Una macchina che converte l'energia elettrica in energia meccanica è chiamata motore elettrico. Questi motori sono caratterizzati da un design semplice, facilità d'uso, basso costo, elevata efficienza, bassa manutenzione e affidabilità. I motori a induzione trifase sono una tipologia di motori elettrici e si distinguono dagli altri. La differenza principale risiede nell'assenza di un collegamento elettrico tra l'avvolgimento del rotore e una fonte di alimentazione. La corrente e la tensione necessarie al circuito del rotore sono fornite per induzione dall'avvolgimento dello statore. Questo è il motivo per cui vengono chiamati motori a induzione. Questo articolo descrive il motore a induzione a gabbia di scoiattolo, una delle tipologie di motori a induzione trifase.
Che cos'è un motore a induzione a gabbia di scoiattolo?
Definizione: Il motore a gabbia di scoiattolo è un tipo di motore a induzione. Per generare movimento, sfrutta l'elettromagnetismo. L'albero di uscita è collegato al rotore, che ha la forma di una gabbia. Per questo motivo viene chiamato "gabbia di scoiattolo". Le due estremità, di forma circolare, sono unite dalle barre del rotore. Queste vengono azionate dalla forza elettromotrice (FEM) generata dallo statore. Questa FEM genera anche l'involucro esterno, costituito da lamierini metallici e avvolgimento di filo. Le due parti principali di qualsiasi motore a induzione sono lo statore e il rotore. La gabbia di scoiattolo è un metodo semplice per sfruttare l'effetto di induzione elettromagnetica. Di seguito è mostrato un motore a induzione a gabbia di scoiattolo a 4 poli.
Principio di funzionamento del motore a induzione a gabbia di scoiattolo
Il funzionamento del motore a induzione a scoiattolo si basa sul principio dell'elettromagnetismo. Quando l'avvolgimento dello statore viene alimentato con una corrente alternata trifase, produce un campo magnetico rotante (FMR) che ha una velocità detta velocità sincrona. Questo FMR induce una tensione nelle barre del rotore, attraverso la quale scorre una corrente. A causa di queste correnti del rotore, si genera un campo magnetico autoindotto che interagisce con il campo dello statore. Ora, secondo il principio, il campo del rotore inizia a opporsi alla sua causa. Quando il FMR cattura il momento del rotore, la corrente del rotore si annulla. A questo punto non ci sarà più momento relativo tra il rotore e il FMR.
Pertanto, la forza tangenziale sul rotore è nulla e si riduce per un istante. Dopo questa riduzione del momento del rotore, la corrente del rotore viene nuovamente indotta dal ripristino del moto relativo tra il motore a ricircolo di sfere (RMF) e il rotore. Di conseguenza, la forza tangenziale del rotore per la rotazione viene ripristinata e il rotore inizia a seguire l'RMF. In questo caso, il rotore mantiene una velocità costante, inferiore alla velocità dell'RMF e alla velocità sincrona. Qui, la differenza tra la velocità dell'RMF e quella del rotore viene misurata sotto forma di slittamento. La frequenza finale del rotore può essere ottenuta moltiplicando lo slittamento per la frequenza di alimentazione.
Costruzione di un motore a induzione a gabbia di scoiattolo
Le parti necessarie per la costruzione di un motore a induzione a gabbia di scoiattolo sono lo statore, il rotore, la ventola e i cuscinetti. Lo statore è costituito da un avvolgimento trifase meccanicamente ed elettricamente sfasato di 120 gradi con involucro e nucleo in metallo. Per fornire un percorso a bassa riluttanza per il flusso generato dalla corrente alternata, l'avvolgimento è montato sul nucleo di ferro laminato.
Il rotore converte l'energia elettrica in uscita meccanica. L'albero, il nucleo e le barre di rame in cortocircuito sono le parti che compongono il rotore. Per evitare l'isteresi e le correnti parassite che causano perdite di potenza, il rotore è laminato. Inoltre, per prevenire l'effetto cogging, i conduttori sono inclinati, il che contribuisce anche a ottenere un buon rapporto di trasformazione.
Una ventola montata sul retro del rotore per lo scambio termico contribuisce a mantenere la temperatura del motore entro limiti accettabili. Per garantire una rotazione fluida, il motore è dotato di cuscinetti.
Differenza tra motore a induzione a gabbia di scoiattolo e motore a induzione ad anelli collettori.
Dettagli
I vantaggi di un motore a induzione a gabbia di scoiattolo includono i seguenti:
Costruzione semplice e robusta.
Bassi costi iniziali e di manutenzione.
Mantiene una velocità costante.
La capacità di sovraccarico è elevata.
Semplice configurazione di partenza.
Elevato fattore di potenza.
Bassa perdita di rame nel rotore.
Elevata efficienza.
Svantaggi
Gli svantaggi di un motore a induzione a gabbia di scoiattolo includono i seguenti.
Motore
Corrente di avviamento elevata
Molto sensibile alle fluttuazioni della tensione di alimentazione
Basso fattore di potenza a bassi carichi.
Il controllo della velocità è molto difficile
Coppia di avviamento molto scarsa a causa della bassa resistenza del rotore.
Data di pubblicazione: 26 giugno 2024