Motores executivos assíncronos

Os motores atuadores assíncronos são usados ​​em sistemas de controle automático para controlar e regular vários dispositivos.

Os motores atuadores assíncronos começam a funcionar quando recebem um sinal elétrico, que convertem em um determinado ângulo de rotação do eixo ou sua rotação. A remoção do sinal resulta em uma transição imediata do rotor do motor em funcionamento para um estado estacionário sem o uso de dispositivos de frenagem. A operação de tais motores continua o tempo todo em condições transitórias, como resultado da frequência de rotação do rotor muitas vezes não atinge um valor estacionário com um sinal curto. Partidas frequentes, mudanças de direção e paradas também contribuem para isso.

Por projeto, os motores executivos são máquinas assíncronas com enrolamento do estator bifásico, feitas de forma que os eixos magnéticos de suas duas fases sejam deslocados no espaço entre si, e não em um ângulo de 90 graus.

Uma das fases do enrolamento do estator é o enrolamento de campo e tem condutores para os terminais identificados como C1 e C2.O outro, atuando como uma bobina de controle, possui fios conectados aos terminais identificados como U1 e U2.

Ambas as fases do enrolamento do estator são alimentadas com tensões alternadas correspondentes da mesma frequência. Portanto, o circuito da bobina de excitação é conectado à rede de alimentação com uma tensão constante U e um sinal é fornecido ao circuito da bobina de controle na forma de uma tensão de controle Uy (Fig. 1, a, b, c).

Arroz. 1. Esquemas para ligar motores executivos assíncronos durante o controle: a — amplitude, b — fase, c — fase de amplitude.

Como resultado, correntes correspondentes surgem em ambas as fases do enrolamento do estator, que, devido aos elementos de desfasamento incluídos na forma de capacitores ou regulador de fase, são deslocados um em relação ao outro no tempo, o que leva à excitação de um campo magnético rotativo elíptico, que inclui o rotor de gaiola de esquilo.

Ao alterar os modos de operação do motor, o campo magnético de rotação elíptica em casos limites torna-se alternado com um eixo fixo de simetria ou rotação circular, o que afeta as propriedades do motor.

A partida, regulação de velocidade e parada dos motores executivos são determinadas pelas condições de formação do campo magnético por meio de controle de amplitude, fase e amplitude-fase.

No controle de amplitude, a tensão U nos terminais da bobina de excitação é mantida inalterada e apenas a amplitude da tensão Uy muda. O deslocamento de fase entre essas tensões, graças ao capacitor desconectado, é de 90 ° (Fig. 1, a).

O controle de fase é caracterizado pelo fato de que as tensões U e Uy permanecem inalteradas e o deslocamento de fase entre elas é ajustado girando o rotor do regulador de fase (Fig. 1, b).

Com controle de fase de amplitude, embora apenas a amplitude da tensão Uy seja regulada, mas ao mesmo tempo, devido à presença de um capacitor no circuito de excitação e à interação eletromagnética das fases do enrolamento do estator, ocorre uma mudança de fase da tensão nos terminais do enrolamento para excitação e a mudança de fase entre esta tensão e a tensão dos terminais da bobina de controle (Fig. 1, c).

Às vezes, além do capacitor no circuito do enrolamento de campo, é fornecido um capacitor no circuito do enrolamento de controle, que compensa a força de magnetização reativa, reduz as perdas de energia e melhora as características mecânicas do motor de indução.

No controle de amplitude, um campo magnético giratório circular é observado em um sinal nominal independente da velocidade do rotor e, quando diminui, torna-se elíptico. No caso do controle de fase, um campo magnético giratório circular é excitado apenas com um sinal nominal e um deslocamento de fase entre as tensões U e Uy, igual a 90 °, independentemente da velocidade do rotor, e com um deslocamento de fase diferente torna-se elíptico. No controle de fase de amplitude, existe um campo magnético giratório circular em apenas um modo - em um sinal nominal no momento da partida do motor e, então, quando o rotor acelera, ele se torna elíptico.

Em todos os métodos de controle, a velocidade do rotor é controlada alterando a natureza do campo magnético rotativo e a direção de rotação do rotor é alterada alterando a fase da tensão aplicada aos terminais da bobina de controle em 180 ° .

Requisitos específicos são impostos aos motores executivos assíncronos em termos de falta de potência autopropelida, fornecendo uma ampla gama de controle de velocidade do rotor, velocidade, grande torque inicial e baixo poder de controle com relativa preservação da linearidade de suas características.

Os motores executivos assíncronos automotores se manifestam na forma de rotação espontânea do rotor na ausência de um sinal de controle. É causado por uma resistência ativa insuficientemente grande do enrolamento do rotor - metodologicamente autopropelido, ou pelo mau desempenho do próprio motor - tecnologicamente autopropelido.

O primeiro é eliminado no projeto de motores, o que fornece a produção de um rotor com maior resistência do enrolamento e escorregamento crítico scr = 2 - 4, que, além disso, fornece uma ampla faixa estável de controle de velocidade do rotor, e o segundo - produção de alta qualidade de circuitos magnéticos e bobinas de máquinas com montagem cuidadosa.

Como os motores executivos assíncronos com rotor em curto-circuito com resistência ativa aumentada são caracterizados por uma baixa velocidade caracterizada por uma constante de tempo eletromecânica - o tempo em que o rotor aumenta a velocidade de zero a metade da velocidade síncrona - Tm = 0,2 - 1,5 s , então, em instalações automáticas, a preferência de controle é dada a motores executivos com rotor oco não magnético, nos quais a constante de tempo eletromecânica tem um valor menor - Tm = 0,01 - 0,15 s.

Os motores executivos de indução de rotor oco não magnético de alta velocidade possuem um estator externo com um circuito magnético de construção convencional e um enrolamento bifásico com fases atuando como enrolamentos de excitação e controle e um estator interno na forma de um oco ferromagnético laminado cilindro montado na blindagem do mancal do motor.

As superfícies dos estatores são separadas por um entreferro, que na direção radial tem um tamanho de 0,4 a 1,5 mm. No entreferro, existe um vidro de liga de alumínio com espessura de parede de 0,2 a 1 mm, fixado no eixo do motor. A corrente ociosa de motores assíncronos com um rotor não magnético oco é grande e atinge 0,9 Aznom, e a eficiência nominal = 0,2 - 0,4.

Em instalações de automação e telemecânica, são utilizados motores com rotor ferromagnético oco com espessura de parede de 0,5 a 3 mm. Nessas máquinas, usadas como motores executivos e auxiliares, não há estator interno, e o rotor é montado em um plugue metálico prensado ou em dois terminais.

A folga de ar entre as superfícies do estator e do rotor na direção radial é de apenas 0,2 a 0,3 mm.

As características mecânicas dos motores com rotor ferromagnético oco são mais próximas do linear do que as características dos motores com rotor enrolado em esquilo convencional, bem como com um rotor feito na forma de um cilindro oco não magnético.

Às vezes, a superfície externa de um rotor ferromagnético oco é coberta com uma camada de cobre com espessura de 0,05 a 0,10 mm e suas superfícies finais com uma camada de cobre de até 1 mm para aumentar a potência nominal e o torque do motor, mas sua eficiência diminui um pouco.

Uma desvantagem significativa dos motores com rotor ferromagnético oco é a aderência unilateral do rotor ao circuito magnético do estator devido ao desnível do entreferro, o que não ocorre em máquinas com rotor oco não magnético. Os motores de rotor oco ferromagnético não são autopropelidos; eles operam de forma estável na faixa de velocidade de zero à velocidade síncrona do rotor.

Os motores executivos assíncronos com rotor ferromagnético maciço, fabricados em forma de cilindro de aço ou ferro fundido sem enrolamento, distinguem-se pela simplicidade de design, alta resistência, alto torque de partida, estabilidade de operação em uma determinada velocidade e podem ser usado em rotações muito altas no rotor.

Existem motores invertidos com um rotor ferromagnético maciço, feito na forma de uma parte rotativa externa.

Os motores executivos assíncronos são produzidos para potência nominal de frações a várias centenas de watts e são projetados para alimentação de fontes de tensão variável com uma frequência de 50 Hz, bem como com frequências aumentadas de até 1000 Hz e mais.
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