Com a popularização das fontes de alimentação de frequência variável, o problema de partida dos motores tornou-se fácil de resolver, mas para fontes de alimentação comuns, a partida derotor de gaiola de esquiloOs motores assíncronos sempre apresentaram problemas. A análise do desempenho de partida e funcionamento desses motores revela que, para aumentar o torque de partida e reduzir a corrente durante a partida, é necessário aumentar a resistência do rotor; por outro lado, durante o funcionamento do motor, para reduzir as perdas no cobre do rotor e melhorar a eficiência, essa resistência precisa ser menor. Isso representa uma contradição evidente.
Para motores de rotor bobinado, como o resistor pode ser conectado em série durante a partida e removido durante a operação, esse requisito é bem atendido. No entanto, o motor assíncrono de rotor bobinado possui estrutura complexa, alto custo e manutenção inconveniente, o que limita sua aplicação até certo ponto; isso levou à busca por motores com rotor bobinado em formato de gaiola de esquilo.motor assíncronoe tentam usar o "efeito pelicular" para atingir o objetivo de alta resistência inicial e baixa resistência durante a operação. Motores com rotor de ranhura profunda e rotor de gaiola de esquilo duplo possuem essa característica de partida. Hoje, vamos falar sobre motores com rotor de ranhura profunda.
Motor assíncrono de ranhura profunda
Para melhorar o efeito pelicular, o rotor do motor assíncrono de ranhura profunda possui ranhuras profundas e estreitas, com uma relação entre a profundidade e a largura da ranhura na faixa de 10 a 12. Quando a corrente passa pelas barras do rotor, o fluxo de dispersão interligado com a parte inferior das barras é muito maior do que o fluxo de dispersão interligado com a abertura da ranhura. Portanto, se as barras forem consideradas como uma série de pequenos condutores divididos ao longo da altura da ranhura e conectados em paralelo, os condutores mais próximos da parte inferior da ranhura apresentam uma reatância de dispersão maior, e quanto mais próximos da abertura da ranhura, menor a reatância de dispersão.
Inicialmente, como a frequência da corrente do rotor é alta e a reatância de dispersão é grande, a distribuição da corrente em cada pequeno condutor dependerá da reatância de dispersão. Quanto maior a reatância de dispersão, menor a corrente de dispersão. Dessa forma, sob a ação do mesmo potencial induzido pelo fluxo magnético principal do entreferro, a densidade de corrente próxima ao fundo da ranhura nas barras será muito pequena, e quanto mais próxima da abertura da ranhura, maior será a densidade de corrente.
Devido ao efeito pelicular, após a maior parte da corrente ser concentrada na parte superior da barra condutora, a contribuição da barra condutora na parte inferior da ranhura torna-se muito pequena. Isso equivale a reduzir a altura e a seção transversal da barra condutora, aumentando assim a resistência do rotor e atendendo à exigência de alta resistência na partida. Quando o motor é ligado e opera normalmente, devido à baixa frequência da corrente do rotor, a reatância de dispersão do enrolamento do rotor é muito menor que a resistência do rotor. Portanto, a distribuição da corrente nos pequenos condutores mencionados será determinada principalmente pela resistência.
Como a resistência de cada pequeno condutor é igual, a corrente na barra condutora será distribuída uniformemente, de modo que o efeito pelicular praticamente desaparece e a resistência da barra condutora do rotor diminui novamente, aproximando-se da resistência CC. Pode-se observar que, em operação normal, a resistência do rotor diminuirá automaticamente, atingindo assim o objetivo de reduzir as perdas no cobre e melhorar a eficiência.
Qual o efeito na pele?
O efeito pelicular também é chamado de efeito pele. Quando uma corrente alternada passa por um condutor, ela se concentra na superfície. Esse fenômeno é conhecido como efeito pele. Quando a corrente ou tensão é conduzida em um condutor com elétrons de frequência mais alta, ela se acumula na superfície do condutor, em vez de se distribuir uniformemente por toda a sua seção transversal.
O efeito pelicular afeta não apenas a resistência do rotor, mas também a reatância de dispersão do rotor. Observando o caminho do fluxo de dispersão na ranhura, nota-se que a corrente que passa por um pequeno condutor gera fluxo de dispersão apenas do pequeno condutor para a ranhura, e não do pequeno condutor para o fundo da ranhura, pois este último não está conectado à corrente. Dessa forma, para a mesma corrente, quanto mais próximo do fundo da ranhura, maior o fluxo de dispersão gerado, e quanto mais próximo da ranhura, menor o fluxo de dispersão gerado. Conclui-se que, quando o efeito pelicular comprime a corrente no condutor em direção à ranhura, o fluxo de dispersão na ranhura gerado pela mesma corrente é reduzido, diminuindo assim a reatância de dispersão na ranhura. Portanto, o efeito pelicular aumenta a resistência do rotor e reduz a reatância de dispersão do rotor.
A intensidade do efeito pelicular depende da frequência da corrente do rotor e do tamanho da ranhura. Quanto maior a frequência e mais profunda a ranhura, mais significativo será o efeito pelicular. Para um mesmo rotor, se a frequência for diferente, o efeito pelicular também será diferente, assim como os parâmetros do rotor. Por isso, a resistência e a reatância de dispersão do rotor durante a operação normal e a partida devem ser rigorosamente diferenciadas e não podem ser confundidas. Para a mesma frequência, o efeito pelicular em rotores de ranhura profunda é muito forte, mas também exerce certa influência em rotores de gaiola de esquilo com estrutura convencional. Portanto, mesmo para um rotor de gaiola de esquilo com estrutura convencional, os parâmetros do rotor na partida e na operação devem ser calculados separadamente.
A reatância de fuga do rotor da ranhura profundamotor assíncronoDevido ao formato de ranhura profunda do rotor, o efeito pelicular reduz a resistência de dispersão, mas mesmo após essa redução, a reatância de dispersão do rotor ainda é maior do que a de um rotor de gaiola de esquilo comum. Portanto, o fator de potência e o torque máximo dos motores de ranhura profunda são ligeiramente inferiores aos dos motores de gaiola de esquilo comuns.
Data da publicação: 05/07/2024