Como os motores assíncronos trifásicos e monofásicos utilizam o princípio da indução eletromagnética, eles transferem energia elétrica do estator para o rotor através do acoplamento de campos magnéticos rotativos e emitem energia mecânica como uma máquina rotativa. Tem muitas semelhanças com transformadores, portanto alguns métodos de análise de transformadores também são aplicáveis à análise de seu estator e rotor.
★ As correntes parasitas na eletricidade CA existem em equipamentos como transformadores de potência, motores de indução CA trifásicos, geradores, etc. Embora as correntes parasitas não possam ser vistas, elas existem.
Qualquer equipamento elétrico que utilize o princípio da indução eletromagnética é afetado por correntes parasitas, que afetam principalmente a taxa de utilização da energia elétrica em circuitos CA. Isso ocorre porque as correntes parasitas podem gerar calor Joule, e a quantidade de calor gerada é proporcional ao quadrado da corrente. Para aplicações como motores elétricos, geradores, transformadores, etc., esse tipo de geração de calor geralmente resulta em desperdício de energia elétrica. Em motores CA trifásicos, por exemplo, como a bobina do estator e a parte rotativa do rotor utilizam um entreferro para transmitir a força eletromotriz induzida entre eles, se houver muito espaço entre eles a corrente de operação sem carga do motor aumentará. Se não for verificado, poderá causar superaquecimento grave e queimar a bobina do estator. Isso é causado por correntes parasitas excessivas.
★ A corrente parasita em CA é o fenômeno onde, sob a ação de um campo magnético CA, um núcleo magnético conectado a uma bobina CA terá linhas magnéticas passando por ele (ou chapas de aço silício) devido à indução eletromagnética. Uma corrente elétrica passará pelo condutor de circuito fechado da bobina ao mesmo tempo que linhas magnéticas passam pela chapa de aço silício. Correntes induzidas são geradas em planos perpendiculares a essas linhas magnéticas, formando um circuito fechado automaticamente (ou seja, correntes parasitas). Portanto, eles são chamados de correntes parasitas. Qualquer substância cuja condutividade muda em relação à direção ou intensidade de um campo magnético pode produzir correntes parasitas. A magnitude das correntes parasitas é diretamente proporcional à do campo magnético e às mudanças na área de ligação do fluxo, enquanto inversamente proporcional à resistividade elétrica (ver a lei de Lenz).
Além disso, como existe alguma resistência nos núcleos das chapas de aço silício, sua presença causa aquecimento e perda de parte da energia elétrica devido ao fluxo de correntes parasitas. Portanto, na fabricação de motores, devem ser deixados espaços apropriados entre o estator e o rotor; lacunas excessivamente grandes não funcionariam.
A estrutura do motor CA assíncrono trifásico
Os principais componentes de um motor CA assíncrono trifásico são mostrados na figura abaixo:
Consiste em duas partes principais: estator e rotor.
Estator refere-se à parte estacionária do motor. Consiste principalmente em uma base de máquina, núcleo do estator, tampa final e enrolamento simétrico trifásico do estator. A base da máquina geralmente é feita de ferro fundido ou aço fundido. O núcleo do estator é pressionado na base da máquina. O núcleo do estator faz parte do circuito magnético do motor. Para reduzir a perda de ferro, é composto por chapas de aço silício com 0,5 mm de espessura, empilhadas em formato circular e prensadas na base da máquina.
Existem várias ranhuras distribuídas uniformemente na circunferência interna N do núcleo para incorporar o enrolamento trifásico do estator. O enrolamento de motores pequenos é geralmente feito de fio esmaltado. Existem seis terminais de saída para cada enrolamento de fase em um motor assíncrono, com U1,V1,W1 representando seu final inicial e U2,V2,W2 representando seu final respectivamente; eles geralmente são conduzidos para fora da caixa de junção no topo da base da máquina. Os enrolamentos simétricos trifásicos podem ser conectados em estrela ou triângulo dependendo da tensão de linha e da tensão nominal; por exemplo, se a tensão da linha for 380 V enquanto a tensão nominal da fase do grupo de bobinas do motor for 220 V, os enrolamentos deverão ser conectados em estrela; se a tensão nominal do grupo de bobinas for 380V, os enrolamentos deverão ser conectados em delta conforme mostrado abaixo:
Primeiro, isso garante que cada enrolamento de fase funcione sob sua tensão nominal. Existem certas regras para a disposição das extremidades de saída de cada enrolamento de fase na caixa de junção.
Em segundo lugar, rotor
O rotor é a parte rotativa do motor e é composto por um eixo, um núcleo do rotor, um enrolamento do rotor e um ventilador.
O núcleo do rotor também é feito de chapas de aço silício com 0,5 mm de espessura empilhadas em um cilindro com o eixo pressionado no meio. Sua superfície circular externa possui várias ranhuras distribuídas uniformemente onde os enrolamentos do rotor são colocados. De acordo com as diferentes formas estruturais dos enrolamentos dos rotores, os motores assíncronos podem ser divididos em dois tipos: tipo gaiola de esquilo e tipo rotor enrolado.
Tipo gaiola de esquilo: Barras de cobre puro são inseridas em ranhuras no núcleo do rotor e soldadas em ambas as extremidades a dois anéis de cobre (também chamados de anéis finais). Devido ao seu formato semelhante ao de uma gaiola de esquilo, é chamado de motor de gaiola de esquilo.
Para economizar materiais de cobre, atualmente para motores de gaiola de esquilo abaixo de 100 kW, seus rotores geralmente utilizam rotores de alumínio fundido. Os rotores de alumínio fundido derretem o alumínio usando fundição sob pressão ou métodos de fundição centrífuga e despejam-no nas ranhuras do núcleo do rotor junto com os anéis finais e os ventiladores internos durante a fundição. Isso simplifica os processos de fabricação e reduz os custos do motor.
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