Un motore asincrono trifase è un tipo di motore a induzione che si basa sull'alimentazione con corrente CA trifase da 380 V (con una differenza di fase di 120 gradi). I campi magnetici rotanti del rotore e dello statore del motore asincrono trifase ruotano nella stessa direzione ma a velocità diverse, provocando uno scorrimento, da cui il nome.
La velocità del rotore del motore asincrono trifase è inferiore a quella del campo magnetico rotante. Di conseguenza, a causa del loro movimento relativo, tra l'avvolgimento del rotore e il campo magnetico vengono generate una forza elettromotrice e una corrente. Questa interazione produce coppia elettromagnetica, consentendo la conversione dell'energia.
Rispetto ai motori asincroni monofase, i motori asincroni trifase hanno prestazioni operative migliori e possono risparmiare vari materiali.
In base alle diverse strutture del rotore, i motori asincroni trifase possono essere suddivisi in due tipi: tipo a gabbia di scoiattolo e tipo avvolto.
Il rotore a gabbia di scoiattolo del motore asincrono ha una struttura semplice, un funzionamento affidabile, leggero e un prezzo basso. È stato ampiamente utilizzato. Il suo principale svantaggio è la difficile regolazione della velocità.
Anche il rotore e lo statore del motore asincrono trifase avvolto hanno avvolgimenti trifase e sono collegati a resistori variabili esterni tramite anelli collettori e spazzole. La regolazione della resistenza del resistore variabile può migliorare le prestazioni di avviamento del motore e regolarne la velocità.
Principio di funzionamento del motore asincrono trifase
Quando l'alimentazione CA trifase simmetrica viene fornita all'avvolgimento dello statore di un motore asincrono trifase, viene generato un campo magnetico rotante che ruota in senso orario lungo lo spazio circolare interno dello statore e del rotore alla velocità sincrona n1.
Poiché il campo magnetico rotante ruota alla velocità n1, il conduttore del rotore è inizialmente stazionario. Pertanto, il conduttore del rotore taglierà il campo magnetico rotante dello statore e genererà una forza elettromotrice indotta (la cui direzione è determinata utilizzando la regola della mano destra).
A causa degli anelli di cortocircuito che mettono in corto entrambe le estremità del conduttore del rotore, sotto il suo effetto viene prodotta una corrente indotta che sostanzialmente corrisponde alla direzione della forza elettromotrice indotta. I conduttori che trasportano corrente nel rotore sono soggetti a forze elettromagnetiche nel campo magnetico dello statore (la direzione viene determinata utilizzando la regola della mano sinistra). La forza elettromagnetica produce una coppia elettromagnetica sugli alberi che fanno ruotare i rotori insieme ai campi magnetici rotazionali.
Attraverso l'analisi di cui sopra, possiamo riassumere che quando viene fornita alimentazione CA trifase simmetrica a ciascun avvolgimento dello statore con angolo elettrico di 120 gradi di differenza di fase di un motore elettrico, verrà generato un campo magnetico rotante. Questo campo magnetico rotante taglia gli avvolgimenti del rotore e genera correnti indotte al loro interno (gli avvolgimenti del rotore formano circuiti chiusi).
I conduttori che trasportano corrente nei rotori producono forze elettromagnetiche sotto gli effetti di rotazione dei campi magnetici rotazionali degli statori; formando così una coppia elettromagnetica sugli assi dei motori elettrici che li fa ruotare. Inoltre, i sensi di rotazione dei motori elettrici sono coerenti con quelli dei loro campi magnetici rotazionali.
Schema elettrico per motore asincrono trifase
Cablaggio base del motore asincrono trifase:
I sei fili che escono dall'avvolgimento di un motore asincrono trifase possono essere suddivisi in due metodi di connessione di base: connessione a triangolo (△) e connessione a stella (Y).
Sei fili = Tre avvolgimenti del motore = Tre terminali iniziali + Tre terminali finali. Quando si misura con un multimetro, sono collegati gli stessi terminali di inizio e fine dell'avvolgimento, ovvero: U1-U2, V1-V2, W1-W2.
La connessione delta △ metodo collega le tre estremità dell'avvolgimento in sequenza per formare un triangolo, come mostrato in figura:
Collegamento a stella del motore asincrono trifase
Collegamento a stella significa collegare le code o le teste dei tre avvolgimenti e utilizzare gli altri tre fili come collegamenti di alimentazione. Lo schema elettrico è mostrato di seguito:
Spiegazione testuale e grafica dello schema elettrico di un motore asincrono trifase:
Scatola di derivazione motore trifase
Quando si collega un motore asincrono trifase in configurazione Y, il metodo di collegamento dei pezzi di collegamento all'interno della scatola di giunzione è il seguente:
Quando si collega un motore asincrono trifase, il metodo di collegamento del pezzo di collegamento nella scatola di giunzione è:
Esistono due tipi di collegamenti per i motori asincroni trifase: collegamento a stella e collegamento a triangolo.
Connessione Delta
In una bobina di avvolgimento che resiste alla stessa tensione e diametro del filo, il numero di spire per fase nella connessione a triangolo è radice quadrata di 3 volte (1,732 volte) inferiore a quello della connessione a stella, e anche la potenza è radice quadrata di 3 volte inferiore . Il metodo di collegamento per i motori finiti è stato fissato per resistere ad una tensione di 380 V e generalmente non deve essere modificato.
Il metodo di connessione cambia solo quando il livello di tensione trifase è diverso dai normali 380 V. Ad esempio, quando il livello di tensione trifase è 220 V, è possibile utilizzare il passaggio dal collegamento a stella a quello a triangolo; quando è a livello di 660 V, è possibile utilizzare il passaggio dalla connessione a triangolo a quella a stella senza comprometterne la potenza. In generale, i motori di piccola potenza utilizzano collegamenti a stella mentre quelli di grande potenza utilizzano collegamenti a triangolo.
Sotto la tensione nominale, i motori devono essere collegati a forma di triangolo. Se vengono modificati per assumere la forma a stella, funzioneranno a tensione ridotta con potenza e corrente di avviamento ridotte. La corrente di avviamento per i motori ad alta potenza (collegati a triangolo) è molto elevata. Per ridurre l'impatto sulla linea causato dalla corrente di avviamento, viene generalmente adottato l'avvio step-down laddove il funzionamento nella modalità di connessione a triangolo originale torna indietro dopo essere stato avviato utilizzando una connessione a stella.
Schema elettrico per motore asincrono trifase
Schema elettrico reale per la rotazione avanti e indietro del motore asincrono trifase:
Per ottenere il controllo avanti e indietro del motore, è possibile scambiare due fasi qualsiasi nella sequenza delle fasi di alimentazione (detta commutazione) regolando i regolatori di fase U e fase W mantenendo invariata la fase V. Per garantire una commutazione affidabile della sequenza di fase del motore quando entrambi i contattori sono attivati, è necessario mantenere coerenti i terminali superiori dei contattori durante il cablaggio e regolare la fase sui terminali inferiori. Poiché vengono scambiate due fasi, è necessario assicurarsi che entrambe le bobine KM non ricevano alimentazione contemporaneamente; in caso contrario si potrebbe verificare un grave guasto di cortocircuito interfase, per cui è necessario adottare l'interblocco.
Per motivi di sicurezza, viene comunemente utilizzato un circuito di controllo della marcia avanti e della retromarcia a doppio bloccaggio con interblocco dei pulsanti (meccanico) e interblocco dei contattori (elettrico). Con l'interblocco dei pulsanti in atto, anche se vengono premuti contemporaneamente sia i pulsanti di marcia avanti che quelli di retromarcia, è impossibile che entrambi i contattori utilizzati per la commutazione ricevano alimentazione contemporaneamente. Ciò impedisce meccanicamente un cortocircuito interfase.
Inoltre, a causa dell'uso dell'interblocco dei contattori, finché un contattore riceve alimentazione dal terminale di ingresso del segnale di comando in direzione o in direzione inversa, i suoi contatti normalmente chiusi non si chiuderanno. Pertanto, in modalità di applicazione a doppio bloccaggio meccanico-elettrico, il sistema di alimentazione del motore non può causare un guasto da cortocircuito interfase proteggendo efficacemente il motore ed evitando incidenti causati da un cortocircuito interfase durante la commutazione che potrebbero bruciare i contatti.
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