Cos'è la rotazione sincrona. Campo magnetico rotante di una macchina ad induzione (per non elettricisti) Velocità angolare di rotazione del campo magnetico

Un importante vantaggio della corrente trifase è la possibilità di ottenere un campo magnetico rotante, che è alla base del principio di funzionamento delle macchine elettriche: motori a corrente trifase asincroni e sincroni.

Riso. 7.2. La disposizione delle bobine quando si riceve un campo magnetico rotante (a) e il diagramma d'onda di un sistema simmetrico trifase di correnti che fluiscono attraverso le bobine (b)

Un campo magnetico rotante si ottiene facendo passare un sistema trifase di correnti (Fig. 7.2, b) attraverso tre bobine identiche A, B, C(Fig. 7.2, a), i cui assi si trovano ad un angolo di 120 ° l'uno rispetto all'altro.

La Figura 7.2, a mostra le direzioni positive delle correnti nelle bobine e le direzioni dell'induzione dei campi magnetici V UN , V V , V INSIEME A creato da ciascuna delle bobine separatamente.

La Figura 7.3 mostra le direzioni effettive delle correnti per i tempi
e direzioni di induzione V tagliare il campo magnetico risultante creato dalle tre bobine.

L'analisi della Figura 7.3 porta alle seguenti conclusioni:

a) induzione V tagliare il campo magnetico risultante cambia direzione (ruota) nel tempo;

b) la frequenza di rotazione del campo magnetico è uguale alla frequenza del cambiamento di corrente. Quindi per F = Il campo magnetico rotante di 50 Hz fa da cinque a dieci giri al secondo o tremila giri al minuto.

Il valore dell'induzione del risultante V tagliare = 1,5B m il campo magnetico è costante,

dove B m- l'ampiezza dell'induzione di una bobina.

In tempi diversi

7.3 Macchine asincrone

7.3.1 Il principio di funzionamento di un motore a induzione (AM)... Posizioniamo tra le bobine fisse (Figura 7.4) nell'area del campo magnetico rotante un cilindro metallico mobile - un rotore - fissato sull'asse.

Lascia che il campo magnetico ruoti "in senso orario", quindi il cilindro ruota nella direzione opposta rispetto al campo magnetico rotante.

Tenendo conto di ciò, secondo la regola della mano destra, troviamo il verso delle correnti indotte nel cilindro.

In Figura 7.4, le direzioni delle correnti indotte (lungo la generatrice del cilindro) sono indicate da croci ("lontano da noi") e punti ("verso di noi").

Applicando la regola di sinistra (Fig. 7.1, b), troviamo che l'interazione delle correnti indotte con il campo magnetico genera forze F, guidare il rotore in movimento rotatorio nella stessa direzione in cui ruota il campo magnetico.

Velocità del rotore
minore frequenza di rotazione del campo magnetico da alle stesse velocità angolari, la velocità relativa del rotore e il campo magnetico rotante sarebbero uguali a zero e non ci sarebbero campi elettromagnetici indotti e correnti nel rotore. Pertanto, non ci sarebbe forza F, creando una coppia. Il dispositivo più semplice considerato spiega il principio di funzionamento. motori asincroni. La parola "asincrono" (greco) significa non simultaneo. Questa parola sottolinea la differenza nelle frequenze del campo magnetico rotante e del rotore, la parte mobile del motore.

Riso. 7.4. Al principio di funzionamento di un motore asincrono

Il campo magnetico rotante creato dalle tre bobine ha due poli e si chiama campo magnetico rotante bipolare(una fase dei poli).

In un periodo di corrente sinusoidale, il campo magnetico bipolare compie un giro. Pertanto, alla frequenza standard F 1 = 50 Hz questo campo fa tremila giri al minuto. La velocità del rotore è leggermente inferiore a questa velocità sincrona.

Nei casi in cui è richiesto un motore asincrono con una velocità inferiore, viene utilizzato un avvolgimento statorico multipolare, composto da sei, nove, ecc. bobine. Di conseguenza, il campo magnetico rotante avrà due, tre, ecc. coppie di poli.

In generale, se il campo ha R coppie di poli, allora la sua velocità di rotazione sarà

.

7.3.2 Dispositivo motore asincrono... Il sistema magnetico (circuito magnetico) di un motore a induzione è costituito da due parti: una stazionaria esterna, a forma di cilindro cavo (Fig. 8.5), e una interna - un cilindro rotante.

Entrambe le parti del motore a induzione sono assemblate da lamiere di acciaio elettrico di 0,5 mm di spessore. Questi fogli sono isolati l'uno dall'altro con uno strato di vernice per ridurre le perdite di correnti parassite.

La parte fissa della macchina si chiama statore, durante la rotazione - rotore(dal latino fissare - stare in piedi e ruotare – ruotare).

Riso. 7.5. Schema di un dispositivo motore a induzione: sezione trasversale (a);

avvolgimento del rotore (b): 1 - statore; 2 - rotore; 3 - albero; 4 - giri dell'avvolgimento dello statore;

5 - giri dell'avvolgimento del rotore

Un avvolgimento trifase è posto nelle scanalature all'interno dello statore, le cui correnti eccitano il campo magnetico rotante della macchina. Nelle fessure del rotore è presente un secondo avvolgimento, le cui correnti sono indotte da un campo magnetico rotante.

Il circuito magnetico dello statore è racchiuso in un involucro massiccio, che è la parte esterna della macchina, e il circuito magnetico del rotore è fissato sull'albero.

I rotori dei motori a induzione sono realizzati di due tipi: a gabbia di scoiattolo e con collettori ad anelli. I primi sono più semplici nel design e vengono utilizzati più spesso.

L'avvolgimento di un rotore a gabbia di scoiattolo è una gabbia cilindrica ("ruota di scoiattolo") realizzata con pneumatici di rame o barre di alluminio, cortocircuitata alle estremità da due anelli (Figura 7.5, b). Le aste di questo avvolgimento sono inserite senza isolamento nelle scanalature del circuito magnetico.

Viene utilizzato anche il metodo di riempimento delle scanalature del circuito magnetico del rotore con alluminio fuso con fusione simultanea degli anelli di chiusura.

7.3.3 Caratteristiche del motore a induzione... La velocità di rotazione del campo magnetico rotante è determinata dalla frequenza angolare , n, o il numero di giri NS al minuto. Queste due quantità sono legate dalla formula

. (7.3)

La grandezza caratteristica è la velocità relativa del campo magnetico rotante, detta scontrinoS:

o

dove
- frequenza angolare del rotore, rad/s;

- numero di giri al minuto, giri/min.

Più vicina è la velocità del rotore alla velocità del campo magnetico rotante , minore è l'EMF indotto dal campo nel rotore, e quindi le correnti nel rotore.

La diminuzione delle correnti riduce la coppia che agisce sul rotore, quindi il rotore del motore deve ruotare più lentamente del campo magnetico rotante - in modo asincrono.

Si può dimostrare che la coppia AM è determinata dalla seguente espressione:

, (7.4)

dove , , X 1 , - i parametri del circuito elettrico equivalente, che sono riportati nei libri di riferimento per la pressione sanguigna;

- tensione di fase effettiva sull'avvolgimento dello statore.

Nei moderni motori asincroni, lo scorrimento anche a pieno carico è piccolo: circa 0,04 (quattro percento) per motori piccoli e circa 0,015 ... 0,02 (uno e mezzo - due percento) per motori di grandi dimensioni.

La curva caratteristica della dipendenza m da scivolare S mostrato in Figura 7.6, a.

La coppia massima separa la curva
su una parte stabile di S = da 0 a e la parte instabile di prima S = 1, all'interno della quale la coppia decresce all'aumentare dello scorrimento.

Sul sito da S = da 0 a con coppia frenante decrescente
la velocità di rotazione aumenta sull'albero del motore asincrono, lo scorrimento diminuisce, per cui in questa sezione il funzionamento del motore asincrono è stabile.

Sul sito da prima S= 1 decrescente
la velocità di rotazione aumenta, lo slittamento diminuisce e la coppia aumenta, il che porta ad un aumento ancora maggiore della velocità di rotazione, per cui il funzionamento del motore è instabile.

Pertanto, mentre la coppia frenante
, l'equilibrio dinamico dei momenti viene automaticamente ripristinato. quando
, con un ulteriore aumento del carico, un aumento dello scorrimento porta ad una diminuzione della coppia m e il motore si ferma per la prevalenza della coppia frenante su quella rotante.

Significato m Per può essere calcolato dalla formula

.

Per esercitarsi Grande importanza ha una dipendenza dalla velocità del motore dal carico sull'albero
... Questa dipendenza si chiama caratteristiche meccaniche(Figura 7.6, b).

Come mostra la curva in Figura 7.6, b, la velocità di un motore asincrono diminuisce solo leggermente con un aumento della coppia nell'intervallo da zero al valore massimo
Il momento iniziale corrispondente a S = 1 si ottiene dalla (7.4), prendendo S= 1. Coppia di spunto tipica m inizio = (0.8 1,2)m nome, m nom - coppia nominale. Questa dipendenza si chiama difficile.

Riso. 7.6. Dipendenza della coppia sull'albero di un motore a induzione

dallo scorrimento (a); caratteristica meccanica (b)

I motori asincroni sono ampiamente utilizzati per i seguenti vantaggi: semplicità del dispositivo; elevata affidabilità operativa; basso costo.

Con l'aiuto di motori asincroni, vengono azionati gru, argani, ascensori, scale mobili, pompe, ventilatori e altri meccanismi.

I motori asincroni presentano i seguenti svantaggi:

la regolazione della velocità del rotore è difficile.

Uno dei motori elettrici più comuni utilizzati nella maggior parte dei dispositivi di azionamento elettrico è il motore a induzione. Questo motore è chiamato asincrono (non sincrono) per il motivo che il suo rotore ruota a una velocità inferiore a quella di un motore sincrono, rispetto alla velocità di rotazione del vettore del campo magnetico.

È necessario spiegare cos'è la velocità sincrona.

La velocità sincrona è la velocità con cui ruota il campo magnetico in una macchina rotante, per la precisione è la velocità angolare di rotazione del vettore del campo magnetico. La velocità di rotazione del campo dipende dalla frequenza della corrente che scorre e dal numero di poli della macchina.

Un motore a induzione funziona sempre a una velocità inferiore alla velocità di rotazione sincrona, perché il campo magnetico, che è formato dagli avvolgimenti dello statore, genererà un flusso magnetico contrario nel rotore. L'interazione di questo controflusso generato con il flusso dello statore farà girare il rotore. Poiché il flusso magnetico nel rotore rimarrà indietro, il rotore non sarà mai in grado di raggiungere indipendentemente la velocità sincrona, cioè la stessa con cui ruota il vettore del campo magnetico dello statore.

Esistono due tipi principali di motore a induzione, che sono determinati dal tipo di alimentazione fornita. Esso:

• motore asincrono monofase;
• motore asincrono trifase.

Va notato che un motore asincrono monofase non è in grado di avviare autonomamente il movimento (rotazione). Affinché inizi a ruotare, è necessario creare uno spostamento dalla posizione di equilibrio. Questo è raggiunto diversi modi, con l'aiuto di avvolgimenti aggiuntivi, condensatori, commutazione al momento dell'avvio. A differenza di un motore asincrono monofase, un motore trifase è in grado di avviare un movimento indipendente (rotazione) senza apportare modifiche al progetto o alle condizioni di avviamento.

I motori AC asincroni sono strutturalmente diversi dai motori a corrente continua (DC) in quanto l'alimentazione viene fornita allo statore, a differenza di un motore DC, in cui l'alimentazione viene fornita all'armatura (rotore) attraverso il meccanismo a spazzole.

Il principio di funzionamento di un motore asincrono

Fornendo tensione solo all'avvolgimento dello statore, il motore asincrono inizia a funzionare. È interessante sapere come funziona, perché sta succedendo questo? È molto semplice se capisci come avviene il processo di induzione quando un campo magnetico viene indotto nel rotore. Ad esempio, nelle macchine a corrente continua, è necessario creare separatamente un campo magnetico nell'armatura (rotore) non attraverso l'induzione, ma attraverso le spazzole.

Quando applichiamo la tensione agli avvolgimenti dello statore, una corrente elettrica inizia a fluire in essi, creando un campo magnetico attorno agli avvolgimenti. Inoltre, da molti avvolgimenti che si trovano sul circuito magnetico dello statore, si forma un campo magnetico dello statore comune. Questo campo magnetico è caratterizzato da un flusso magnetico, la cui grandezza cambia nel tempo, inoltre, la direzione del flusso magnetico cambia nello spazio, o meglio, ruota. Di conseguenza, si scopre che il vettore del flusso magnetico dello statore ruota come una fionda non attorcigliata con una pietra.

In pieno accordo con la legge di Faraday dell'induzione elettromagnetica, in un rotore che ha un avvolgimento a gabbia di scoiattolo (rotore a gabbia di scoiattolo). Una corrente elettrica indotta scorrerà in questo avvolgimento del rotore, poiché il circuito è chiuso ed è in modalità di cortocircuito. Questa corrente, proprio come la corrente di alimentazione nello statore, creerà un campo magnetico. Il rotore del motore diventa un magnete all'interno dello statore, che ha un campo magnetico rotante. Entrambi i campi magnetici dello statore e del rotore inizieranno a interagire, obbedendo alle leggi della fisica.

Poiché lo statore è fermo e il suo campo magnetico ruota nello spazio, e nel rotore viene indotta una corrente, che di fatto lo rende un magnete permanente, il rotore mobile inizia a ruotare perché il campo magnetico dello statore inizia a spingerlo trascinandolo. Il rotore, per così dire, si impegna con il campo magnetico dello statore. Possiamo dire che il rotore tende a ruotare in modo sincrono con il campo magnetico dello statore, ma ciò è irraggiungibile per esso, poiché al momento della sincronizzazione i campi magnetici si annullano a vicenda, il che porta al funzionamento asincrono. In altre parole, quando un motore a induzione è in funzione, il rotore scorre nel campo magnetico dello statore.

Lo scorrimento può essere in ritardo o in anticipo. Se c'è un ritardo, allora abbiamo una modalità di funzionamento del motore, quando l'energia elettrica viene convertita in energia meccanica, se si verifica uno slittamento davanti al rotore, allora abbiamo una modalità di funzionamento del generatore, quando l'energia meccanica viene convertita in energia elettrica.

La coppia generata sul rotore dipende dalla frequenza della corrente alternata dell'alimentazione dello statore, nonché dall'entità della tensione di alimentazione. Modificando la frequenza della corrente e l'entità della tensione, è possibile influenzare la coppia del rotore e quindi controllare il funzionamento del motore a induzione. Questo vale sia per i motori asincroni monofase che trifase.

Tipi di motore asincrono

Un motore asincrono monofase è suddiviso nei seguenti tipi:

• Con avvolgimenti separati (motore a fasi separate);
• Con un condensatore di avviamento (condensatore di avviamento del motore);
• Con un condensatore di avviamento e un condensatore funzionante (motore a induzione del condensatore di avviamento del condensatore);
• Motore a poli schermati.

Il motore asincrono trifase è suddiviso nelle seguenti tipologie:

• Con un rotore a gabbia di scoiattolo a forma di gabbia di scoiattolo (motore a induzione a gabbia di scoiattolo);
• Con collettori ad anelli, rotore di fase (motore ad induzione ad anelli);

Come accennato in precedenza, un motore a induzione monofase non può avviare il movimento (rotazione) da solo. Cosa si intende per indipendenza? Questo è quando la macchina inizia a funzionare automaticamente senza alcuna influenza dall'ambiente esterno. Quando accendiamo un elettrodomestico, ad esempio un ventilatore, si mette subito in funzione, premendo un tasto. Va notato che un motore asincrono monofase viene utilizzato nella vita di tutti i giorni, ad esempio un motore in un ventilatore. Come si verifica un avviamento così indipendente se si dice sopra che questo tipo di motore non lo consente? Per comprendere questo problema, è necessario studiare i metodi di avviamento dei motori monofase.

Perché il motore asincrono trifase si avvia da solo?

In un sistema trifase, ogni fase ha un angolo di 120 gradi rispetto alle altre due. Tutte e tre le fasi, quindi, sono equamente distanziate attorno al cerchio, il cerchio ha 360 gradi, che è tre volte 120 gradi (120 + 120 + 120 = 360).

Se consideriamo tre fasi, A, B, C, allora possiamo vedere che solo una di esse nell'istante iniziale avrà il valore massimo del valore della tensione istantanea. La seconda fase aumenterà il suo valore di tensione dopo la prima e la terza fase seguirà la seconda. Quindi abbiamo un ordine di alternanza fasi A-B-C all'aumentare del loro valore ed è possibile un diverso ordine in ordine decrescente tensione C-B-A... Anche se scrivi l'alternanza in modo diverso, ad esempio, invece di A-B-C, scrivi B-C-A, l'alternanza rimarrà la stessa, poiché la catena di alternanza in qualsiasi ordine forma un circolo vizioso.

Come ruoterà il rotore di un motore asincrono trifase? Poiché il rotore viene portato via dal campo magnetico dello statore e vi scorre dentro, è abbastanza ovvio che il rotore si sposterà nella direzione del vettore del campo magnetico dello statore. In che direzione ruoterà il campo magnetico dello statore? Poiché l'avvolgimento dello statore è trifase e tutti e tre gli avvolgimenti sono posizionati uniformemente sullo statore, il campo generato ruoterà nella direzione della rotazione di fase degli avvolgimenti. Da qui traiamo una conclusione. Il senso di rotazione del rotore dipende dalla sequenza delle fasi degli avvolgimenti dello statore. Modificando l'ordine dell'alternanza delle fasi, otterremo la rotazione del motore nel senso opposto. In pratica per cambiare la rotazione del motore è sufficiente scambiare due fasi di alimentazione qualsiasi dello statore.

Perché un motore a induzione monofase non inizia a girare da solo?

Per il motivo che è alimentato da una fase. Il campo magnetico di un motore monofase è pulsante, non rotante. Il compito principale del lancio è creare un campo rotante dal campo pulsante. Questo problema viene risolto creando uno sfasamento in un altro avvolgimento statorico utilizzando condensatori, induttanze e la disposizione spaziale degli avvolgimenti nella struttura del motore.

Va notato che i motori asincroni monofase sono efficaci in presenza di un carico meccanico costante. Se il carico è inferiore e il motore funziona al di sotto del suo carico massimo, la sua efficienza è notevolmente ridotta. Questo è uno svantaggio di un motore asincrono monofase e quindi, a differenza delle macchine trifase, vengono utilizzate dove il carico meccanico è costante.

Quando si progetta l'attrezzatura, è necessario conoscere il numero di giri del motore elettrico. Esistono formule speciali per il calcolo della velocità, che sono diverse per i motori AC e DC.

Macchine elettriche sincrone e asincrone

Esistono tre tipi di motori a tensione alternata: sincroni, la cui velocità angolare del rotore coincide con la frequenza angolare del campo magnetico dello statore; asincrono: in essi la rotazione del rotore è in ritardo rispetto alla rotazione del campo; collettore, il cui design e principio di funzionamento sono simili ai motori a corrente continua.

Velocità sincrona

La velocità di rotazione di una macchina elettrica a corrente alternata dipende dalla frequenza angolare del campo magnetico dello statore. Questa velocità è chiamata sincrona. Nei motori sincroni, l'albero ruota alla stessa velocità, il che è il vantaggio di queste macchine elettriche.

Per questo, nel rotore delle macchine ad alta potenza c'è un avvolgimento a cui pressione costante creando un campo magnetico. Nei dispositivi a bassa potenza, i magneti permanenti sono inseriti nel rotore o ci sono poli pronunciati.

Scontrino

Nelle macchine asincrone, la velocità dell'albero è inferiore alla frequenza angolare sincrona. Questa differenza è chiamata slip "S". Grazie allo scorrimento, viene indotta una corrente elettrica nel rotore e l'albero ruota. Maggiore è la S, maggiore è la coppia e minore è la velocità. Tuttavia, quando lo scorrimento supera un certo valore, il motore elettrico si ferma, inizia a surriscaldarsi e potrebbe guastarsi. La velocità di rotazione di tali dispositivi viene calcolata utilizzando la formula nella figura seguente, dove:

• n è il numero di giri al minuto,
• f - frequenza di rete,
• p è il numero di coppie di poli,
• s - scivolare.

Esistono due tipi di tali dispositivi:

• Rotore a gabbia di scoiattolo. L'avvolgimento in esso è fuso da alluminio durante il processo di fabbricazione;
• Con rotore di fase. Gli avvolgimenti sono fatti di filo e sono collegati a resistenze aggiuntive.

Controllo della velocità

Nel processo di lavoro, diventa necessario regolare il numero di giri delle macchine elettriche. Si fa in tre modi:

• Aumento della resistenza aggiuntiva nel circuito del rotore dei motori elettrici con rotore avvolto. Se è necessario ridurre notevolmente la velocità, è consentito collegare non tre, ma due resistenze;
• Collegamento di resistenze aggiuntive nel circuito dello statore. Viene utilizzato per avviare auto elettriche ad alta potenza e per regolare la velocità di piccoli motori elettrici. Ad esempio, la velocità di una ventola da tavolo può essere ridotta collegando in serie una lampada a incandescenza o un condensatore. Lo stesso risultato si ottiene riducendo la tensione di alimentazione;
• Modifica della frequenza di rete. Adatto per motori sincroni e asincroni.

Attenzione! La velocità di rotazione dei motori elettrici del collettore alimentati da una rete in corrente alternata non dipende dalla frequenza della rete.

Motori DC

Oltre alle macchine a tensione alternata, ci sono motori elettrici collegati alla rete DC. Il numero di giri di tali dispositivi viene calcolato utilizzando formule completamente diverse.

Velocità di rotazione nominale

Il numero di giri dell'apparato DC viene calcolato utilizzando la formula nella figura sottostante, dove:

• n è il numero di giri al minuto,
• U - tensione di rete,
• Rя e Iя - resistenza e corrente di armatura,
• Ce - costante motore (dipende dal tipo di macchina elettrica),
• Ф - campo magnetico dello statore.

Questi dati corrispondono ai valori nominali dei parametri della macchina elettrica, la tensione sull'avvolgimento di campo e l'indotto o la coppia sull'albero motore. La loro modifica consente di regolare la velocità. È molto difficile determinare il flusso magnetico in un motore reale, quindi, per i calcoli, usano la forza della corrente che scorre attraverso l'avvolgimento di eccitazione o la tensione all'armatura.

Il numero di giri dei motori a spazzole AC può essere trovato utilizzando la stessa formula.

Regolazione della velocità

La regolazione della velocità di un motore elettrico alimentato da una rete DC è possibile su un'ampia gamma. È disponibile in due gamme:

1. Dal par. Per questo, il flusso magnetico viene ridotto utilizzando resistenze aggiuntive o un regolatore di tensione;
2. Giù dal par. Per fare ciò, è necessario ridurre la tensione all'armatura del motore elettrico o includere una resistenza in serie con essa. Oltre a ridurre il numero di giri, questo viene fatto all'avvio del motore elettrico.

Sapere quali formule vengono utilizzate per calcolare la velocità di rotazione di un motore elettrico è necessario durante la progettazione e l'installazione delle apparecchiature.

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Una caratteristica dei sistemi multifase è la capacità di creare un campo magnetico rotante in un dispositivo meccanicamente stazionario.
Una bobina collegata a una sorgente di corrente alternata genera un campo magnetico pulsante, ad es. un campo magnetico che varia in grandezza e direzione.

Prendiamo un cilindro con un diametro interno D. Sulla superficie del cilindro posizioniamo tre bobine, spostate spazialmente l'una rispetto all'altra di 120 o. Colleghiamo le bobine a una sorgente di tensione trifase (Fig. 12.1). Nella fig. 12.2 mostra un grafico della variazione delle correnti istantanee che formano un sistema trifase.

Ciascuna delle bobine crea un campo magnetico pulsante. I campi magnetici delle bobine, interagendo tra loro, formano il campo magnetico rotante risultante, caratterizzato dal vettore dell'induzione magnetica risultante
Nella fig. 12.3 mostra i vettori dell'induzione magnetica di ciascuna fase e il vettore risultante costruito per tre volte t1, t2, t3. Le direzioni positive degli assi della bobina sono indicate da +1, +2, +3.

Al momento t = t 1, la corrente e l'induzione magnetica nella bobina A-X sono positive e massime, nelle bobine B-Y e C-Z sono uguali e negative. Il vettore dell'induzione magnetica risultante è uguale alla somma geometrica dei vettori delle induzioni magnetiche delle bobine e coincide con l'asse della bobina A-X. Al momento t = t 2, le correnti nelle bobine A-X e C-Z sono uguali in grandezza e opposte in direzione. La corrente della fase B è zero. Il vettore di induzione magnetica risultante viene ruotato in senso orario di 30 o. Al momento t = t 3, le correnti nelle bobine AX e BY sono le stesse in grandezza e positive, la corrente nella fase CZ è massima e negativa, il vettore del campo magnetico risultante si trova nella direzione negativa del asse della bobina CZ. Durante il periodo di corrente alternata, il vettore del campo magnetico risultante ruoterà di 360 o.

Frequenza di rotazione del campo magnetico o frequenza di rotazione sincrona

dove P è il numero di coppie di poli.

Le bobine mostrate in fig. 12.1, creare un campo magnetico bipolare, con numero di poli 2P = 2. La frequenza di rotazione del campo è 3000 giri/min.
Per ottenere un campo magnetico quadripolare è necessario posizionare all'interno del cilindro sei bobine, due per ogni fase. Quindi, secondo la formula (12.1), il campo magnetico ruoterà due volte più lentamente, con n 1 = 1500 giri/min.
Per ottenere un campo magnetico rotante, devono essere soddisfatte due condizioni.

1. Avere almeno due bobine sfalsate spazialmente.

2. Collegare le correnti sfasate alle bobine.

12.2. Motori asincroni.
Design, principio di funzionamento

Il motore a induzione ha immobile la parte chiamata statore , e rotante parte chiamata rotore ... Lo statore contiene un avvolgimento che crea un campo magnetico rotante.
Distinguere tra motori asincroni con gabbia di scoiattolo e rotore di fase.
Nelle scanalature del rotore con un avvolgimento in cortocircuito, ci sono barre di alluminio o rame. Alle estremità, le aste sono chiuse da anelli di alluminio o rame. Lo statore e il rotore sono assemblati da lamiere di acciaio elettriche per ridurre le perdite di correnti parassite.
Il rotore di fase ha un avvolgimento trifase (per un motore trifase). Le estremità delle fasi sono collegate a un'unità comune e gli inizi sono portati a tre anelli collettori posti sull'albero. Sugli anelli vengono applicate spazzole di contatto fisse. Un reostato di avviamento è collegato alle spazzole. Dopo aver avviato il motore, la resistenza del reostato di avviamento viene gradualmente ridotta a zero.
Consideriamo il principio di funzionamento di un motore a induzione sul modello mostrato in Figura 12.4.

Rappresentiamo il campo magnetico rotante dello statore sotto forma di un magnete permanente rotante con una frequenza di rotazione sincrona n 1.
Le correnti sono indotte nei conduttori dell'avvolgimento del rotore chiuso. I poli del magnete si muovono in senso orario.
A un osservatore seduto su un magnete rotante, sembra che il magnete sia fermo e che i conduttori dell'avvolgimento del rotore si muovano in senso antiorario.
Le direzioni delle correnti del rotore, determinate secondo la regola della mano destra, sono mostrate in Fig. 12.4.

Riso. 12.4

Usando la regola della mano sinistra, troviamo la direzione delle forze elettromagnetiche che agiscono sul rotore e lo fanno ruotare. Il rotore del motore ruoterà ad una velocità n 2 nel senso di rotazione del campo statorico.
Il rotore ruota in modo asincrono, cioè la sua frequenza di rotazione n 2 è inferiore alla frequenza di rotazione del campo statorico n 1.
La differenza relativa tra la velocità di campo dello statore e del rotore è chiamata scorrimento.

Lo scorrimento non può essere uguale a zero, poiché a parità di velocità del campo e del rotore cesserebbe l'induzione di correnti nel rotore e, quindi, non si avrebbe coppia elettromagnetica.
Il momento elettromagnetico rotante è bilanciato dal momento frenante opposto M em = M 2.
Con un aumento del carico sull'albero motore, la coppia frenante diventa maggiore della coppia e lo scorrimento aumenta. Di conseguenza, l'EMF e le correnti indotte nell'avvolgimento del rotore aumentano. La coppia aumenta e diventa uguale alla coppia frenante. La coppia può aumentare all'aumentare dello scorrimento fino ad un certo valore massimo, dopodiché, all'aumentare ulteriormente della coppia frenante, la coppia diminuisce bruscamente e il motore si ferma.
Lo scorrimento del motore decelerato è pari a uno. Si dice che il motore funzioni in modalità di cortocircuito.
La velocità di rotazione di un motore a induzione senza carico n 2 è approssimativamente uguale alla frequenza sincrona n 1. Slittamento del motore a vuoto S 0. Si dice che il motore è al minimo.
Lo scorrimento di una macchina ad induzione funzionante in modalità motore varia da zero a uno.
Una macchina asincrona può funzionare in modalità generatore. Per fare ciò, il suo rotore deve essere ruotato da un motore di terze parti nella direzione di rotazione del campo magnetico dello statore con una frequenza n 2> n 1. Slittamento del generatore asincrono.
La macchina asincrona può funzionare in modalità freno macchina elettrica. Per fare ciò, è necessario ruotare il suo rotore nella direzione opposta alla direzione di rotazione del campo magnetico dello statore.
In questa modalità S> 1. Di norma, le macchine asincrone vengono utilizzate in modalità motore. Il motore a induzione è il tipo di motore più comune nel settore. La frequenza di rotazione del campo in un motore asincrono è rigidamente collegata alla frequenza della rete f 1 e al numero di coppie di poli di statore. Ad una frequenza di f 1 = 50 Hz, si ha la seguente serie di velocità di rotazione.