03Referință tehnică
Principiile fizice care guvernează motorul asincron, modelul electric echivalent și catalogul pieselor reale. Fiecare relație este scrisă în forma folosită de simulator, astfel încât cifrele din pagină să poată fi verificate.
01
Faraday · Lenz
forța Lorentz
Motorul asincron nu are nicio legătură electrică între stator și rotor. Cuplul apare exclusiv prin inducție electromagnetică: câmpul învârtitor al statorului induce tensiuni în barele rotorice, curenții rezultați creează un al doilea câmp, iar interacțiunea dintre cele două produce forța tangențială care rotește arborele.
Legea inducției
e = − dΦ / dt
E = 4,44 · f · N · Φmax
Tensiunea indusă este proporțională cu variația fluxului magnetic și cu numărul de spire. Semnul minus exprimă legea lui Lenz: curentul indus se opune variației care l-a generat.
Forța electromagnetică
F = B · I · l · sin θ
M = F · r = B · I · l · r
Un conductor parcurs de curent într-un câmp magnetic este împins perpendicular pe câmp și pe curent. Forța se transformă în cuplu datorită brațului reprezentat de raza rotorului.
01
Câmpul induce tensiune
Fluxul învârtitor traversează barele rotorice cu o viteză relativă n₁ − n₂.
02
Apar curenți rotorici
Barele scurtcircuitate prin inele permit circulația curentului indus.
03
Rezultă cuplul
Curenții interacționează cu fluxul și antrenează rotorul în sensul câmpului.
Interacțiunea câmp–conductor
fig. 1Câmpul B este orientat de la polul nord la polul sud. Conductorul, parcurs de curentul I (orientat în pagină), este supus forței F, perpendiculară pe ambii vectori.
Fără perii, fără colector. Rotorul în colivie este scurtcircuitat permanent, iar curentul apare prin inducție. Aceasta este diferența esențială față de mașina de curent continuu și motivul pentru care motorul asincron este atât de robust.
02
o fază raportată
la stator
Motorul real este înlocuit, pentru o fază, printr-un circuit cu două ramuri paralele. Elementele rotorice sunt raportate la stator prin raportul de transformare al înfășurărilor, astfel încât întregul calcul se face la aceeași tensiune. Treci cu mouse-ul peste fiecare element pentru explicație.
R₂'/s — rezistența rotorică raportată
Singurul element dependent de alunecare. La s → 0 tinde spre infinit (rotor sincron), la s = 1 devine R₂'. Puterea disipată pe ea este puterea din întrefier.
R₂′ / s
Un singur element concentrează întreaga dependență de alunecare. La pornire (s = 1) este minim, la mers în gol tinde spre infinit.
R_m ∥ X_m
Ramura de magnetizare separă curentul util de curentul necesar întreținerii fluxului. Explică de ce curentul de mers în gol este 30–40 % din Iₙ.
I₁ = U₁ / Z_ech
Impedanța echivalentă se calculează prin combinarea serie-paralel, apoi curentul și factorul de putere rezultă direct.
03
de la rețea
la arbore
Puterea absorbită din rețea se transformă succesiv: o parte se pierde în cupru și în fier, restul traversează întrefierul și devine putere mecanică. Pierderea în cupru a rotorului este exact s · P_ag, ceea ce face ca alunecarea mică să fie sinonimă cu randament ridicat.
Fluxul de putere la sarcină nominală
Randament și factor de putere
Lanțul puterilor
Observație
Pierderile în fier și cele mecanice sunt aproximativ constante, în timp ce pierderile în cupru cresc cu pătratul curentului. Din acest motiv randamentul maxim apare la o sarcină mai mică decât cea nominală, iar funcționarea prelungită în gol este ineficientă.
La alunecarea nominală de 3,67 %, doar această fracțiune din puterea din întrefier se disipă în colivie.
04
Toate piesele modelului 3D, cu materialele și specificațiile lor reale. Filtrează după categorie sau caută un material anume.
14 componente
Pachet de tole izolate între ele, cu crestături pentru înfășurare.
Canalizează fluxul magnetic principal și limitează pierderile prin curenți turbionari.
Trei înfășurări decalate 120° electric, conectabile stea sau triunghi.
Generează câmpul magnetic învârtitor care antrenează rotorul.
Pachet de tole presat pe arbore, cu crestături închise pentru bare.
Închide circuitul magnetic al rotorului și susține colivia.
Bare longitudinale unite la capete prin inele, fără conexiuni exterioare.
Curenții induși în bare interacționează cu câmpul și produc cuplul electromagnetic.
Árborele trece prin rotor și se sprijină pe cei doi rulmenți.
Transmite cuplul mecanic către mașina antrenată, cu bătaie minimă.
Corp turnat care închide statorul și preia fixarea pe fundație.
Structură mecanică și radiator: mărește suprafața de schimb termic.
Flanșe cu spițe deventilare care centrează rotorul față de stator.
Mențin întrefierul constant și preiau reacțiile rulmenților.
Rulmenți cu bile, etanșați pe ambele fețe și unși pe viață.
Sprijină arborele cu frecare minimă și preiau sarcinile axiale reduse.
Rotor de răcire montat în spatele scutului posterior.
Furnizează debitul de aer necesar răcirii forțate a carcasei.
Apărătoare cilindrică cu grătar, montată peste ventilator.
Protejează palele și dirijează aerul spre aripioarele carcasei.
Cutie etanșă pe partea superioară a carcasei, cu plăcuță de conexiuni.
Permite legarea în stea sau triunghi și racordul cablului de alimentare.
Izolația conductorilor, a crestăturilor și a capetelor de bobinaj.
Sepără electric înfășurările între ele și față de masă, la temperaturi înalte.
Impregnare în vid a întregului bobinaj după montaj.
Consolidează mecanic bobinele și îmbunătățește conducția termică.
Eticheta cu datele nominale și regimul de funcționare.
Documentează caracteristicile mașinii și condițiile de exploatare.