Motores a jato síncronos modernos

O princípio de operação de um motor a jato síncrono

Nos motores a jato síncronos, o princípio de criar um torque do rotor é um pouco diferente dos motores síncronos assíncronos e tradicionais. Aqui, o papel decisivo é atribuído ao próprio núcleo do rotor.

O rotor de um motor síncrono a jato não possui enrolamentos, mesmo que não haja enrolamento em curto-circuito nele. Em vez disso, o núcleo do rotor é altamente heterogêneo em condutividade magnética: a condutividade magnética ao longo do rotor é diferente da condutividade magnética do outro lado. Graças a essa abordagem incomum, não há necessidade de enrolamentos do rotor e ímãs permanentes nele.

Quanto ao estator, o enrolamento do estator do motor síncrono a jato pode ser concentrado ou distribuído, enquanto o núcleo e o alojamento do estator permanecem normais. Todo o recurso está no núcleo altamente heterogêneo do rotor.

Três tipos principais de rotores são característicos dos motores a jato síncronos: um rotor estratificado transversalmente, um rotor com polos distintos e um rotor estratificado axialmente.

A física do processo é a seguinte. A corrente alternada é fornecida aos enrolamentos do estator e cria um campo magnético rotativo ao redor do rotor, que é o máximo no espaço de ar entre o estator e o rotor. O momento de rotação é obtido devido ao fato de o rotor tentar girar o tempo todo para que a resistência magnética ao fluxo magnético gerado pelo estator seja mínima.

O torque máximo é diretamente proporcional à diferença entre as indutâncias longitudinais e transversais, e quanto maior essa diferença, maior o torque do rotor.

Para entender esse princípio, voltamos à figura. O objeto anisotrópico 1 tem condutividade magnética diferente ao longo dos eixos a e b. Neste caso, o objeto isotrópico 2 tem a mesma condutividade magnética em todas as direções. Um campo magnético aplicado ao objeto 1 gera um momento de rotação quando o ângulo entre o eixo be as linhas de indução magnética B não é igual a zero. Quando existe um ângulo diferente de zero, o objeto 1 distorce o campo magnético aplicado B e a direção da distorção coincide com o eixo a do objeto 1.

O campo magnético sinusoidal criado no motor a jato síncrono pelo enrolamento do estator gira com uma certa frequência angular síncrona e, portanto, sempre haverá um momento de rotação, que tende a retornar o sistema ao estado com a menor energia potencial total.

Ou seja, o momento de rotação sempre se esforçará para reduzir a distorção do campo magnético do estator na direção do eixo a, diminuindo o ângulo entre as linhas de indução B e o eixo b. Portanto, se o controle do motor tiver como objetivo manter a constância desse ângulo, a energia mecânica será constantemente obtida por meio eletromagnético.

Assim, a corrente de enrolamento do estator fornece à magnetização a existência de um torque destinado a eliminar a distorção de campo e, controlando a fase de corrente de acordo com a posição do rotor no sistema de coordenadas rotativas (de acordo com o valor do ângulo de distorção), é obtido o controle de torque do motor a jato síncrono.

Motores a jato síncronos hoje

Atualmente, os principais fabricantes mundiais de motores elétricos mostram interesse particular em motores a jato síncronos, embora as primeiras versões tenham sido patenteadas no final do século XIX. O fato é que a eficiência dos motores a jato síncronos excede significativamente Eficiência de motores de indução popularespara não mencionar a densidade de potência.

Não há perdas de energia no rotor, mas geralmente o rotor é responsável por cerca de 30% das perdas. Isso aumenta a vida útil do motor elétrico - reduz o calor prejudicial. A massa de um motor a jato síncrono e suas dimensões são 20% menores que a de uma mesma potência assíncrona.

Atualmente, o interesse renovado em motores a jato síncronos está associado principalmente às amplas possibilidades da modelagem computacional moderna, que permite encontrar as versões mais eficazes dos projetos de rotores e estores - a pesquisa científica é mais produtiva e a eficiência das versões modernas de motores a jato síncronos já é de 98%, naquele momento quanto às versões assíncronas, a eficiência tradicionalmente não excede 90%.

Hoje, os motores a jato síncrono são fabricados com base nos assíncronos e, com as mesmas dimensões e dimensões de montagem, obtém-se uma maior eficiência, uma maior potência específica.

Vantagens e desvantagens

Extraído do aço elétrico de chapa fina, o rotor de um motor síncrono a jato possui um design simples e confiável, sem enrolamento em curto-circuito e sem ímãs, portanto, as correntes que causam aquecimento prejudicial são eliminadas no rotor - a vida útil é aumentada e a ausência de ímãs reduz o custo do produto, inclusive minimizando os custos de manutenção reduzidos .

Devido à leveza comparativa do rotor, seu próprio momento de inércia é baixo; portanto, o motor acelera à velocidade nominal mais rapidamente, o que leva a economia de energia.

O inversor de frequência como um controlador de velocidade torna o controle do motor muito flexível em uma ampla faixa de velocidades operacionais. Quanto às deficiências, é apenas uma: a necessidade de um conversor de frequência.

O uso de um conversor de frequência com correção ativa do fator de potência permite atingir o fator de potência máximo do sistema, o que é muito importante em qualquer produção moderna.