¿Por qué la mayoría de los equipos eligen motores asíncronos en lugar de motores síncronos?
Motor de inducción
El motor de inducción también se denomina "motor asíncrono", es decir, el rotor se coloca en un campo magnético giratorio. Bajo la acción del campo magnético giratorio, se produce un movimiento rotacional. Se obtiene el par, por lo que el rotor gira.
El rotor es un conductor giratorio, normalmente en forma de jaula de ardilla. El estator es la parte no giratoria del motor y su tarea principal es generar un campo magnético giratorio. Los campos magnéticos giratorios no se consiguen por medios mecánicos. En cambio, se hace pasar corriente alterna a través de varios pares de electroimanes para hacer que las propiedades de sus polos magnéticos cambien cíclicamente, por lo que es equivalente a un campo magnético giratorio. Este tipo de motor no tiene escobillas ni anillos colectores como un motor de CC. Dependiendo del tipo de alimentación CA utilizada, existen motores monofásicos y motores trifásicos. Los motores monofásicos se utilizan en lavadoras, ventiladores eléctricos, etc. Los motores trifásicos son el equipo eléctrico de las fábricas.
Modo de frenado
Existen tres métodos de frenado eléctrico para motores de inducción trifásicos: frenado dinámico, frenado inverso y frenado regenerativo.
(1) Al frenar con consumo de energía, corte la fuente de alimentación de CA trifásica del motor y envíe energía de CC al devanado del estator. En el momento en que se corta la alimentación de CA, el motor todavía gira en la dirección original debido a la inercia. Este modo se caracteriza por un frenado suave, pero requiere alimentación de CC y motores de alta potencia, requiere un alto costo de equipo de CC y una fuerza de frenado baja a bajas velocidades.
(2) El frenado inverso se divide en frenado inverso con carga y frenado inverso eléctrico.
1) El frenado por inversión de carga también se denomina frenado por inversión de carga. Este par hace que el peso baje lentamente a una velocidad constante. Las características de este tipo de frenado son que la fuente de alimentación no requiere conexión inversa ni equipo de frenado especial, y la velocidad de frenado es ajustable, pero solo es adecuada para motores bobinados. Su circuito de rotor debe conectarse en serie con un gran. resistencia para hacer que la relación de deslizamiento sea mayor que 1.
2) Frenado inverso de la fuente de alimentación Cuando es necesario frenar el motor, se puede frenar rápidamente cambiando arbitrariamente las líneas eléctricas bifásicas para invertir el campo magnético giratorio. Cuando la velocidad del motor es igual a cero, el suministro de energía se corta inmediatamente. Las características de este tipo de frenado son una parada rápida, una fuerte fuerza de frenado y la ausencia de necesidad de equipo de frenado. Sin embargo, debido a la gran corriente y la fuerza del impacto durante el frenado, es fácil sobrecalentar el motor o dañar las partes de la transmisión.
(3) El frenado regenerativo también se denomina frenado por retroalimentación. Bajo la acción de objetos pesados (cuando el motor de la grúa baja objetos pesados), la velocidad del motor es mayor que la velocidad sincrónica del campo magnético giratorio. En este momento, el conductor del rotor genera una corriente inducida y genera un par en la dirección opuesta bajo la acción del campo magnético giratorio. Sin embargo, la velocidad del motor es alta y se requiere un dispositivo de transmisión para desacelerar el motor.
Motor síncrono
Un motor síncrono es un motor de CA que genera par mediante la interacción del campo magnético de excitación proporcionado por CC y el campo magnético giratorio de la armadura, y gira a una velocidad velocidad sincrónica.
Un motor de CA en el que la velocidad del rotor es la misma que el campo magnético giratorio del estator. La relación entre la velocidad del rotor n, el número de pares de polos p y la frecuencia industrial f satisface n = 60f/p. La velocidad n está determinada por la frecuencia industrial f. Por lo tanto, cuando la frecuencia eléctrica no cambia, la velocidad sí. no cambia, independientemente de la carga. Tiene las características de alta estabilidad operativa y gran capacidad de sobrecarga. A menudo se utiliza en sistemas de transmisión síncrona de varias máquinas, regulación de velocidad de precisión y sistemas de velocidad constante y equipos grandes (como laminadores).
Los motores síncronos son motores de CA, y sus devanados del estator son los mismos que los de los motores asíncronos. La velocidad del rotor es la misma que el campo magnético giratorio generado por el devanado del estator, por lo que se denomina motor síncrono. Debido a esto, la corriente de un motor síncrono adelanta la tensión en fase, es decir, el motor síncrono es una carga capacitiva. Por lo tanto, en muchos casos, se utilizan motores síncronos para mejorar el factor de potencia del sistema de suministro de energía.
Motor síncrono que funciona como motor eléctrico. Dado que el motor síncrono puede funcionar con un factor de potencia principal ajustando la corriente de excitación, es beneficioso mejorar el factor de potencia de la red eléctrica y de equipos grandes, como grandes sopladores, bombas, molinos de bolas, compresores, laminadores, etc. Generalmente impulsado por un motor síncrono. Esta ventaja es particularmente destacada cuando se utilizan motores síncronos en equipos de gran escala y baja velocidad. Además, la velocidad de un motor síncrono está completamente determinada por la frecuencia de la red. Cuando la frecuencia permanece sin cambios, la velocidad del motor también permanece constante y no cambia con la carga. Esta característica es de gran importancia en ciertos sistemas de transmisión, especialmente en sistemas de transmisión síncronos de múltiples máquinas y sistemas de regulación de velocidad de precisión y velocidad constante. La estabilidad operativa de los motores síncronos también es relativamente alta. Los motores síncronos generalmente funcionan en un estado de sobreexcitación y su capacidad de sobrecarga es mayor que la de los motores asíncronos correspondientes. El par de un motor asíncrono es proporcional al cuadrado del voltaje, mientras que el par de un motor síncrono está determinado por el producto del voltaje y la fuerza electromotriz interna generada por la corriente de excitación del motor, es decir, solo es proporcional a la primera potencia del voltaje.
Cuando el voltaje de la red cae repentinamente a aproximadamente el 80% del valor nominal, el par del motor asíncrono a menudo cae a aproximadamente el 64% y deja de funcionar porque la carga permanece sin cambios, mientras que el par del motor síncrono no cae mucho y la carga permanece sin cambios; La excitación forzada puede garantizar el funcionamiento estable del motor.
La estructura de un motor síncrono es básicamente la misma que la de un generador síncrono, y el rotor también se divide en polos salientes y polos ocultos. Pero la mayoría de los motores síncronos son de polos salientes. La forma de instalación también se divide en horizontal y vertical. Para resolver el problema de arranque del motor síncrono, generalmente se instala un devanado de arranque en su rotor. También puede suprimir la oscilación durante el funcionamiento, por lo que también se le llama devanado amortiguador. Además de la estructura tradicional mencionada anteriormente, también existe una estructura de rotor de polo con garras sin contacto deslizante. Tomando como ejemplo un motor de 6 polos, se instalan dos juegos de polos de garras opuestos en el eje giratorio. Un conjunto de trípodes se extiende axialmente hacia la derecha en la placa de garras; el otro conjunto está instalado al revés en el lado derecho, de modo que los tres polos se extienden axialmente hacia la izquierda en la placa de garras. Los dos conjuntos de polos magnéticos tienen polaridades opuestas. Una vez ensamblada la superficie circunferencial exterior del polo magnético, ya no es una superficie de mosaico circular como el motor de polo saliente común, sino una superficie de mosaico en forma de cuña, es decir, el arco polar en un extremo es más largo que el otro extremo. La forma de todo el rotor es como se muestra en la figura. El devanado de campo se ensambla en los bordes exteriores de los yugos en ambos lados. El flujo magnético que genera pasa a través del entrehierro principal transversal gm entre el polo N y el polo S, los entrehierros de aire axiales g1 y g2 entre el rotor y el estator, y luego se cierra a través de la cubierta del extremo y el marco, como se muestra por la línea de puntos en la figura. Para evitar que el flujo magnético cause un cortocircuito a través del eje giratorio, el eje giratorio debe estar hecho de acero no magnético o el eje giratorio debe dividirse en tres secciones y la sección central debe estar hecha de acero no magnético; acero. Las principales ventajas de esta estructura son que no hay devanados en la parte giratoria y no hay contacto deslizante entre el anillo colector y el cepillo, por lo que la operación es confiable, la estructura de aislamiento es simple y el mantenimiento es fácil. Sin embargo, su camino magnético principal es largo y hay muchos espacios de aire, lo que aumenta la potencia requerida para la excitación; la carcasa del motor es altamente magnética, lo que hará que los cojinetes se calienten y el eje giratorio también deba adoptar medidas de aislamiento magnético; Por lo tanto, este tipo de motor no ha sido ampliamente promocionado, sino que sólo se utiliza en algunas ocasiones especiales, con una capacidad general de no más de unos pocos cientos de kilovatios.