Micromotores assíncronos

Normalmente, os motores elétricos são divididos em três grupos: grande, médio e baixo consumo de energia. Para motores de baixa potência (os chamaremos de micromotores), o limite superior da potência não é definido, geralmente algumas centenas de watts. Os micromotores são amplamente utilizados em aparelhos e dispositivos domésticos (agora toda família possui vários micromotores - em geladeiras, aspiradores de pó, gravadores, tocadores etc.), equipamentos de medição, sistemas de controle automático, tecnologia de aviação e espacial e outras áreas de atividade humana.

Os primeiros motores DC surgiram nos anos 30 do século XIX. Um grande passo no desenvolvimento de motores elétricos foi dado como resultado da invenção, em 1856, por um engenheiro alemão Siemens de um transdutor de dois braços e a descoberta do princípio dinâmico-elétrico em 1866. Em 1883, Tesla e em 1885, a Ferrari inventou independentemente um motor CA assíncrono. Em 1884, a Siemens criou um motor de comutador com corrente alternada com um enrolamento de excitação em série. Em 1887, Hazelwander e Dolivo-Dobrovolsky propuseram um projeto de rotor do tipo gaiola de esquilo, o que simplificou bastante o projeto do motor. Em 1890, Chitin e Leblanc usaram um capacitor de mudança de fase pela primeira vez.

Nos eletrodomésticos, os motores elétricos começaram a ser usados ​​em 1887 - em ventiladores, em 1889 - em máquinas de costura, em 1895 - em furadeiras, desde 1901 - em aspiradores de pó. No entanto, até o momento, a necessidade de micromotores tem sido tão grande (até seis micromotores são usados ​​em uma câmera de vídeo moderna) que surgiram firmas e empresas especializadas para seu desenvolvimento e produção.

Micromotores assíncronos monofásicos são o tipo mais comum, atendem aos requisitos da maioria dos acionamentos elétricos de dispositivos e aparelhos, caracterizado por baixo custo e nível de ruído, alta confiabilidade, não requer manutenção e não contém contatos móveis.

Inclusão. Um micromotor assíncrono pode ser com um, dois ou três enrolamentos. Um motor de corda única não possui um torque de partida inicial e, para iniciá-lo, é necessário usar, por exemplo, um motor de partida. Em um motor de dois enrolamentos, um dos enrolamentos, chamado de principal, é conectado diretamente à fonte de alimentação (Fig. 1). Para criar um momento inicial em outro enrolamento auxiliar, uma corrente deve ser deslocada na fase em relação à corrente no enrolamento principal. Para isso, um resistor adicional é incluído em série com o enrolamento auxiliar, que pode ser ativo, indutivo ou capacitivo.

Na maioria das vezes, um capacitor é incluído no circuito de alimentação do enrolamento auxiliar, ao obter o ângulo de fase ideal das correntes nos enrolamentos igual a 90 ° (Fig. 1.6). Um capacitor constantemente incluído no circuito de potência do enrolamento auxiliar é chamado de capacitor. Se na partida do motor for necessário fornecer um torque de partida aumentado, em paralelo com o capacitor de trabalho S, o capacitor de partida Ca é ligado no momento da partida (Fig. 1, c). Depois que o motor é acelerado até uma velocidade de rotação, o capacitor de partida é desligado usando um relé ou um interruptor centrífugo. Na prática, eles costumam usar a versão da Figura 1.6.

O efeito de mudança de fase pode ser obtido aumentando artificialmente a resistência ativa do enrolamento auxiliar. Isso é possível ligando um resistor adicional ou fabricando um enrolamento auxiliar a partir de um fio de alta resistência. Devido ao aumento do aquecimento do enrolamento auxiliar, este último é desligado após a partida do motor.Tais motores são mais baratos e mais confiáveis ​​que os capacitores, embora não proporcionem uma mudança de fase das correntes de enrolamento de 90 °.

Para inverter o sentido de rotação do eixo do motor, o enrolamento auxiliar deve ser incluído no circuito de potência indutor ou indutor, como resultado da qual a corrente no enrolamento principal ultrapassará a corrente no enrolamento auxiliar. Na prática, esse método é raramente usado, pois a mudança de fase é insignificante devido à natureza indutiva da resistência do enrolamento auxiliar.

Na maioria das vezes, um método de mudança de fase é usado entre os enrolamentos principal e auxiliar, que consiste em fechar o enrolamento auxiliar. O enrolamento principal tem uma conexão magnética com o auxiliar, de modo que quando o enrolamento principal é conectado à fonte de alimentação, o EMF é induzido no auxiliar e surge uma corrente que atrasa a fase da corrente do enrolamento principal. O rotor do motor começa a girar na direção do enrolamento principal para o enrolamento auxiliar.

O motor assíncrono trifásico de três enrolamentos pode ser usado no modo de energia monofásico. A Figura 2 mostra a inclusão de um motor de três enrolamentos de acordo com os esquemas "estrela" e "triângulo" em um modo de operação monofásico (esquema Steinmets). Dois dos três enrolamentos estão conectados diretamente à rede de alimentação e o terceiro está conectado à tensão de alimentação através do capacitor de partida. Para criar o torque de partida necessário, um resistor deve ser conectado em série com o capacitor, cuja resistência depende dos parâmetros dos enrolamentos do motor.

Figura 2

Enrolamentos. Diferentemente dos motores assíncronos de três enrolamentos, caracterizados por um arranjo espacial simétrico e os mesmos parâmetros dos enrolamentos no estator, nos motores monofásicos, os enrolamentos principal e auxiliar têm parâmetros diferentes. Para enrolamentos simétricos, o número de ranhuras por polo e fase pode ser determinado a partir da expressão: q = N / 2pm, em que N é o número de ranhuras do estator; m é o número de enrolamentos (fases); p é o número de pólos. Nos enrolamentos assimétricos, o número de ranhuras ocupadas por cada enrolamento muda significativamente. Portanto, os enrolamentos principal e auxiliar têm um número diferente de voltas. Um exemplo típico é o enrolamento 2 / 3-1 / 3 (Fig. 3), no qual 2/3 dos slots do estator são ocupados pelo principal e 1/3 são o enrolamento auxiliar.

Figura 3

Construção. A Fig. 4 mostra uma seção transversal de um motor com dois enrolamentos concentrados ou em bobina localizados nos pólos do estator. Cada enrolamento (principal 1 e auxiliar 2) é formado por duas bobinas localizadas em pólos opostos. As bobinas são colocadas nos pólos e inseridas no garfo da máquina, que neste caso tem uma forma quadrada. Do lado do espaço de trabalho, as bobinas são retidas por protrusões especiais que atuam como pólos 3. Graças a eles, a curva de distribuição da indução do campo magnético no espaço de trabalho se aproxima de um sinusóide. Sem essas saliências, o formato da curva especificada é quase retangular. Como elemento de mudança de fase para esse mecanismo, você pode usar um capacitor e um resistor. Você também pode causar um curto-circuito no enrolamento auxiliar. Nesse caso, o motor é convertido em uma máquina assíncrona com polos divididos.

Figuras 4, 5

Os motores de polo bipartido são mais comumente usados ​​devido à sua simplicidade estrutural, alta confiabilidade e baixo custo. Esse motor também possui dois enrolamentos no estator (Fig. 5). O enrolamento principal 3 é feito na forma de uma bobina e é conectado diretamente à rede de suprimento. O enrolamento auxiliar 1 está em curto-circuito e contém de uma a três voltas por polo. Ele cobre parte do poste, que explica o nome do motor. O enrolamento auxiliar é feito de fio de cobre de forma redonda ou plana com uma seção transversal de vários milímetros quadrados, que se dobra em voltas com a forma correspondente. Em seguida, as extremidades dos enrolamentos são conectadas por soldagem.O rotor do motor é curto-circuito e as aletas de refrigeração são montadas nas extremidades, o que melhora a dissipação de calor dos enrolamentos do estator.

As opções de projeto para motores de polo bipartido são mostradas nas figuras 6 e 7. Em princípio, o enrolamento principal pode ser localizado simetricamente ou assimetricamente em relação ao rotor. A Fig. 6 mostra o design do motor com um enrolamento principal assimétrico 5 (1 - orifício de montagem; 2 - derivação magnética; 3 - enrolamento em curto-circuito; 4 - orifícios de montagem e alinhamento; 6 - estrutura do enrolamento; 7 - garfo). Esse mecanismo possui uma dispersão significativa do fluxo magnético no circuito magnético externo; portanto, sua eficiência não excede 10 a 15% e é fabricado para uma potência de não mais que 5 a 10 watts.

Do ponto de vista da manufatura, um motor com um enrolamento principal localizado simetricamente é mais complexo. Nos motores com potência de 10 a 50 W, é utilizado um estator composto (Fig. 7, onde: 1 - anel de garfo; 2 - anel de curto-circuito; 3 - polo; 4 - rotor de gaiola de esquilo; 5 - derivação magnética). Devido ao fato de os pólos do motor estarem cobertos pelo garfo e os enrolamentos estarem localizados no interior do sistema magnético, os fluxos magnéticos de dispersão são muito menores do que no projeto da Fig. 6. Eficiência do motor 15-25%.

Figuras 6, 7

Figura 8

Para alterar a velocidade do motor com polos bipartidos, use um circuito de polo cruzado (Fig. 8). Nela, a comutação do número de pares de pólos dos enrolamentos do estator é bastante simples, para alterar o que é suficiente para ligar os enrolamentos incluídos de acordo com os enrolamentos incluídos. Nos motores com polos bipartidos, também é utilizado o princípio do controle de velocidade, que consiste em alternar as bobinas do enrolamento de série para paralelo.

Pryadko A. D.

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