi di ritenzione.

4Ventilatori e coperture: sistema di raffreddamento critico

I ventilatori assiali si attaccano all'estremità dell'albero non motore, forzando l'aria sugli esterni del telaio durante il funzionamento.Protezioni per ventilatori contro grandi detriti e sicurezza del personale.

Nota:Il surriscaldamento può far sciogliere l'isolamento dell'avvolgimento causando cortocircuiti, un difetto comune ma prevenibile con un adeguato raffreddamento.

Vantaggi e svantaggi dei motori a induzione a gabbia da scoiattolo

1. Vantaggi

• Ampia applicabilità:Utilizzato in circa il 70% dei macchinari industriali.
• Installazione conveniente:Senza spazzole, anelli di scivolo, commutatori o sensori, si riducono i costi.La progettazione senza spazzole consente un funzionamento in ambiente pericoloso (con adeguate modifiche).
• Basso mantenimento:Significativamente inferiore ai motori a corrente continua con spazzole a carbonio.
• Lunga durata:Componenti meccanicamente robusti con bassi tassi di usura.
• Alta efficienza
• Autoavvio:Le versioni a tre fasi ruotano immediatamente quando vengono alimentate.

2Svantaggi

• Torsione di partenza scadente:La bassa coppia di partenza (un compromesso di efficienza) li rende inadatti per applicazioni ad alta coppia, sebbene gli ingranaggi / pulegge possano mitigare questo.
• Fattore di potenza basso sotto carichi leggeri:Richiede una corrente di eccitazione elevata per superare la resistenza del vuoto d'aria, causando un ritardo di tensione e una ridotta efficienza.
• Sfide per il controllo della velocità:Naturalmente il funzionamento a velocità costante rende difficile il controllo, sebbene gli azionamenti a frequenza variabile abbiano alleviato questo problema.