Cosa fanno i rotori dei motori sincroni per isteresi quando la velocità di scorrimento diminuisce?
doc-5071
Infine, i motori sincroni ad isteresi sono (essenzialmente) motori bifase con condensatore di sfasamento per una fase. Si avviano come motori asincroni, ma quando la velocità di scorrimento diminuisce sufficientemente, il rotore (un cilindro liscio) diventa temporaneamente magnetizzato. I suoi poli distribuiti lo rendono un PMSM. Il materiale rotore, come quello di un chiodo comune, rimarrà magnetizzato, ma può anche essere smagnetizzato con poca difficoltà. Una volta in funzione, i poli del rotore rimangono al loro posto; non deviano.
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doc-5065
Correnti indotte in questo avvolgimento forniscono il campo magnetico del rotore. La forma delle barre del rotore determina le caratteristiche della coppia di rotazione. A basse velocità, la corrente indotta nella gabbia dello scoiattolo è quasi alla frequenza di linea e tende ad essere nelle parti esterne della gabbia del rotore. Man mano che il motore accelera, la frequenza di scorrimento diminuisce e aumenta la corrente all' interno dell' avvolgimento. Formando le barre in modo da modificare la resistenza delle porzioni di avvolgimento all' interno e all' esterno della gabbia, si inserisce effettivamente una resistenza variabile nel circuito del rotore. Tuttavia, la maggior parte di tali motori hanno barre uniformi.
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doc-5070
Un motore elettrico sincrono è un motore a corrente alternata caratterizzato da un rotore che gira con magneti passanti in bobine alla stessa velocità del motore a corrente alternata e dal conseguente campo magnetico che lo aziona. Un altro modo di dire questo è che ha zero slittamento in condizioni operative normali. Contrapporre questo contrasto con un motore a induzione, che deve scivolare per produrre coppia. Un tipo di motore sincrono è come un motore a induzione, tranne che il rotore è eccitato da un campo DC. Anelli scorrevoli e spazzole sono utilizzati per condurre la corrente al rotore. I poli del rotore si collegano l' uno all' altro e si muovono alla stessa velocità da qui il nome di motore sincrono. Un altro tipo di rotore, per coppie di carico ridotte, ha un rotore a gabbia di scoiattolo per creare poli discreti. Ancora un altro, come fatto da Hammond per i suoi orologi pre-guerra II, e nei vecchi organi Hammond, non ha rotori avvolgimenti e poli discreti. Non è autoavviante. L' orologio richiede un avviamento manuale con una piccola manopola sul retro, mentre i vecchi organi Hammond avevano un motore di avviamento ausiliario collegato da un interruttore a molla manuale.
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doc-5066
In un WRIM, l' avvolgimento del rotore è costituito da molti giri di filo isolato ed è collegato ad anelli di scorrimento sull' albero motore. Nel circuito rotore è possibile collegare una resistenza esterna o altri dispositivi di controllo. Le resistenze consentono il controllo della velocità del motore, anche se una potenza significativa viene dissipata nella resistenza esterna. Un convertitore può essere alimentato dal circuito del rotore e restituisce la potenza di scorrimento che altrimenti andrebbe sprecata nel sistema di alimentazione attraverso un inverter o un generatore di motore separato.
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doc-5055
Nel 1824, il fisico francese François Arago formulò l' esistenza di campi magnetici rotanti, chiamati rotazioni di Arago, che, accendendo e spegnendo manualmente gli interruttori, Walter Baily dimostrò nel 1879 come il primo motore ad induzione primitiva. Nel 1880, molti inventori stavano cercando di sviluppare motori CA praticabili perché i vantaggi della CA nella trasmissione ad alta tensione a lunga distanza erano controbilanciati dall' incapacità di azionare motori CA. I primi motori asincroni a corrente alternata senza commutatore sono stati inventati in modo indipendente da Galileo Ferraris e Nikola Tesla, un modello di motore funzionante che è stato dimostrato dal primo nel 1885 e dal secondo nel 1887. Nel 1888, l' Accademia Reale delle Scienze di Torino pubblicò la ricerca di Ferraris sui fondamenti del funzionamento del motore, concludendo tuttavia che "l' apparecchio basato su tale principio non poteva avere alcuna importanza commerciale come motore". Nel 1888 Tesla presentò all' AIEE un nuovo sistema per motori e trasformatori a corrente alternata che descriveva tre tipi di motori bifase brevettati a quattro poli a quattro stati: uno con un rotore a quattro poli che formava un motore di riluttanza non autoavviante, l' altro con un rotore avvolto che formava un motore a induzione autoavviante e il terzo un vero motore sincrono con alimentazione CC eccitata separatamente all' avvolgimento del rotore. Uno dei brevetti Tesla depositati nel 1887, tuttavia, descriveva anche un motore ad induzione a rotore a corto avvolgimento. George Westinghouse immediatamente comprato Tesla prontamente i brevetti di Tesla, impiegato Tesla per svilupparli, e assegnato C. F. Scott per aiutare Tesla, Tesla lasciato per altre inseguimenti nel 1889. Il motore a induzione c. a. a velocità costante non è stato ritenuto adatto alle vetture stradali, ma gli ingegneri della Westinghouse lo hanno adattato con successo per alimentare un' attività mineraria a Telluride, in Colorado, nel 1891. Steadfast nella sua promozione dello sviluppo trifase, Mikhail Dolivo-Dobrovolsky inventato il motore a induzione trifase gabbia-rotore nel 1889 e il trasformatore a tre arti nel 1890. Questo tipo di motore viene ora utilizzato per la maggior parte delle applicazioni commerciali. Tuttavia, egli ha sostenuto che il motore di Tesla non era pratico a causa di pulsazioni bifase, che lo ha portato a persistere nel suo lavoro trifase. Sebbene Westinghouse raggiunse il suo primo motore ad induzione pratico nel 1892 e sviluppò una linea di motori ad induzione polifase 60 hertz nel 1893, questi primi motori Westinghouse erano motori bifase con rotori avvolti fino a quando B. G. Lamme sviluppò un rotore rotante a barra avvolgente.
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doc-5077
I motori passo-passo sono un tipo di motore frequentemente utilizzato quando sono richieste rotazioni precise. In un motore passo-passo, un rotore interno contenente PMs o un rotore magneticamente morbido con poli salienti è controllato da una serie di magneti esterni commutati elettronicamente. Un motore passo-passo può anche essere pensato come un incrocio tra un motore elettrico DC e un solenoide rotativo. Quando ogni bobina viene alimentata a sua volta, il rotore si allinea al campo magnetico prodotto dall' avvolgimento del campo eccitato. A differenza di un motore sincrono, nella sua applicazione, il motore passo-passo non può ruotare continuamente; al contrario, si avvia e poi si arresta rapidamente da una posizione all' altra, mentre gli avvolgimenti di campo vengono eccitati e diseccitati in sequenza. A seconda della sequenza, il rotore può girare in avanti o indietro e può cambiare direzione, fermarsi, accelerare o rallentare arbitrariamente in qualsiasi momento.
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doc-5073
Nulla nel principio di uno qualsiasi dei motori sopra descritti richiede che le porzioni di ferro (acciaio) del rotore girino effettivamente. Se il materiale magnetico morbido del rotore viene prodotto sotto forma di cilindro, la coppia (tranne per effetto dell' isteresi) viene esercitata solo sugli avvolgimenti degli elettromagneti. Approfitta di questo fatto è il motore DC senza nucleo centrale o senza ferro, una forma specializzata di un motore PM DC. Ottimizzati per l' accelerazione rapida, questi motori hanno un rotore costruito senza nucleo in ferro. Il rotore può assumere la forma di un cilindro pieno di avvolgimento o di una struttura autoportante che comprende solo il filo magnetico e il materiale di collegamento. Il rotore può essere inserito all' interno dei magneti dello statore; un cilindro fisso magneticamente morbido all' interno del rotore fornisce un percorso di ritorno per il flusso magnetico dello statore. Una seconda disposizione ha il cestello di avvolgimento del rotore che circonda i magneti dello statore. In questo design, il rotore si inserisce all' interno di un cilindro magneticamente morbido che può fungere da alloggiamento per il motore, e fornisce anche un percorso di ritorno per il flusso.
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doc-2895
Nei motori a gabbia di scoiattolo monofase, l' avvolgimento primario all' interno della carcassa del motore non è in grado di avviare un moto rotatorio sul rotore, ma è in grado di sostenerne uno. Per avviare il motore, un avvolgimento secondario "start" ha un condensatore di avviamento non polarizzato in serie per introdurre un cavo nella corrente sinusoidale. Quando l' avvolgimento secondario (avvio) è posto ad un angolo rispetto all' avvolgimento primario (avvio), si crea un campo elettrico rotante. La forza del campo di rotazione non è costante, ma sufficiente per avviare la filatura del rotore. Quando il rotore si avvicina alla velocità di esercizio, un interruttore centrifugo (o relè sensibile alla corrente in serie con l' avvolgimento principale) scollega il condensatore. Il condensatore di avviamento è generalmente montato lateralmente alla carcassa del motore. Questi sono chiamati motori con avviamento a condensatore, che hanno una coppia di avviamento relativamente elevata. In genere possono avere una coppia di avviamento quattro volte superiore a quella di un motore bifase e sono utilizzati in applicazioni quali compressori, idropulitrici e qualsiasi piccolo dispositivo che richieda coppie di avviamento elevate.
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doc-13504
I primi tentativi di utilizzare la corrente alternata monofase a frequenza standard sono stati fatti in Ungheria già nel 1923, dall' ungherese Kálmán Kandó sulla linea tra Budapest-Nyugati e Alag, utilizzando 16 kV a 50 Hz. Le locomotive portavano un convertitore di fase rotante quadripolare che alimentava un singolo motore di trazione del tipo ad induzione polifase da 600 a 1.100 V. Il numero di poli sul motore da 2.500 CV poteva essere cambiato utilizzando gli anelli di scorrimento per funzionare a una delle quattro velocità sincrone. I test furono un successo e, dal 1932 fino agli anni' 60, i treni sulla linea Budapest-Hegyeshalom (verso Vienna) usavano regolarmente lo stesso sistema. Pochi decenni dopo la seconda guerra mondiale, il 16 kV è stato cambiato in russo e poi francese 25 kV sistema.
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doc-5058
Molte delle limitazioni del classico motore commutatore DC sono dovute alla necessità di premere le spazzole contro il commutatore. Questo crea attrito. Le scintille sono create dalle spazzole che creano e rompono i circuiti attraverso le bobine del rotore quando le spazzole attraversano gli spazi di isolamento tra le sezioni del commutatore. A seconda del tipo di commutatore, questo può includere le spazzole che cortocircuitano sezioni adiacenti - e quindi le estremità delle bobine - momentaneamente mentre si attraversano le fessure. Inoltre, l' induttanza delle bobine del rotore causa l' aumento della tensione in ciascuna di esse quando il suo circuito è aperto, aumentando la scintilla delle spazzole. Questa scintilla limita la velocità massima della macchina, in quanto una scintilla troppo rapida può surriscaldare, erodere o addirittura sciogliere il commutatore. La densità di corrente per unità di superficie delle spazzole, in combinazione con la loro resistività, limita la potenza del motore. La produzione e la rottura del contatto elettrico genera anche rumore elettrico; la scintilla genera RFI. Le spazzole eventualmente si usurano e devono essere sostituite e il commutatore stesso è soggetto ad usura e manutenzione (su grandi motori) o sostituzione (su piccoli motori). Il gruppo del commutatore su un motore di grandi dimensioni è un elemento costoso, che richiede l' assemblaggio di precisione di molte parti. Sui piccoli motori, il commutatore è di solito permanentemente integrato nel rotore, quindi la sua sostituzione richiede di solito la sostituzione dell' intero rotore.
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doc-5061
Per ridurre al minimo il peso e le dimensioni complessive, i motori PM in miniatura possono utilizzare magneti ad alta energia realizzati con neodimio o altri elementi strategici; la maggior parte di essi sono in lega ferro-neodimio. Con la loro maggiore densità di flusso, le macchine elettriche con PM ad alta energia sono almeno competitive con tutte le macchine elettriche sincrone e ad induzione ad alimentazione singola, progettate in modo ottimale. I motori miniaturizzati assomigliano alla struttura dell' illustrazione, tranne che hanno almeno tre poli del rotore (per garantire l' avviamento, indipendentemente dalla posizione del rotore) e il loro alloggiamento esterno è costituito da un tubo d' acciaio che collega magneticamente gli esterni dei magneti curvi.
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