Induzione a Gabbia di scoiattolo Motore: Principio di funzionamento e Applicazioni

Quello che è il Motore a Induzione a Gabbia di Scoiattolo

3 fase di induzione a gabbia di scoiattolo motore è un tipo di trifase, motore a induzione che funzioni in base al principio dell’elettromagnetismo. Si chiama motore a “gabbia di scoiattolo” perché il rotore all’interno di esso – noto come “rotore a gabbia di scoiattolo” – sembra una gabbia di scoiattolo.

Questo rotore è un cilindro di lamierini in acciaio, con metallo altamente conduttivo (tipicamente alluminio o rame) incorporato nella sua superficie. Quando una corrente alternata viene eseguita attraverso gli avvolgimenti dello statore, viene prodotto un campo magnetico rotante.

Questo induce una corrente nell’avvolgimento del rotore, che produce il proprio campo magnetico. L’interazione dei campi magnetici prodotti dagli avvolgimenti dello statore e del rotore produce una coppia sul rotore a gabbia di scoiattolo.

Un grande vantaggio di un motore a gabbia di scoiattolo è la facilità con cui è possibile modificare le sue caratteristiche di velocità-coppia. Questo può essere fatto semplicemente regolando la forma delle barre nel rotore. I motori asincroni a gabbia di scoiattolo sono molto utilizzati nell’industria, poiché sono affidabili, autoavvianti e facili da regolare.

Principio di funzionamento del motore a induzione a gabbia di scoiattolo

Quando viene fornita un’alimentazione a 3 fasi all’avvolgimento dello statore, crea un campo magnetico rotante nello spazio. Questo campo magnetico rotante ha una velocità che è nota come velocità sincrona.

Questo campo magnetico rotante induce la tensione nelle barre del rotore e quindi le correnti di cortocircuito iniziano a fluire nelle barre del rotore. Queste correnti del rotore generano il loro campo auto-magnetico che interagirà con il campo dello statore. Ora il campo del rotore cercherà di opporsi alla sua causa, e quindi il rotore inizia a seguire il campo magnetico rotante.

Nel momento in cui il rotore cattura il campo magnetico rotante, la corrente del rotore scende a zero poiché non vi è più movimento relativo tra il campo magnetico rotante e il rotore. Quindi, in quel momento il rotore sperimenta una forza tangenziale zero, quindi il rotore decelera per il momento.

Dopo la decelerazione del rotore, il movimento relativo tra il rotore e il campo magnetico rotante ristabilisce quindi la corrente del rotore nuovamente indotta. Quindi, di nuovo, la forza tangenziale per la rotazione del rotore viene ripristinata, e quindi di nuovo il rotore inizia a seguire il campo magnetico rotante, e in questo modo, il rotore mantiene una velocità costante che è appena inferiore alla velocità del campo magnetico rotante o della velocità sincrona.

Slip è una misura della differenza tra la velocità del campo magnetico rotante e la velocità del rotore. La frequenza della corrente di rotore = slip × frequenza di alimentazione

Induzione a Gabbia di Scoiattolo struttura del Motore

Un motore a induzione a gabbia di scoiattolo è costituita dalle seguenti parti:

• Statore
• Rotore
• Ventilatore
• Cuscinetti

Statore

Si compone di 3 avvolgimento di fase con un nucleo e la custodia di metallo. Gli avvolgimenti sono tali posizionati che sono elettricamente e meccanicamente 120o a parte nello spazio. L’avvolgimento è montato sul nucleo di ferro laminato per fornire un percorso di bassa riluttanza per il flusso generato dalle correnti AC.

Rotore

È la parte del motore che sarà in rotazione per dare uscita meccanica per una data quantità di energia elettrica. La potenza nominale del motore è menzionata sulla targhetta in potenza. È costituito da un albero, barre di rame/alluminio cortocircuitate e un nucleo.

Il nucleo del rotore è laminato per evitare perdite di potenza da correnti parassite e isteresi. I conduttori sono inclinati per impedire cogging durante l’operazione cominciante e dà il migliore rapporto di trasformazione fra lo statore ed il rotore.

Fan

Un fan è attaccato al lato posteriore del rotore per fornire lo scambio termico e quindi mantiene la temperatura del motore sotto un limite.

Cuscinetti

I cuscinetti sono forniti come base per il movimento del rotore e i cuscinetti mantengono la rotazione regolare del motore.

Applicazione del motore a induzione a gabbia di scoiattolo

I motori a induzione a gabbia di scoiattolo sono comunemente usati in molte applicazioni industriali. Sono particolarmente adatti per applicazioni in cui il motore deve mantenere una velocità costante, essere auto-partenza, o c’è un desiderio di bassa manutenzione.

Questi motori sono comunemente utilizzati in:

• Pompe centrifughe
• Azionamenti industriali (ad es. per eseguire nastri trasportatori)
• Grandi soffiatori e ventilatori
• Macchine utensili
• Torni e altre attrezzature di tornitura

Vantaggi del motore a induzione a gabbia di scoiattolo

Alcuni vantaggi dei motori a induzione a gabbia di scoiattolo sono:

• sono a basso costo
• Richiedono meno manutenzione (come non ci sono slip ring o pennelli)
• Buona regolazione della velocità (sono in grado di mantenere una velocità costante)
• ad Alta efficienza di conversione di energia elettrica in energia meccanica (durante l’esecuzione, non durante l’avvio)
• Avere una migliore regolazione del calore (es. non si ottiene caldo)
• Piccolo e leggero
• a prova di Esplosione (come non ci sono spazzole per eliminare i rischi di scintille)

Svantaggi del Motore a Induzione a Gabbia di Scoiattolo

anche se a gabbia di scoiattolo sono molto popolari e hanno molti vantaggi hanno anche alcuni svantaggi. Alcuni svantaggi dei motori asincroni a gabbia di scoiattolo sono:

• Controllo della velocità molto scadente
• Sebbene siano efficienti dal punto di vista energetico mentre funzionano a pieno carico, consumano molta energia all’avvio
• Sono più sensibili alle fluttuazioni della tensione di alimentazione. Quando la tensione di alimentazione è ridotta, il motore a induzione attira più corrente. Durante picchi di tensione, aumento di tensione satura i componenti magnetici della gabbia di scoiattolo motore a induzione
• Hanno alta corrente di avviamento e scarsa coppia di avviamento (la corrente di avviamento può essere 5-9 volte la corrente a pieno carico; la coppia di avviamento può essere 1.5-2 volte la coppia a pieno carico)

Differenza tra motore a induzione a gabbia di scoiattolo e anello di contatto

Mentre i motori a induzione ad anello di contatto (noti anche come motore a rotore avvolto) non sono così popolari come i motori a induzione a gabbia di scoiattolo, hanno alcuni vantaggi.

Di seguito è riportata una tabella di confronto tra motori a gabbia di scoiattolo e rotore avvolto:

	Motore A Gabbia Di Scoiattolo	Anello Di Scorrimento Del Motore
Costo	Basso	Alta
Manutenzione	Basso	Alta
Controllo della velocità	Poveri	Buona
Efficienza di avvio	Poveri	Buona
Efficienza durante il funzionamento	Buona	Poveri
Regolazione del calore	Buona	Poveri
In rush corrente & coppia	Alta	Basso

Classificazione di Induzione a Gabbia di Scoiattolo Motore

NEMA (National Electrical manufacturer’s Association) negli Stati Uniti e IEC in Europa ha classificato la progettazione dei motori a induzione a gabbia di scoiattolo in base alla loro velocità-caratteristiche di coppia, in alcune classi. Queste classi sono Classe A, Classe B, Classe C, Classe D, Classe E e Classe F.

Classe A Design

1. Una coppia di avviamento normale.
2. Una normale corrente di avviamento.
3. Slittamento basso.
4. In questa classe, la coppia di estrazione è sempre compresa tra il 200 e il 300% della coppia a pieno carico e si verifica a bassa scivolata (è inferiore al 20%).
5. Per questa classe, la coppia di avviamento è uguale alla coppia nominale per i motori più grandi ed è circa il 200% o più della coppia nominale per i motori più piccoli.

Design di classe B

1. Coppia di avviamento normale,
2. Corrente di avviamento inferiore,
3. Basso slittamento.
4. Il motore asincrono di questa classe produce circa la stessa coppia di avviamento del motore asincrono di classe A.
5. La coppia di estrazione è sempre maggiore o uguale al 200% della coppia di carico nominale. Ma è inferiore a quella del design di classe A perché ha aumentato la reattanza del rotore.
6. Ancora una volta lo slittamento del rotore è ancora relativamente basso (meno del 5%) a pieno carico.
7. Le applicazioni del design di classe B sono simili a quelle del design A. Ma il design B è preferito più a causa dei suoi requisiti di corrente di avviamento inferiori.

Classe C Design

1. Alta coppia di spunto.
2. Basse correnti di avviamento.
3. Basso slittamento a pieno carico (meno di 5 %).
4. Fino al 250% della coppia a pieno carico, la coppia di avviamento è in questa classe di progettazione.
5. La coppia di serraggio è inferiore a quella dei motori asincroni di classe A.
6. In questo progetto i motori sono costruiti da rotori a doppia gabbia. Sono più costosi dei motori delle classi A e B.
7. I modelli di classe C sono utilizzati per carichi ad alta coppia di avviamento (pompe caricate, compressori e trasportatori).

Classe D Design

1. In questo disegno di motori di classe ha molto elevata coppia di avviamento (275 per cento o più della coppia nominale).
2. Una bassa corrente di avviamento.
3. Un alto slittamento a pieno carico.
4. Anche in questa classe di progettazione l’elevata resistenza del rotore sposta la coppia massima a una velocità molto bassa.
5. È anche possibile a velocità zero (slittamento del 100%) che si verifichi la coppia più alta in questa classe di progettazione.
6. Slittamento a pieno carico (È in genere 7-11 per cento, ma può andare alto come 17 per cento o più) in questa classe di design è piuttosto alto a causa della elevata resistenza del rotore sempre.

Design di classe E

1. Coppia di avviamento molto bassa.
2. Normale corrente di avviamento.
3. Slittamento basso.
4. Compensatore o resistenza di avviamento sono utilizzati per controllare la corrente di avviamento.

Classe F Design

1. Bassa coppia di avviamento, 1.25 volte di coppia a pieno carico quando viene applicata la piena tensione.
2. Bassa corrente di avviamento.
3. Slittamento normale.