A ciência da electricidade nos séculos XIX e XX estava em rápido desenvolvimento, o que levou à criação de motores assíncronos eléctricos. Com estes dispositivos, o desenvolvimento da indústria deu um enorme salto em frente e é agora impossível imaginar fábricas e fábricas sem a assistência de máquinas assíncronas.
Conteúdos
História
A história do motor assíncrono remonta a 1888 quando Nikola Tesla patenteou um circuito de motor eléctrico, no mesmo ano outro cientista eléctrico Gallileo Ferraris publicou um artigo sobre os aspectos teóricos da máquina assíncrona.
Em 1889, um físico russo Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky foi atribuída uma patente na Alemanha para um motor eléctrico trifásico assíncrono.
Todas estas invenções tornaram possível melhorar as máquinas eléctricas e levaram à utilização em massa de máquinas eléctricas na indústria, o que acelerou enormemente todos os processos industriais, melhorou a eficiência e reduziu a intensidade de trabalho.
Actualmente, o motor eléctrico mais comum utilizado na indústria é o protótipo da máquina eléctrica criada por Dolivo-Dobrovolsky.
Concepção e princípio de funcionamento do motor assíncrono
Os principais componentes de um motor eléctrico assíncrono são o estator e o rotor, que estão separados um do outro por uma caixa de ar. O trabalho activo no motor é levado a cabo pelos enrolamentos e pelo núcleo do rotor.
A assíncronia do motor é definida como a diferença entre a velocidade do rotor e a velocidade do campo electromagnético.
Estator - é uma parte fixa do motor cujo núcleo é feito de aço eléctrico e é montado na estrutura de base. A moldura é fundida a partir de um material que não é magnético (por exemplo, ferro fundido, alumínio, etc.).ferro fundido, alumínio). Os enrolamentos do estator são um sistema trifásico em que os fios são colocados em ranhuras com um ângulo de deflexão de 120 graus. Os enrolamentos são ligados à rede em circuitos estrela ou delta como padrão.
O rotor - é a parte móvel do motor. Existem dois tipos de rotores para motores assíncronos: gaiola de esquilo e rotores de fase. Estes tipos diferem na concepção do enrolamento do rotor.
Motor de indução com rotor de gaiola de esquilo
Este tipo de máquina eléctrica foi patenteado pela primeira vez pelo M.O. Dolivo-Dobrovolsky e é popularmente chamado "roda de esquilo" devido à sua aparência. O enrolamento do rotor em curto-circuito consiste em barras de cobre em curto-circuito (alumínio, latão) e são inseridos nas ranhuras de enrolamento do núcleo do rotor. Este tipo de rotor não tem contactos móveis, pelo que estes motores são muito fiáveis e duráveis em funcionamento.
Motor assíncrono com um rotor de fase
Este dispositivo permite variar a velocidade numa vasta gama. O rotor fase-fase é um enrolamento trifásico que é ligado num arranjo estrela ou delta. Estes motores estão equipados com escovas especiais que podem ser utilizadas para controlar a velocidade do rotor. Se um reóstato especial for adicionado ao mecanismo de tal motor, a resistência de arranque do motor será reduzida e as correntes de arranque, que têm um efeito deletério sobre a rede e o próprio dispositivo, serão minimizadas.
Princípio de funcionamento
Quando é aplicada corrente eléctrica aos enrolamentos do estator, é gerado um fluxo magnético. Como as fases são compensadas umas em relação às outras em 120 graus, isto faz com que o fluxo nos enrolamentos gire. Se o rotor estiver em curto-circuito, esta rotação gera uma corrente no rotor que cria um campo electromagnético. Interagindo uns com os outros, os campos magnéticos do rotor e do estator fazem girar o rotor do motor eléctrico. Se o rotor for faseado, a tensão é aplicada ao estator e ao rotor simultaneamente, aparece um campo magnético em cada mecanismo, interagem uns com os outros e rodam o rotor.
Vantagens dos motores assíncronos
| Com rotor de gaiola de esquilo | Com rotor de fase enrolado |
|---|---|
| 1. Dispositivo e circuito de arranque simples | 1. Corrente inicial baixa |
| 2. Baixo preço de fabrico | 2. Velocidade variável. |
| 3. A velocidade do eixo não se altera com o aumento da carga. | 3. Funcionamento com baixas sobrecargas sem variação de velocidade. |
| 4. Capaz de resistir a sobrecargas de curta duração. | 4. Pode aplicar um arranque automático |
| 5. Fiável e durável em funcionamento | 5. Tem um elevado torque |
| 6. Adequado para quaisquer condições de trabalho | |
| 7. Tem uma alta eficiência |
Desvantagens dos motores assíncronos
| Com rotor de gaiola de esquilo | Com rotor de fase enrolado |
|---|---|
| 1. A velocidade do rotor não pode ser controlada | 1. sobredimensionado |
| 2. Baixo binário de arranque | 2. Menor eficácia |
| 3. Corrente inicial elevada | 3. manutenção frequente devido ao desgaste das escovas |
| 4. Alguma complexidade na concepção e contactos móveis |
Os motores assíncronos são dispositivos muito eficientes com boas características mecânicas e são, portanto, o tipo de motor mais frequentemente utilizado.
Modos de funcionamento
Um motor eléctrico assíncrono é um mecanismo versátil e tem vários modos de funcionamento em termos de duração:
- Contínuo;
- Pouco tempo;
- Intermitente; Periódico;
- Intermitente;
- Especial.
Funcionamento contínuo - O modo básico de funcionamento dos dispositivos assíncronos, que se caracteriza pelo funcionamento contínuo do motor eléctrico sem interrupções com uma carga constante. Este modo de funcionamento é o mais comum e é utilizado em instalações industriais em todo o mundo.
Operação a curto prazo - Funciona até ser atingida uma carga estável durante um tempo especificado (10 a 90 minutos) sem ter tempo suficiente para aquecer. Após este tempo, é desligada. Este modo é utilizado para o transporte de fluidos (água, petróleo, gás, etc.).água, petróleo, gás) e outras situações.
Operação intermitente - A duração da operação é fixa e, após a conclusão do ciclo de trabalho, é desligada. Modo de funcionamento Start-operate-stop. Pode ser desligado durante um período de tempo antes de ter tempo de arrefecer até temperaturas exteriores e depois ligado de novo.
Operação intermitente - O motor não aquece até à temperatura máxima, mas também não arrefece até à temperatura ambiente. É utilizado em elevadores, escadas rolantes, etc.
Modo especial - A duração e período de activação é arbitrária.
Na engenharia eléctrica existe um princípio de reversibilidade das máquinas eléctricas, o que significa que o dispositivo pode tanto converter energia eléctrica em energia mecânica como realizar a acção inversa.
Os motores assíncronos também estão em conformidade com este princípio e têm um modo motor e um modo gerador.
Funcionamento do motor - é o modo de funcionamento básico de um motor eléctrico assíncrono. Quando a tensão é aplicada aos enrolamentos, o binário electromagnético é gerado, entrando o rotor com o eixo e assim o eixo começa a rodar, o motor chega a uma velocidade constante, realizando um trabalho útil.
Modo gerador - baseia-se no princípio de que a corrente eléctrica nos enrolamentos do motor é gerada pela rotação do rotor. Se o rotor do motor for rodado mecanicamente, é gerada uma força electromotriz nos enrolamentos do estator, com um condensador nos enrolamentos, é gerada uma corrente capacitiva. Se a capacidade do condensador tiver um certo valor, dependendo das características do motor, o gerador irá autoexcitar-se e ocorrerá um sistema de tensão trifásica. O motor da gaiola de esquilo funcionará, portanto, como um gerador.
Controlo de velocidade para motores assíncronos
Existem os seguintes métodos para regular a velocidade dos motores eléctricos assíncronos e para controlar os seus modos de funcionamento:
- Frequência - ao alterar a frequência da corrente na rede eléctrica, a velocidade do motor eléctrico é alterada. Um dispositivo chamado conversor de frequência é utilizado para este método;
- Reóstato - ao alterar a resistência do reóstato no rotor, a velocidade de rotação muda. Este método aumenta o torque inicial e o deslizamento crítico;
- Pulsado - o método de controlo em que um tipo especial de tensão é aplicado ao motor.
- Os enrolamentos são comutados de um circuito estrela para um circuito delta durante o funcionamento do motor eléctrico, o que reduz as correntes de arranque;
- Controlo com mudança de pares de polos para rotores de gaiola de esquilo;
- Ligação de uma resistência indutiva para motores de phase-rotor.
Com o desenvolvimento dos sistemas electrónicos, o controlo de vários motores assíncronos está a tornar-se cada vez mais eficiente e preciso. Tais motores são utilizados em todo o mundo, a variedade de tarefas executadas por tais mecanismos está a aumentar de dia para dia, e a sua necessidade não está a diminuir.
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