Por que um motor CA pode atingir rotação contínua e qual é seu princípio básico de funcionamento?

A razão pela qual um motor CA consegue atingir rotação contínua reside na utilização do princípio da indução eletromagnética e da interação de um campo magnético rotativo. Ele converte energia elétrica em energia mecânica por meio da operação coordenada do estator e do rotor. O princípio específico pode ser dividido em três partes principais:

O primeiro é o geração do campo magnético rotativoQuando uma corrente alternada trifásica passa pelos enrolamentos do estator de um motor CA, devido à diferença de fase de 120° entre as correntes trifásicas, um campo magnético de magnitude constante e direção que gira a uma velocidade constante conforme a corrente muda é formado dentro do núcleo do estator — este é o campo magnético rotativo. A velocidade desse campo magnético é chamada de velocidade síncrona, e sua fórmula de cálculo é: $n_{0} = 60 f / p$ (onde é a frequência de alimentação e é o número de pares de polos do motor). Por exemplo, a frequência de energia industrial na China é de 50 Hz e, para um motor com 2 pares de polos, a velocidade síncrona pode chegar a 1500 r/min, que serve como "fonte de energia" para a rotação do motor.

O segundo é o indução eletromagnética e aplicação de força do rotor. Tomando como exemplo o motor assíncrono mais utilizado, seu rotor é um circuito fechado de condutores (como um rotor de gaiola de esquilo). Quando o campo magnético rotativo do estator corta os condutores do rotor, de acordo com a lei da indução eletromagnética, uma corrente induzida é gerada nos condutores do rotor. Neste momento, a corrente do rotor está no campo magnético rotativo do estator e é submetida à força de Ampère. A direção da força de Ampère pode ser determinada pela regra da mão esquerda e, finalmente, um torque eletromagnético que aciona o rotor para girar é formado. Deve-se notar que a velocidade do rotor é sempre ligeiramente menor do que a velocidade síncrona do campo magnético rotativo do estator (há uma "taxa de escorregamento"), que é uma condição necessária para garantir que o campo magnético corte continuamente os condutores do rotor e gere uma corrente induzida, e também é a origem do nome "motor assíncrono".

Terceiro é o garantia de rotação contínuaDevido à mudança periódica na direção da corrente alternada trifásica, o campo magnético rotativo do estator pode manter uma rotação de velocidade constante. O rotor, acionado pelo torque eletromagnético, gira continuamente seguindo o campo magnético. Ao mesmo tempo, a estrutura mecânica do motor (como rolamentos e eixos rotativos) reduz a resistência rotacional, e o design laminado de chapas de aço silício no núcleo do estator reduz as perdas por histerese e por correntes parasitas, garantindo a conversão eficiente de energia elétrica em energia mecânica e, finalmente, a rotação estável e contínua do motor.

Do ponto de vista de cenários de aplicação, este princípio sustenta a ampla aplicação de motores CA na produção industrial (como máquinas-ferramentas e ventiladores) e em eletrodomésticos (como compressores de ar-condicionado). Com características de estrutura simples e alta confiabilidade, os motores CA também se tornaram um dos principais equipamentos para conversão de energia elétrica em energia mecânica.

Artigo anterior

Quais são as causas comuns de flutuações anormais de velocidade em motores CC durante a operação e como conduzir a solução de problemas e a resolução direcionadas?