Poiché sia i motori asincroni trifase che quelli monofase utilizzano il principio dell'induzione elettromagnetica, trasferiscono l'energia elettrica dallo statore al rotore attraverso l'accoppiamento di campi magnetici rotanti e producono energia meccanica come una macchina rotante. Ha molte somiglianze con i trasformatori, quindi alcuni metodi di analisi per trasformatori sono applicabili anche all'analisi dello statore e del rotore.
★ Le correnti parassite nell'elettricità CA sono presenti in apparecchiature come trasformatori di potenza, motori a induzione CA trifase, generatori, ecc. Sebbene le correnti parassite non siano visibili, esistono.
Qualsiasi apparecchiatura elettrica che utilizza il principio dell'induzione elettromagnetica è influenzata dalle correnti parassite, che influenzano principalmente il tasso di utilizzo dell'energia elettrica nei circuiti CA. Questo perché le correnti parassite possono generare calore Joule e la quantità di calore generato è proporzionale al quadrato della corrente. Per applicazioni come motori elettrici, generatori, trasformatori, ecc., questo tipo di generazione di calore comporta generalmente uno spreco di energia elettrica. Nei motori CA trifase, ad esempio, poiché la bobina dello statore e la parte rotante del rotore utilizzano un traferro per trasmettere la forza elettromotrice indotta tra di loro, se c'è troppo spazio tra di loro la corrente operativa a vuoto del motore aumenterà. Se lasciato deselezionato potrebbe causare un grave surriscaldamento e bruciare la bobina dello statore. Ciò è causato da eccessive correnti parassite.
★ La corrente parassita in CA è il fenomeno per cui, sotto l'azione di un campo magnetico CA, un nucleo magnetico collegato a una bobina CA sarà attraversato da linee magnetiche (o fogli di acciaio al silicio) a causa dell'induzione elettromagnetica. Una corrente elettrica passerà attraverso il conduttore ad anello chiuso nella bobina contemporaneamente alle linee magnetiche che passano attraverso la lamiera di acciaio al silicio. Le correnti indotte vengono generate su piani perpendicolari a queste linee magnetiche, formando automaticamente un anello chiuso (cioè correnti parassite). Pertanto, sono chiamate correnti parassite. Qualsiasi sostanza la cui conduttività cambia rispetto alla direzione o all'intensità di un campo magnetico può produrre correnti parassite. L'entità delle correnti parassite è direttamente proporzionale a quella del campo magnetico e alle variazioni dell'area di collegamento del flusso mentre è inversamente proporzionale alla resistività elettrica (vedere legge di Lenz).
Inoltre, poiché esiste una certa resistenza all'interno dei nuclei di lamiera di acciaio al silicio, la loro presenza provoca riscaldamento e perdita di parte di energia elettrica a causa del flusso di correnti parassite. Pertanto, nella costruzione dei motori, è necessario lasciare adeguati spazi tra statore e rotore; gap eccessivamente grandi non funzionerebbero.
La struttura del motore CA asincrono trifase
I componenti principali di un motore CA asincrono trifase sono mostrati nella figura seguente:
È costituito da due parti principali: statore e rotore.
Lo statore si riferisce alla parte stazionaria del motore. È costituito principalmente da una base della macchina, un nucleo dello statore, un coperchio terminale e un avvolgimento simmetrico trifase dello statore. La base della macchina è solitamente realizzata in ghisa o acciaio fuso. Il nucleo dello statore viene pressato nella base della macchina. Il nucleo dello statore fa parte del circuito magnetico del motore. Per ridurre la perdita di ferro, è costituito da lamiere di acciaio al silicio spesse 0,5 mm impilate in forma circolare e pressate nella base della macchina.
Sulla circonferenza interna N del nucleo sono presenti diverse fessure distribuite uniformemente per incorporare l'avvolgimento trifase dello statore. L'avvolgimento dei piccoli motori è generalmente realizzato con filo smaltato. Ci sono sei terminali di uscita per ciascun avvolgimento di fase in un motore asincrono, con U1,V1,W1 che rappresentano rispettivamente la sua estremità iniziale e U2,V2,W2 che rappresentano rispettivamente la sua estremità finale; solitamente escono dalla scatola di giunzione sulla parte superiore della base della macchina. Gli avvolgimenti trifase simmetrici possono essere collegati a stella o a triangolo a seconda della tensione di linea e della tensione nominale; ad esempio, se la tensione di linea è 380 V mentre la tensione di fase nominale per il gruppo bobine del motore è 220 V, gli avvolgimenti devono essere collegati a stella; se la tensione nominale per il gruppo bobina è 380 V, gli avvolgimenti devono essere collegati a triangolo come mostrato di seguito:
Innanzitutto, ciò garantisce che ciascun avvolgimento di fase funzioni alla sua tensione nominale. Esistono alcune regole per la disposizione delle estremità in uscita di ciascun avvolgimento di fase nella scatola di giunzione.
In secondo luogo, il rotore
Il rotore è la parte rotante del motore ed è composto da un albero, un nucleo del rotore, un avvolgimento del rotore e una ventola.
Anche il nucleo del rotore è costituito da lamiere di acciaio al silicio spesse 0,5 mm impilate in un cilindro con l'albero pressato al centro. La sua superficie circolare esterna presenta diverse fessure distribuite uniformemente in cui sono posizionati gli avvolgimenti del rotore. In base alle diverse forme strutturali degli avvolgimenti sui rotori, i motori asincroni possono essere suddivisi in due tipi: tipo a gabbia di scoiattolo e tipo a rotore avvolto.
Tipo a gabbia di scoiattolo: le barre di rame nudo vengono inserite nelle fessure del nucleo del rotore e saldate su entrambe le estremità a due anelli di rame (chiamati anche anelli terminali). A causa della sua forma simile a una gabbia di scoiattolo, viene chiamato motore a gabbia di scoiattolo.
Al fine di risparmiare materiali in rame, attualmente per i motori a gabbia di scoiattolo inferiori a 100 kW, i loro rotori utilizzano generalmente rotori in alluminio pressofuso. I rotori in alluminio pressofuso fondono l'alluminio utilizzando metodi di fusione a pressione o centrifuga e lo versano nelle fessure sul nucleo del rotore insieme agli anelli terminali e alle ventole interne durante la fusione. Ciò semplifica i processi di produzione riducendo al contempo i costi dei motori.
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