Un motore a induzione è un dispositivo elettrico che converte l'energia elettrica in energia meccanica. È ampiamente utilizzato per applicazioni industriali grazie alla sua caratteristica di autoavviamento. Il motore a induzione ad anello scorrevole è uno dei tipi di motore a induzione trifase ed è un tipo di motore a rotore avvolto. A causa di vari vantaggi come bassa corrente iniziale, coppia di avviamento elevata e fattore di potenza migliorato, viene utilizzato in applicazioni che richiedono coppia elevata, gru e ascensori. Gli avvolgimenti del rotore sono costituiti da un numero maggiore di avvolgimenti, una tensione indotta più elevata e una corrente inferiore rispetto al rotore a gabbia di scoiattolo. Gli avvolgimenti sono collegati alla resistenza esterna tramite anelli di contatto, che aiuta a controllare la coppia / velocità di un motore.
Che cos'è un motore a induzione ad anello scorrevole?
Definizione: Un motore a induzione con anello di contatto è indicato come un motore asincrono poiché la velocità alla quale opera non è uguale alla velocità sincrona di un rotore. Il rotore di questo tipo di motore è del tipo avvolto. Comprende un'anima cilindrica in acciaio laminato e una scanalatura semichiusa in corrispondenza del confine esterno per accogliere un circuito di avvolgimento isolato trifase.
Anello di contatto nel motore a induzione
Come si vede nella figura sopra, il rotore è avvolto in modo da corrispondere al numero di poli sullo statore. I tre terminali di un rotore e tre terminali di avviamento che si collegano tramite collettori rotanti sono collegati ad un albero. Lo scopo dell'albero è trasmettere la potenza meccanica.
Costruzione
Prima di discutere il principio di funzionamento di anello di contatto Induzione motore , conoscendo il costruzione del motore a induzione con anello di contatto è importante. Quindi iniziamo con la costruzione che comprende due parti: statore e rotore.
- Statore
- Rotore
Statore
Lo statore di questo motore comprende vari slot che sono disposti per supportare la costruzione di un circuito di avvolgimento trifase che si collega a una sorgente CA trifase.
Rotore
Il rotore di questo motore è costituito da un nucleo cilindrico con lamierini in acciaio. Oltre a questo, il rotore ha slot parallele per ospitare avvolgimenti trifase. Gli avvolgimenti in queste fessure sono disposti a 120 gradi l'uno rispetto all'altro. Questa disposizione può ridurre il rumore ed evitare una pausa irregolare di un motore.
Funzionamento del motore a induzione con anello di contatto
Questo motore funziona secondo il principio di Legge di Faraday dell'induzione elettromagnetica . Quando un avvolgimento dello statore è eccitato con un'alimentazione CA, l'avvolgimento dello statore produce un flusso magnetico. In base alla legge di Faraday dell'induzione elettromagnetica, l'avvolgimento del rotore viene indotto e genera una corrente di flusso magnetico. Questa EMF indotta sviluppa una coppia che consente al rotore di ruotare.
Tuttavia, la differenza di fase tra la tensione e la corrente non soddisfa i requisiti per generare una coppia di avviamento elevata poiché la coppia sviluppata non è unidirezionale. La resistenza esterna di valore elevato è collegata al circuito per migliorare la differenza di fase di un motore. Di conseguenza, la reattanza induttiva e la differenza di fase tra I e V sono ridotte. Di conseguenza, questa riduzione aiuta il motore a generare una coppia di serraggio elevata. Il schema del motore a induzione dell'anello di contatto è mostrato sotto.
Schema di collegamento del motore a induzione con anello di contatto
Perché i collettori rotanti vengono utilizzati in un motore a induzione?
Scivolare è definita come la differenza tra la velocità del flusso e la velocità del rotore. Affinché un motore a induzione produca coppia, deve esserci almeno una certa differenza tra la velocità del campo dello statore e la velocità del rotore. Questa differenza è chiamata 'slip'. Lo Slip Ring ”è un dispositivo elettromeccanico che aiuta a trasmettere potenza e segnali elettrici da un componente fermo a un componente rotante.
Gli anelli collettori sono anche noti come interfacce elettriche rotanti, giunti rotanti elettrici, girelle o anelli collettori. A volte, in base all'applicazione, lo slip ring richiede una larghezza di banda maggiore per trasmettere i dati. I collettori rotanti migliorano l'efficienza e le prestazioni di un motore migliorando il funzionamento del sistema ed eliminando i fili che penzolano dai giunti del motore.
Calcolo della resistenza del motore a induzione con anello di contatto
La coppia massima si verifica se
r = Smax. X —— (I)
Dove, Smax = scorrimento alla coppia di estrazione
X = Induttanza di un rotore
r = resistenza dell'avvolgimento del rotore
Aggiungendo la resistenza esterna R all'equazione (I),
r + R = (Smax) '. X —— (ii)
Dall'equazione (i) e (ii),
R = r (S ’max / Smax - 1) —— (iii)
Per definizione di Smax, otteniamo Smax = 1 - (Nmax / Ns) —— (iv)
Mettendo S'max = 1 nell'equazione (iii), otteniamo
R = r. (1 / Smax-1) —— (v)
Supponiamo che Ns = velocità sincrona di 1000 giri / min e la coppia di estrazione avvenga a 900 giri / min, l'equazione (iv) si riduce a Smax = 0,1 (cioè, 10% di scorrimento)
Sostituisci nell'equazione (v),
R = r. (1 / 0,1 - 1)
R = 9. r
'R' viene misurato utilizzando un multimetro. Il valore di resistenza di 9 volte superiore a quello di una resistenza del rotore ad anello collettore è collegato esternamente per sperimentare la massima coppia di avviamento.
Controllo della velocità del motore a induzione con anello di contatto
Il controllo della velocità di questo motore può essere eseguito utilizzando due metodi che includono quanto segue.
Effetto dell'aggiunta di resistenza esterna
Generalmente, l'avvio di questi motori si verifica quando assorbe la tensione di linea completa che è da 6 a 7 volte superiore alla corrente a pieno carico. Questa corrente elevata può essere controllata da una resistenza esterna collegata in serie al circuito del rotore. La resistenza esterna funge da reostato variabile durante il kick-off del motore e regola automaticamente l'alta resistenza per ottenere la corrente di avviamento richiesta.
La resistenza esterna riduce l'alta resistenza non appena il motore raggiunge la velocità normale e aumenta la coppia di avviamento di un motore. La regolazione della resistenza esterna aiuta anche a diminuire la corrente del rotore e dello statore, ma migliora il fattore di potenza di un motore.
Utilizzo del circuito a tiristori
Il circuito di accensione / spegnimento del tiristore è un altro modo per controllare la velocità di un motore. In questo metodo, la corrente CA del rotore è collegata a un raddrizzatore a ponte trifase e collegata alla resistenza esterna tramite un filtro. Il tiristore è collegato attraverso una resistenza esterna ed è acceso / spento ad alta frequenza. Il rapporto tra tempo di accensione e tempo di spegnimento stima il valore effettivo della resistenza del circuito del rotore che aiuta a controllare la velocità di un motore controllando le caratteristiche velocità-coppia.
Differenza tra gabbia di scoiattolo e motore a induzione ad anello scorrevole
La differenza tra questi due motori è discussa di seguito.
| Motore ad anello scorrevole | Motore a gabbia di scoiattolo |
| Ha un rotore di tipo ferita | Il suo rotore è del tipo a gabbia di scoiattolo |
| Il rotore ha un nucleo cilindrico con fessure parallele, in cui ciascuna fessura ha una barra | Gli slot non sono paralleli tra loro |
| La costruzione è complicata a causa di collettori rotanti e spazzole | La costruzione è semplice |
| Il circuito di resistenza esterno è collegato a un motore | Nessun circuito di resistenza esterno in quanto le barre del rotore sono completamente scanalate |
| La coppia di avviamento è alta | La coppia è bassa |
| L'efficienza è bassa | L'efficienza è alta |
Vantaggi e svantaggi del motore a induzione con anello di contatto
I vantaggi sono
- Coppia di avviamento elevata ed eccellente per supportare carichi inerziali elevati.
- Ha una bassa corrente di avviamento a causa della resistenza esterna
- Può sopportare una corrente a pieno carico da 6 a 7 volte superiore
Gli svantaggi sono
- Include maggiori costi di manutenzione dovuti a spazzole e collettori rotanti rispetto al motore a gabbia di scoiattolo
- Costruzione complessa
- Elevata perdita di rame
- Bassa efficienza e basso fattore di potenza
- Costoso del motore a induzione a gabbia di scoiattolo trifase
Applicazioni
Alcuni dei applicazioni del motore a induzione dell'anello di contatto siamo
- Questi motori vengono utilizzati dove sono richieste una coppia più elevata e una bassa corrente di avviamento.
- Utilizzato in applicazioni come ascensori, compressori, gru, trasportatori, paranchi e molti altri
Domande frequenti
1). Cos'è lo slittamento in un motore elettrico?
Lo scorrimento è definito come la differenza tra la velocità sincrona e la velocità operativa, alla stessa frequenza.
2). Dove vengono utilizzati i motori a induzione a gabbia di scoiattolo?
Sono utilizzati in pompe centrifughe, grandi soffianti e ventilatori, per azionare nastri trasportatori, ecc.
3). Cos'è un motore a induzione con anello di contatto?
Un motore con un rotore di tipo avvolto è noto come motore a induzione ad anello scorrevole. Inoltre, gli avvolgimenti del rotore sono collegati tramite anelli di contatto alla resistenza esterna.
4). Indicare uno svantaggio del motore a induzione con anello di contatto e del motore a induzione a gabbia di scoiattolo
Gli svantaggi sono le elevate perdite di rame e la bassa coppia
5). Qual è l'uso della resistenza esterna nei motori a induzione con anello di contatto?
La resistenza esterna funge da reostato variabile durante il kick-off del motore e regola automaticamente l'alta resistenza per ottenere la corrente di avviamento richiesta.
Quindi, questo articolo discute una panoramica del collettore rotante motore a induzione, la differenza tra motore a induzione con anello di contatto e motore a induzione a gabbia di scoiattolo, applicazioni, vantaggi e svantaggi. Ecco una domanda per te, qual è la funzione di un motore a induzione con anello di contatto?
