Accendi una ventola di raffreddamento da tavolo e le pale girano senza intoppi, senza spazzole o commutatore visibili. All'interno c'è un piccolo motore AC, molto probabilmente un motore a induzione. Invece di alimentare la corrente direttamente nel rotore, il motore crea corrente nel rotore mediante induzione magnetica dallo statore. Questo è il fulcro del principio di funzionamento del motore a induzione: un campo magnetico rotante induce corrente nel rotore e l'interazione tra questi due campi produce coppia.
Cos'è un motore a induzione?
Un motore a induzione è un motore elettrico CA in cui la coppia è prodotta da una corrente del rotore indotta elettromagneticamente. Lo statore è collegato all'alimentazione CA e crea un campo magnetico rotante. Il rotore, normalmente a gabbia di scoiattolo, ha circuiti chiusi in cui il campo variabile induce una tensione. Poiché la corrente scorre nel rotore senza alcun contatto elettrico diretto, il motore non necessita di spazzole, anelli collettori e magneti permanenti.
Poiché la corrente indotta dipende dal movimento relativo tra il rotore e il campo dello statore, il rotore non può girare a velocità esattamente sincrona. La differenza di velocità si chiama slittamento. Ecco perché il motore a induzione viene definito anche motore asincrono. Per una panoramica più ampia delle famiglie di motori, rivedere il principali categorie di motori .
Statore e rotore: le due parti fondamentali
Ogni motore a induzione ha due componenti attivi. Lo statore è un nucleo stazionario costituito da sottili lamiere di acciaio laminato, con avvolgimenti di rame o alluminio inseriti in cave. I motori monofase utilizzano generalmente un avvolgimento principale più un avvolgimento ausiliario. I motori trifase utilizzano tre avvolgimenti distanziati di 120 gradi l'uno dall'altro. Quando viene applicata l'alimentazione CA, gli avvolgimenti creano un campo magnetico rotante che attraversa il traferro.
Il rotore è la parte rotante. La costruzione più comune è il rotore a gabbia di scoiattolo, in cui le barre di alluminio o rame sono incorporate in un nucleo laminato e cortocircuitate tramite anelli terminali. Ciò conferisce al motore un corpo semplice e robusto senza nulla che possa usurarsi nel circuito del rotore. Per i piccoli elettrodomestici, la semplicità del rotore a gabbia di scoiattolo è uno dei motivi principali per cui i motori a induzione durano a lungo.
Come il principio di funzionamento del motore a induzione produce coppia
La legge di Faraday dice che un campo magnetico variabile induce una tensione in un conduttore. Nel motore a induzione, il campo rotante dello statore si estende attraverso le barre del rotore. I conduttori vedono un flusso variabile, quindi viene indotta una tensione. Poiché le sbarre sono cortocircuitate attraverso gli anelli terminali, la corrente scorre nel rotore.
Secondo la legge di Lenz la corrente indotta crea un campo magnetico che si oppone alla variazione che lo ha provocato. Questa opposizione si traduce in una forza meccanica sulle barre del rotore. La forza viene applicata tangenzialmente e il motore inizia a girare. In termini semplici, il rotore insegue continuamente il campo dello statore.
Perché il rotore non raggiunge mai il campo
Se il rotore raggiungesse la velocità sincrona, il campo dello statore e il rotore si sposterebbero insieme. Non ci sarebbe movimento relativo, tensione indotta, corrente del rotore e coppia. Pertanto il rotore gira sempre un po' più lentamente del campo rotante. Questa piccola differenza di velocità è ciò che consente al motore a induzione di continuare a produrre coppia.
Velocità sincrona e slittamento
La velocità del campo rotante dello statore è chiamata velocità sincrona. Per una data frequenza CA e un numero di poli, viene calcolato come Ns = 120f / P, dove f è la frequenza di linea in hertz e P è il numero di poli. A 50 Hz, un campo bipolare ruota a 3000 giri al minuto e un campo quadripolare ruota a 1500 giri al minuto. A 60 Hz le velocità sono rispettivamente 3600 giri al minuto e 1800 giri al minuto.
| Numero di poli | 50 Hz | 60 Hz |
|---|---|---|
| 2 | 3000 giri al minuto | 3600 giri al minuto |
| 4 | 1500 giri al minuto | 1800 giri al minuto |
| 6 | 1000 giri al minuto | 1200 giri al minuto |
Lo scorrimento è definito come s = (Ns - Nr) / Ns, dove Nr è la velocità effettiva del rotore. A vuoto, lo slittamento è molto piccolo. A pieno carico, un tipico motore di piccole dimensioni può avere uno scorrimento compreso tra il 3 e il 6%. Se lo scorrimento fosse zero, il rotore non avrebbe motivo di girare perché non verrebbe indotta alcuna corrente. Ecco perché un motore a induzione, per definizione, funziona sempre più lentamente del campo rotante.
Motori a induzione monofase e trifase
I motori a induzione trifase si avviano automaticamente perché i tre gruppi di avvolgimenti generano naturalmente un campo magnetico rotante. Sono ampiamente utilizzati nelle pompe industriali, nei compressori e negli azionamenti per trasportatori. L'efficienza e la densità di potenza di questi motori sono elevate ed è possibile aggiungere il controllo della velocità con un convertitore di frequenza.
I motori a induzione monofase sono diversi. Con un solo avvolgimento, il campo dello statore pulsa lungo un asse invece di ruotare, quindi il rotore non può avviarsi da solo. La soluzione standard consiste nell'aggiungere un avvolgimento ausiliario e un condensatore per creare uno sfasamento. In un motore monofase con condensatore, il condensatore rimane nel circuito sia durante l'avviamento che durante il funzionamento, il che migliora la coppia e l'efficienza.
Questo design è comune nelle ventole di raffreddamento e negli apparecchi per il movimento dell'aria. Un tipico esempio è a Motore CA desktop ad aria fredda con guscio in alluminio che utilizza un avvolgimento gestito da un condensatore per fornire una rotazione costante in un gruppo ventola.
Motore AC ad aria fredda con guscio in alluminio desktop YSY-1500-4 all'ingrosso, fornitori da 1500 W, Shengzhou Miduo Eletric Appliance Co., Ltd. è un motore AC ad aria fredda con guscio in alluminio desktop YSY-1500-4 all'ingrosso in Cina, fabbrica da 1500 W e YSY... Visualizza il prodotto → Dove trovare i motori a induzione negli elettrodomestici di uso quotidiano
Ventole di raffreddamento, raffreddatori ad aria, ventilatori per riscaldatori, cappe da cucina e deumidificatori sono applicazioni tipiche. Il principio di funzionamento del motore a induzione offre a questi prodotti un modo affidabile ed economico per attivare una ventola o un ventilatore dall'alimentazione CA standard. Poiché il rotore è semplice e senza spazzole, i principali elementi soggetti ad usura sono i cuscinetti e l'isolamento, non il circuito elettrico.
Ventole del riscaldatore
Le applicazioni con ventole per riscaldatori impongono una maggiore richiesta di flusso d'aria continuo. Un motore del riscaldatore deve gestire un flusso d'aria calda e un carico termico costante proveniente dallo scambiatore di calore. Per questo motivo, molti prodotti per il riscaldamento utilizzano a motore riscaldatore a condensatore per mantenere stabile la velocità della ventola durante i cicli di funzionamento prolungati.
Motore riscaldatore con funzionamento a condensatore YPY-8040 all'ingrosso, fornitori 2800 giri / min, fabbrica Shengzhou Miduo Eletric Appliance Co., Ltd. è un motore riscaldatore con funzionamento a condensatore YPY-8040 all'ingrosso in Cina, una fabbrica a 2800 giri/min e... Visualizza il prodotto → Cappe da cucina
Le cappe da cucina sono esposte a grasso, umidità e prodotti chimici per la pulizia. A Motore AC per fumi d'olio incapsulato in plastica è spesso preferito in questo ambiente perché l'alloggiamento in plastica sigillato mantiene l'olio e l'umidità lontani dagli avvolgimenti del motore. Si tratta di un esempio pratico di come il design di base del motore a induzione possa essere adattato a un apparecchio impegnativo.
Fornitori di motori asincroni in plastica YYS120-4 all'ingrosso, fabbrica - Shengzhou Mid Shengzhou Miduo Eletric Appliance Co., Ltd. è una fabbrica di motori asincroni in plastica YYS120-4 all'ingrosso in Cina e una fabbrica di motori asincroni in plastica YYS120-4... Visualizza il prodotto → Cosa controllare quando si seleziona un piccolo motore a induzione
Quando si sceglie un motore per un nuovo elettrodomestico, si inizia dall'applicazione, quindi si verificano i dettagli elettrici e meccanici. Il principio di funzionamento spiega le basi, ma il prodotto finale dipende dalla qualità della produzione e dalla selezione dei componenti.
- Tensione e frequenza nominali: verificare se il motore è progettato per 110 V / 60 Hz, 230 V / 50 Hz o doppia potenza.
- Velocità del rotore e numero di poli: controlla la velocità a vuoto e la velocità nominale sotto carico e confronta lo scorrimento con il target dell'applicazione.
- Tipo e dimensioni del condensatore: il condensatore influisce sulla coppia di avviamento, sull'efficienza di funzionamento e sull'aumento di calore. Utilizzare il valore specificato dal progettista del motore.
- Cuscinetto e isolamento: scegliere la qualità del cuscinetto e la classe di isolamento in base alla temperatura di esercizio e alla durata prevista.
- Certificazioni e test: conferma che il motore è conforme agli standard di sicurezza elettrica e prestazioni richiesti nel tuo mercato di riferimento.
Testare il motore nell'apparecchio completo. Misura l'aumento della temperatura nell'arco di alcune ore, ascolta eventuali rumori anomali e verifica che la velocità rimanga stabile sotto carico. Se stai confrontando le opzioni da a fornitore di motori , chiedete misure e disegni dimensionali piuttosto che affidarvi solo ai dati di catalogo.
Il principio di funzionamento del motore a induzione è semplice: un campo statorico rotante crea una corrente indotta nel rotore e lo scorrimento mantiene attiva tale corrente. Il risultato è un motore semplice e senza spazzole che può funzionare in modo affidabile per anni in ventilatori, soffiatori ed elettrodomestici. Comprendere queste nozioni di base ti aiuta a selezionare il motore giusto e a porre le domande giuste durante la valutazione del fornitore.
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