Micromotores asincrónicos

Por lo general, los motores eléctricos se dividen en tres grupos: grandes, medianos y de baja potencia. Para motores de baja potencia (los llamaremos micromotores), el límite superior de la potencia no está establecido, generalmente unos pocos cientos de vatios. Los micromotores se usan ampliamente en electrodomésticos y dispositivos (ahora cada familia tiene varios micromotores: en refrigeradores, aspiradoras, grabadoras, reproductores, etc.), equipos de medición, sistemas de control automático, tecnología de aviación y espacial, y otras áreas de la actividad humana.

Los primeros motores de corriente continua aparecieron en los años 30 del siglo XIX. Un gran paso en el desarrollo de motores eléctricos fue el resultado de la invención en 1856 por un ingeniero alemán Siemens de un transductor de dos brazos y el descubrimiento del principio dinamoeléctrico en 1866. En 1883, Tesla, y en 1885, Ferrari inventó independientemente un motor de CA asíncrono. En 1884, Siemens creó un motor conmutador con corriente alterna con un devanado de excitación en serie. En 1887, Hazelwander y Dolivo-Dobrovolsky propusieron un diseño de rotor tipo jaula de ardilla, que simplificó enormemente el diseño del motor. En 1890, Chitin y Leblanc utilizaron por primera vez un condensador de cambio de fase.

En los electrodomésticos, los motores eléctricos comenzaron a usarse en 1887, en ventiladores, en 1889, en máquinas de coser, en 1895, en taladros, desde 1901, en aspiradoras. Sin embargo, hasta la fecha, la necesidad de micromotores ha sido tan grande (se utilizan hasta seis micromotores en una cámara de video moderna) que han surgido empresas y empresas especializadas para su desarrollo y producción.

Los micromotores asíncronos monofásicos son el tipo más común, satisfacen los requisitos de la mayoría de los accionamientos eléctricos de dispositivos y aparatos., caracterizados por un bajo costo y nivel de ruido, alta confiabilidad, no requieren mantenimiento y no contienen contactos móviles.

Inclusión. Un micromotor asíncrono puede ser con uno, dos o tres devanados. Un motor de devanado simple no tiene un par de arranque inicial, y para arrancarlo debe utilizar, por ejemplo, un motor de arranque. En un motor de dos devanados, uno de los devanados, llamado principal, está conectado directamente a la red eléctrica (Fig. 1). Para crear un momento de inicio en otro devanado auxiliar, se debe desplazar una corriente en fase en relación con la corriente en el devanado principal. Para esto, se incluye una resistencia adicional en serie con el devanado auxiliar, que puede ser de naturaleza activa, inductiva o capacitiva.

Muy a menudo, se incluye un condensador en el circuito de alimentación del devanado auxiliar, mientras se obtiene el ángulo de fase óptimo de las corrientes en los devanados igual a 90 ° (Fig. 1.6). Un condensador que se incluye constantemente en el circuito de alimentación del devanado auxiliar se llama uno que funciona. Si al arrancar el motor es necesario proporcionar un mayor par de arranque, en paralelo con el condensador de trabajo S, el condensador de arranque Ca se enciende en el momento del arranque (Fig. 1, c). Después de que el motor acelera a una velocidad de rotación, el condensador de arranque se apaga usando un relé o un interruptor centrífugo. En la práctica, a menudo usan la versión de la figura 1.6.

El efecto de cambio de fase se puede obtener aumentando artificialmente la resistencia activa del devanado auxiliar. Esto se logra al encender una resistencia adicional o al fabricar un devanado auxiliar a partir de un cable de alta resistencia. Debido al aumento del calentamiento del devanado auxiliar, este último se apaga después de arrancar el motor.Dichos motores son más baratos y confiables que los capacitores, aunque no proporcionan un cambio de fase de las corrientes de devanado de 90 °.

Para invertir el sentido de rotación del eje del motor, el devanado auxiliar debe incluirse en el circuito de alimentación. inductor o inductor, como resultado de lo cual la corriente en el devanado principal superará a la corriente en el devanado auxiliar. En la práctica, este método rara vez se usa, ya que el cambio de fase es insignificante debido a la naturaleza inductiva de la resistencia del devanado auxiliar.

Muy a menudo, se utiliza un método de cambio de fase entre los devanados principal y auxiliar, que consiste en cerrar el devanado auxiliar. El devanado principal tiene una conexión magnética con el auxiliar, de modo que cuando el devanado principal está conectado a la red eléctrica, se induce el EMF en el auxiliar y surge una corriente que retrasa la fase de la corriente del devanado principal. El rotor del motor comienza a girar en la dirección del devanado principal al auxiliar.

El motor asíncrono trifásico de tres devanados se puede utilizar en el modo de potencia monofásico. La Figura 2 muestra la inclusión de un motor de tres devanados de acuerdo con los esquemas "estrella" y "triángulo" en un modo de operación monofásico (esquema Steinmets). Dos de los tres devanados están directamente conectados a la red de suministro, y el tercero está conectado a la tensión de suministro a través del condensador de arranque. Para crear el par de arranque necesario, se debe conectar una resistencia en serie con el condensador, cuya resistencia depende de los parámetros de los devanados del motor.

Figura 2

Devanados. A diferencia de los motores asíncronos de tres devanados, que se caracterizan por una disposición espacial simétrica y los mismos parámetros de los devanados en el estator, en los motores con fuente de alimentación monofásica, los devanados principal y auxiliar tienen diferentes parámetros. Para bobinados simétricos, el número de surcos por polo y fase puede determinarse a partir de la expresión: q = N / 2pm, donde N es el número de surcos del estator; m es el número de vueltas (fases); p es el número de polos. En los devanados asimétricos, el número de surcos ocupados por cada devanado cambia significativamente. Por lo tanto, los devanados principal y auxiliar tienen un número diferente de vueltas. Un ejemplo típico es el devanado 2 / 3-1 / 3 (Fig. 3), en el que 2/3 de las ranuras del estator están ocupadas por el principal y 1/3 son el devanado auxiliar.

Figura 3

Construcción. La figura 4 muestra una sección transversal de un motor con dos devanados concentrados o helicoidales ubicados en los polos del estator. Cada devanado (principal 1 y auxiliar 2) está formado por dos bobinas ubicadas en polos opuestos. Las bobinas se colocan en los postes y se insertan en el yugo de la máquina, que en este caso tiene una forma cuadrada. Desde el lado del entrehierro de trabajo, las bobinas están sostenidas por protuberancias especiales que actúan como zapatas de poste 3. Gracias a ellas, la curva de distribución de la inducción del campo magnético en el entrehierro de trabajo se aproxima a una sinusoide. Sin estas protuberancias, la forma de la curva especificada es casi rectangular. Como elemento de cambio de fase para un motor de este tipo, puede usar tanto un condensador como una resistencia. También puede cortocircuitar el devanado auxiliar. En este caso, el motor se convierte en una máquina asíncrona con polos divididos.

Figuras 4 y 5.

Los motores de polo dividido se usan más comúnmente debido a su simplicidad estructural, alta confiabilidad y bajo costo. Tal motor también tiene dos devanados en el estator (Fig. 5). El devanado principal 3 está hecho en forma de bobina y está conectado directamente a la red de suministro. El devanado auxiliar 1 está en cortocircuito y contiene de una a tres vueltas por polo. Cubre parte del poste, lo que explica el nombre del motor. El devanado auxiliar está hecho de alambre de cobre de forma redonda o plana con una sección transversal de varios milímetros cuadrados, que se dobla en vueltas de la forma correspondiente. Luego, los extremos de los devanados están conectados por soldadura.El rotor del motor está en cortocircuito y las aletas de enfriamiento están montadas en sus extremos, lo que mejora la disipación de calor de los devanados del estator.

Las opciones de diseño para motores de polo dividido se muestran en las figuras 6 y 7. En principio, el devanado principal se puede ubicar simétricamente o asimétricamente con respecto al rotor. La figura 6 muestra el diseño del motor con un devanado principal asimétrico 5 (1 - orificio de montaje; 2 - derivación magnética; 3 - devanado en cortocircuito; 4 - orificios de montaje y alineación; 6 - marco de devanado; 7 - yugo). Tal motor tiene una dispersión significativa del flujo magnético en el circuito magnético externo, por lo tanto, su eficiencia no supera el 10-15%, y está fabricado para una potencia de no más de 5-10 vatios.

Desde el punto de vista de la capacidad de fabricación, un motor con un devanado principal ubicado simétricamente es más complejo. En motores con una potencia de 10-50 W, se utiliza un estator compuesto (Fig. 7, donde: 1 - anillo de yugo; 2 - anillo de cortocircuito; 3 - polo; 4 - rotor de jaula de ardilla; 5 - derivación magnética). Debido al hecho de que los polos del motor están cubiertos por el yugo y los devanados están ubicados dentro del sistema magnético, los flujos magnéticos de dispersión son mucho menores que en el diseño de la figura 6. Eficiencia del motor 15-25%.

Figuras 6 y 7.

Figura 8

Para cambiar la velocidad del motor con polos divididos, use un circuito de polo cruzado (Fig. 8). En él, cambiar el número de pares de polos de los devanados del estator es bastante simple, para cambiar cuál es suficiente para activar los devanados incluidos de acuerdo con los devanados incluidos. En motores con polos divididos, también se utiliza el principio de control de velocidad, que consiste en cambiar las bobinas de bobinado de serie a paralelo.

Pryadko A. D.

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