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Esse grupo de máquinas de indução inclui máquinas elétricas cujo modo de operação é baseado em um campo magnético giratório rotativo na folga de ar entre o estator e o rotor. A máquina mais importante e mais comumente usada nesse grupo é o motor assíncrono CA de indução com uma indutância do motor em gaiola de esquilo. Ele se caracteriza pelos seguintes recursos:
Em termos elétricos tecnologia de acionamento os seguintes motores elétricos são geralmente usados:
Como os motores CA com conversores de frequência oferecem um controle de velocidade melhor, mais simples e de baixa manutenção, os motores CC e os motores CA com anéis deslizantes estão se tornando cada vez menos relevantes. Outros tipos de motor assíncrono CA são de importância apenas marginal na engenharia de acionamento. Como especificações de montagem, eles não serão tratados em detalhes aqui.
Se você combinar um motor elétrico, como um motor CA, com um redutor você obtém um motoredutor. Independentemente do princípio elétrico do motor, a forma como ele é montado em um redutor está se tornando especialmente importante na etiquetagem mecânica do motor. A SEW-EURODRIVE utiliza motores especialmente adaptados do motor com essa finalidade em mente.
Rotor
Nos slots do núcleo laminado do rotor, há um enrolamento injetado ou inserido (geralmente feito de alumínio e/ou cobre). Classicamente, uma volta do enrolamento corresponde a uma barra. Esse enrolamento é curto-circuito em ambas as extremidades por anéis feitos do mesmo material. As barras com os anéis de curto-circuito lembram uma gaiola. É daí que vem o segundo nome comum para os motores CA: "motor gaiola de esquilo".
Estator
O enrolamento, que é encapsulado com resina sintética, é inserido no slot semifechado do núcleo magnético do estator. O número e a largura das bobinas são variados para atingir diferentes números de polos (= velocidades). Juntamente com a carcaça do motor, o núcleo magnético forma o estator.
Escudos terminais
Os protetores finais são feitos de aço, ferro fundido cinza ou alumínio fundido e retentam o interior do motor no lado A e no lado B. A etiquetagem na transição para o estator determina, entre outras coisas, o grau de proteção IP do motor.
Eixo do rotor
O núcleo do rotor laminado é preso a um eixo de aço. As duas pontas de eixo passam pela brida tanto no lado A quanto no lado B. A ponta de eixo de saída é montada no lado A (projetada como uma ponta de eixo pinhão para o motoredutor); o ventilador e suas asas autorrefrigeradas e/ou sistemas suplementares, como freios mecânicos e encoders, são montados no lado B.
Carcaça do motor
A carcaça do motor pode ser produzida em alumínio fundido quando a potência nominal do motor for de baixa a média. No entanto, a carcaça para todas as classes de potência acima dessas é produzida em ferro fundido cinzento e aço soldado. Uma caixa de ligação na qual as extremidades do enrolamento do estator são conectadas a um borne de ligação para a conexão elétrica do lado do cliente é anexada à carcaça. As aletas de refrigeração aumentam a superfície da carcaça e também aumentam a emissão de calor para o ambiente.
Ventilador, dispositivo de proteção do ventilador
Um ventilador na ponta de eixo do lado B é coberto por um capô. Esse capô guia o fluxo de ar produzido durante a rotação do ventilador através das aletas na carcaça. Como regra geral, os ventiladores não são independentes do sentido de rotação do rotor. Um chapéu opcional evita que peças (pequenas) caiam pela grade de proteção do ventilador quando a posição de montagem é vertical.
Rolamentos
Os rolamentos nos bridas do lado A e do lado B conectam mecanicamente as peças giratórias às peças estacionárias. Normalmente, são usados rolamentos de esferas ranhurados. Os rolamentos cilíndricos raramente são usados. O tamanho do rolamento depende das forças e das velocidades que o rolamento relevante deve absorver. Diferentes tipos de sistemas de retentor garantem que as propriedades de lubrificação necessárias sejam mantidas no rolamento e que o óleo e/ou a graxa não escapem.
O sistema de enrolamento simétrico e trifásico do estator é conectado a um sistema de alimentação de corrente trifásica com a tensão e a frequência apropriadas. Correntes senoidais de mesma amplitude fluem em cada uma das três fases do enrolamento. Cada uma das correntes está temporariamente defasada uma da outra em 120°. Como as fases do enrolamento também estão espacialmente deslocadas em 120°, o estator constrói um campo magnético que gira com a frequência da tensão aplicada.
Esse campo magnético girante - ou campo girante induz uma tensão elétrica no enrolamento do rotor ou nas barras do rotor. As correntes de curto-circuito fluem porque o enrolamento é curto-circuitado pelo anel. Juntamente com o campo giratório, essas correntes acumulam forças e produzem um torque sobre o raio do rotor que acelera a velocidade do rotor na direção do campo giratório. A frequência da tensão gerada no rotor cai à medida que a rotação do rotor aumenta. Isso ocorre porque a diferença entre a velocidade do campo girante e a velocidade do rotor se torna menor.
As tensões induzidas, que agora são mais baixas como resultado, levam a correntes mais baixas na gaiola do rotor e, portanto, a forças e torques mais baixos. Se o rotor girasse na mesma velocidade do campo girante, ele giraria em sincronismo, nenhuma tensão seria induzida e o motor não seria capaz de desenvolver nenhum torque como resultado. No entanto, o torque da carga e os torques de atrito nos rolamentos levam a uma diferença entre a velocidade do rotor e a velocidade do campo girante e isso resulta em um equilíbrio entre o torque de aceleração e o torque de carga. O motor funciona de forma assíncrona.
A magnitude dessa diferença aumenta ou diminui dependendo da carga do motor, mas nunca é zero, porque sempre há atrito nos rolamentos, mesmo em operação em vazio. Se o torque de carga exceder o torque máximo de aceleração que pode ser produzido pelo motor, o motor "emperra" em um estado operacional inadmissível que pode levar a danos térmicos.
O movimento relativo entre a velocidade do campo girante e a velocidade mecânica que é requisitado para a função é definido como o escorregamento "s" e é especificado como uma porcentagem da velocidade do campo girante. Os motores com potência nominal mais baixa podem ter um escorregamento de 10 a 15 por cento. Os motores CA com potência nominal mais alta têm escorregamento de aproximadamente 2 a 5 por cento.
O motor CA recebe energia elétrica do sistema de fonte de alimentação CA e a converte em potência mecânica, ou seja, em velocidade e torque. Se o motor estivesse operando sem perdas, o potência mecânica de saída Pout corresponderia à potência elétrica de entrada Pin.
No entanto, também ocorrem perdas nos motores CA, o que é inevitável sempre que a energia é convertida: Perdas no cobre PCu e perdas por barra PZ ocorrem quando uma corrente flui através de um condutor. As perdas de ferro PFe resultam da remagnetização do núcleo magnético com uma frequência de rede. As perdas por atrito PRb resultam do atrito nos rolamentos e as perdas por atrito resultam do uso do ar de refrigeração. As perdas no cobre, na haste, no ferro e por atrito causam o aquecimento do motor. O rendimento da máquina é definida como a relação entre a potência de saída e a potência de entrada.
Devido às normas legais, nos últimos anos, tem-se dado cada vez mais atenção ao uso de motores com níveis 1 de rendimento mais altos. As classes de alto rendimento foram definidas em acordos normativos correspondentes. Os fabricantes adotaram essas classes em seus dados técnicos. Para reduzir as perdas significativas causadas pela máquina, isso significou o seguinte para a etiquetagem do motor elétrico:
Ao registrar os torques e a corrente em relação à velocidade, obtém-se a característica curva característica de torque e rotação do motor CA. O motor segue essa curva característica toda vez que é ligado até atingir seu ponto de operação estável. As curvas características são influenciadas pelo número de polos, bem como pelo projeto e material do enrolamento do rotor. O conhecimento dessas curvas características é particularmente importante para acionamentos que são operados com torque resistente (por exemplo, elevações).
Se o torque resistente da máquina acionada for maior do que o torque mínimoa rotação do rotor fica "presa no mergulho". O motor não atinge mais seu ponto de operação nominal (ou seja, o ponto de operação estável e termicamente seguro). O motor chega até a parar se o torque resistente for maior que o torque de partida. Se um acionamento em funcionamento estiver sobrecarregado (por exemplo, uma correia transportadora sobrecarregada), sua velocidade cai à medida que a carga aumenta. Se o torque resistente exceder o torque conjugado máximoo motor "emperra" e a velocidade diminui para a velocidade de arranque ou até mesmo para zero. Todos esses cenários levam a correntes extremamente altas no rotor e no estator, o que significa que ambos se aquecem muito rapidamente. Esse efeito pode levar a danos térmicos irreparáveis no motor - ou "queima" - se não houver dispositivos de proteção adequados.
O calor gerado em um condutor de transporte de corrente elétrica depende da resistência do condutor e da magnitude da corrente que ele está transportando. A ligação e a partida frequentes contra um torque resistente colocam uma carga térmica muito grande no motor CA. O aquecimento permitido do motor depende da temperatura do meio de refrigeração circundante (por exemplo, ar) e da resistência térmica do material do isolamento no enrolamento do motor.
Os motores são alocados em classes de isolação (que antes eram chamadas de "classes de isolamento") que regem as temperaturas excessivas máximas permitidas nos motores. Um motor deve ser capaz de suportar a operação sustentada em uma temperatura elevada com base em sua potência nominal do motor na classe térmica para a qual foi projetado sem sofrer danos. Com uma temperatura máxima do agente refrigerante de 40° C, por exemplo, a sobretemperatura máxima permitida na classe de temperatura 130 (B): dT = 80 K.
Exemplo: O modo de operação S3/40% se aplica se o motor alternar entre quatro minutos de funcionamento e seis minutos de desligamento.
A frequência de chaveamento permitida especifica a frequência com que um motor pode ser ligado em uma hora sem sobrecarga térmica. Ela depende do seguinte:
A frequência de partida permitida de um motor pode ser aumentada pelas seguintes medições:
Os motores CA podem ser operados em diferentes velocidades de operação por meio da chaveamento de enrolamentos ou partes de enrolamentos. Diferentes números de polos resultam da inserção de vários enrolamentos nos slots do estator ou da inversão da direção do fluxo de corrente em partes individuais do enrolamento. No caso de enrolamentos separados, a potência para cada número de polos é menos da metade da potência de um motor de velocidade única do mesmo tamanho.
Os motoredutores CA de dupla polaridade são usados como mecanismos de translaçãopor exemplo. A velocidade de operação é alta durante a operação com baixo número de polos. O enrolamento de baixa velocidade é chaveado para o posicionamento. Devido à inércia, o motor inicialmente continua girando em alta velocidade durante a troca. O motor CA opera como um gerador durante essa fase e diminui a velocidade. A energia cinética é convertida em energia elétrica e devolvida ao sistema de alimentação. A grande passo de torque causado pela troca é uma desvantagem. No entanto, medidas apropriadas no circuito podem ser tomadas para reduzir esse problema.
Os desenvolvimentos atuais na tecnologia de conversor de baixo custo promovem a substituição tecnológica do uso de motores de dupla polaridade por motores de velocidade única controlados por conversor de frequência em muitos válidos.
Um motor monofásico é uma boa opção quando, em suas aplicações
Exemplos típicos de aplicação incluem ventiladores, bombas e compressores. Existem duas diferenças fundamentais na etiquetagem aqui:
Por um lado, o motor assíncrono CA clássico é conectado somente a uma fase do motor e ao cabo neutro. A terceira conexão é produzida por meio de uma comutação de fase usando um capacitor. Como o capacitor pode gerar apenas um deslocamento de fase de 90° e não um deslocamento de fase de 120°, esse tipo de motor monofásico geralmente é classificado com apenas dois terços da potência de um motor CA comparável.
A segunda maneira de construir um motor monofásico envolve ajustes técnicos no enrolamento. Em vez do enrolamento trifásico, apenas duas fases são implementadas, uma como fase principal e outra como fase auxiliar. As bobinas, que são espacialmente deslocadas em 90°, também recebem alimentação de corrente de um capacitor com um deslocamento temporal de 90°, que produz o campo girante. As relações de corrente desiguais do enrolamento principal e do enrolamento auxiliar também permitem, em geral, apenas dois terços da potência de um motor CA do mesmo tamanho. Os motores típicos para operação monofásica incluem motores de capacitor, motores de polo sombreado e motores de partidaque não incluem capacitores.
A linha de produtos da SEW-EURODRIVE inclui os dois tipos de motores monofásicos - Os motores DRK.... Ambos são alimentados com um capacitor de operação integrado. Como esse capacitor é carcaça direta da caixa de ligação, evitam-se contornos interferentes. Com um capacitor de operação, aproximadamente 45 a 50 por cento do torque nominal está disponível para a partida.
Para clientes que necessitam de um torque de partida mais alto, de até 150% do torque nominal, a SEW-EURODRIVE pode alimentar os valores de capacitância dos capacitores de partida exigidos para esse fim, que estão disponíveis em revendedores especializados bem abastecidos.
Os motores giromagneto são projeto especial motores CA com rotores gaiola de esquilo. Por etiquetagem, eles são classificados de modo que seu consumo de corrente seja alto o suficiente para garantir que não causem danos térmicos irreparáveis quando a rotação for 0. Essa característica é útil, por exemplo, quando abertura de portas e ajuste de ponto ou em matrizes prensadasQuando uma posição é atingida e precisa ser mantida com segurança por um motor elétrico.
Outro modo de operação comum é operação de frenagem em contracorrente: Uma carga externa é capaz de girar o rotor contra o sentido de rotação do campo girante. O campo girante "diminui" a velocidade e retira a energia regenerativa do sistema, que é alimentada no sistema de alimentação - semelhante à frenagem rotativa sem trabalho de frenagem mecânica.
A SEW-EURODRIVE oferece a DRM.../DR2M... juntamente com os motores giromagneto de 12 polos, que são projetados termicamente para uso a longo prazo com o torque nominal do motor em estado ocioso. Os motores giromagneto da SEW-EURODRIVE são adequados para uma variedade de requisitos e velocidades diferentes e estão disponíveis com até três torques nominais, dependendo do modo de operação.
Se estiver usando motores elétricos em áreas onde há perigo de explosão (conforme a Diretiva 2014/34/UE (ATEX)), devem ser tomadas medidas preventivas específicas nos acionamentos. Para isso, a SEW-EURODRIVE oferece uma série de diferentes etiquetagens, de acordo com a área e a região de uso.
A SEW-EURODRIVE oferece o motor LSPM para aplicações que são operadas diretamente a partir do sistema de alimentação e que também exigem uma velocidade de operação síncrona ou têm essa característica sensorless em um simples conversor. LSPM é a abreviação de "Line Start Permanente Magnet". O motor LSPM é um motor assíncrono CA com ímãs permanentes adicionaisno rotor. Ele funciona de forma assíncrona, sincroniza-se com a frequência de operação e, a partir de então, funciona no modo síncrono sem escorregamento sincronizado com a frequência da rede elétrica. Tecnologia de motores que abre novas e flexíveis possibilidades de acionamentoPor exemplo, a transferência de cargas sem queda de velocidade.
Esses motores híbridos compactos não incorrem em nenhuma perda no rotor durante a operação e são caracterizados por sua alto rendimento. São alcançadas classes de economia de energia de até IE4.
O tamanho de um motor DR..J com tecnologia LSPM é dois estágios menor em comparação com um motor do tipo série com a mesma potência e classe de alto rendimento. Os motores do mesmo tamanho, por outro lado, atingem uma classe de rendimento duas vezes melhor do que a dos motores assíncronos.
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