Per què un motor d'inducció no pot funcionar mai a velocitat síncrona?
introducció
Els motors d'inducció són omnipresents en aplicacions industrials a causa de la seva construcció robusta, fiabilitat i eficiència. Tanmateix, una de les característiques fonamentals d'un motor d'inducció és que mai funciona a velocitat síncrona. Aquesta peculiaritat planteja preguntes sobre el seu disseny i funcionament, sobretot si es compara amb els motors síncrons. En aquest bloc, aprofundirem en les complexitats dels motors d'inducció, centrant-nos en motor d’inducció d’alta tensiós, i explorar els motius de la seva incapacitat per assolir la velocitat sincrònica. També parlarem de les diferències entre els motors síncrons i d'inducció, els avantatges dels motors d'inducció, el concepte de lliscament i el paper dels camps magnètics en el seu funcionament.
Comprensió dels motors síncrons i d'inducció
Motors síncrons: precisió al màxim
Els motors síncrons estan dissenyats per funcionar a una velocitat constant, coneguda com a velocitat síncrona, que ve determinada per la freqüència del corrent d'alimentació i el nombre de pols del motor. Aquesta velocitat es manté constant independentment de la càrrega, fent que els motors síncrons siguin ideals per a aplicacions que requereixen un control de velocitat precís i constant. La velocitat síncrona (Ns) es pot calcular mitjançant la fórmula:
Ns=120×f/P
on f és la freqüència del corrent d'alimentació en Hertz i P és el nombre de pols.
En els motors síncrons, el rotor es bloqueja magnèticament amb el camp magnètic giratori de l'estator. Aquest bloqueig garanteix que el rotor giri a la mateixa velocitat que el camp magnètic de l'estator, d'aquí el terme "sincrònic". Aquests motors s'utilitzen àmpliament en aplicacions com ara rellotges, temporitzadors i altres dispositius on l'hora precisa és essencial.
Motors d'inducció: potència i simplicitat
En canvi, els motors d'inducció, també coneguts com a motors asíncrons, funcionen segons el principi d'inducció electromagnètica. El rotor en a motor d’inducció d’alta tensió no està connectat elèctricament al subministrament. En canvi, és induït pel camp magnètic giratori produït per l'estator. Aquest corrent induït al rotor crea un camp magnètic que interacciona amb el camp de l'estator, fent que el rotor giri.
La diferència fonamental entre els motors síncrons i d'inducció rau en les seves velocitats de funcionament. A diferència dels motors síncrons, els motors d'inducció no poden funcionar a velocitat síncrona. En canvi, sempre funcionen a una velocitat lleugerament inferior a la velocitat síncrona. Aquesta diferència de velocitat és essencial perquè el motor d'inducció generi parell i funcioni eficaçment.
Avantatges dels motors d'inducció respecte dels motors síncrons
Els motors d'inducció ofereixen diversos avantatges respecte als motors síncrons, cosa que els converteix en una opció popular en diverses aplicacions industrials. Alguns d'aquests avantatges inclouen:
Senzillesa i durabilitat: els motors d'inducció tenen una construcció senzilla i resistent, que els fa duradors i fàcils de mantenir. No requereixen raspalls ni anelles lliscants, reduint el desgast mecànic.
Rentabilitat: a causa del seu disseny senzill i ús generalitzat, els motors d'inducció són generalment més assequibles que els motors síncrons. Aquesta rendibilitat s'estén tant a la compra inicial com al manteniment.
Rendiment fiable: els motors d'inducció són coneguts pel seu rendiment fiable en diverses condicions ambientals. Poden suportar condicions dures, com ara pols, humitat i variacions de temperatura, sense una degradació significativa del rendiment.
Capacitat d'arrencada automàtica: a diferència dels motors síncrons, que poden requerir mecanismes addicionals per arrencar, els motors d'inducció són inherentment d'arrencada automàtica. Aquesta característica simplifica el seu funcionament i redueix la necessitat de components addicionals.
Àmplia gamma d'aplicacions: Motor d'inducció d'alta tensiós són adequats per a una àmplia gamma d'aplicacions, des de petits electrodomèstics fins a grans màquines industrials. La seva versatilitat i robustesa els fan ideals per a usos diversos.
Lliscament en els motors d'inducció: un fenomen necessari
El lliscament és un concepte crucial per entendre per què els motors d'inducció no poden assolir la velocitat síncrona. El lliscament es defineix com la diferència entre la velocitat síncrona i la velocitat real del rotor, expressada com a percentatge de la velocitat síncrona. Matemàticament, el lliscament (S) ve donat per:
S=(Ns−Nr)/Ns×100%
on Nss és la velocitat síncrona i Nr és la velocitat del rotor.
El lliscament és essencial per a la producció de parell en motors d'inducció. Si el rotor arribés a una velocitat síncrona, no hi hauria moviment relatiu entre el camp magnètic de l'estator i el rotor. Sense aquest moviment relatiu, no es produiria cap inducció electromagnètica i, en conseqüència, no es produiria cap parell. Aquesta manca de parell provocaria que el motor deixés de funcionar. Per tant, cal una certa quantitat de lliscament perquè el motor generi el parell requerit i compleixi la funció prevista.
La quantitat de lliscament varia segons el disseny del motor i la càrrega aplicada. En condicions sense càrrega, el lliscament és mínim i la velocitat del rotor és propera a la velocitat síncrona. A mesura que augmenta la càrrega, el lliscament també augmenta, permetent que el motor desenvolupi més parell per manejar la càrrega.
El paper dels camps magnètics en el funcionament del motor
El funcionament dels motors síncrons i d'inducció depèn en gran mesura de la interacció dels camps magnètics. En motor d’inducció d’alta tensiós, l'estator produeix un camp magnètic giratori quan s'aplica una tensió alterna. Aquest camp magnètic giratori indueix un corrent al rotor, generant un camp magnètic que interacciona amb el camp de l'estator.
El moviment relatiu entre el camp magnètic giratori de l'estator i el rotor és crucial per induir el corrent al rotor. Aquest corrent induït genera el parell necessari per fer girar el rotor. La interacció constant entre els camps magnètics garanteix el funcionament continu del motor.
En els motors síncrons, el rotor està equipat amb imants permanents o electroimants que creen un camp magnètic constant. Aquest camp del rotor es bloqueja amb el camp magnètic giratori de l'estator, fent que el rotor giri a velocitat síncrona. L'alineació precisa dels camps magnètics garanteix que el motor funcioni a una velocitat constant, fent que els motors síncrons siguin adequats per a aplicacions que requereixen alta precisió.
Conclusió
Els motors d'inducció, especialment els motors d'inducció d'alta velocitat, són components essencials en moltes aplicacions industrials a causa de la seva robustesa, fiabilitat i eficiència. La incapacitat dels motors d'inducció per funcionar a velocitat síncrona és una característica fonamental que els permet generar parell i funcionar amb eficàcia. Entendre les diferències entre els motors síncrons i d'inducció, el concepte de lliscament i el paper dels camps magnètics proporciona informació valuosa sobre el seu funcionament i avantatges.
Com hem explorat, la lleugera diferència de velocitat, coneguda com a lliscament, és crucial per al funcionament del motor d'inducció. Aquest lliscament garanteix una producció contínua de parell, fent que els motors d'inducció siguin versàtils i fiables per a diverses aplicacions. Aprofitant les propietats úniques dels motors d'inducció, les indústries poden aconseguir solucions d'energia eficients i fiables.
Per més informació sobre motor d’inducció d’alta tensiós i altres solucions d'equips elèctrics, no dubteu a contactar amb Shaanxi Qihe Xicheng Electromechanical Equipment Co., Ltd. a les xcmotors@163.com. Ens comprometem a oferir productes d'alta qualitat i un excel·lent servei al client per satisfer les vostres necessitats d'equips elèctrics.
referències
1. Fitzgerald, AE, Kingsley, C. i Umans, SD (2003). Maquinària elèctrica. McGraw-Hill.
2. Chapman, SJ (2011). Fonaments de la maquinària elèctrica. McGraw-Hill.
3. Pansini, AJ (1999). Transformadors elèctrics i màquines rotatives. Fairmont Press.
4. Wildi, T. (2006). Màquines elèctriques, accionaments i sistemes d'alimentació. Pearson / Prentice Hall.
5. Gieras, JF (2010). Avenços en màquines elèctriques. Springer.
