Con la popularización de las fuentes de alimentación de frecuencia variable, el problema del arranque de los motores se ha vuelto fácil de resolver, pero para las fuentes de alimentación ordinarias, el arranque de los motores es más difícil.rotor de jaula de ardillaLos motores asíncronos siempre han presentado problemas. Del análisis del rendimiento de arranque y funcionamiento de los motores asíncronos, se observa que para aumentar el par de arranque y reducir la corriente durante el arranque, se requiere una mayor resistencia del rotor; mientras que, durante el funcionamiento del motor, para reducir las pérdidas de cobre del rotor y mejorar la eficiencia del motor, se requiere una menor resistencia del rotor; esto es, obviamente, una contradicción.
En el caso de los motores de rotor bobinado, dado que la resistencia se puede conectar en serie durante el arranque y luego retirar durante el funcionamiento, este requisito se cumple satisfactoriamente. Sin embargo, el motor asíncrono de rotor bobinado tiene una estructura compleja, un alto costo y un mantenimiento engorroso, lo que limita su aplicación en cierta medida; esto impulsa a partir de la forma de ranura del rotor de jaula de ardilla.motor asíncronoy se intenta aprovechar el “efecto piel” para lograr una alta resistencia de arranque y una baja resistencia durante el funcionamiento. Los motores de rotor de ranura profunda y de jaula de ardilla doble presentan este comportamiento de arranque. Hoy hablaremos de los motores de rotor de ranura profunda.
Motor asíncrono de ranura profunda
Para potenciar el efecto piel, la ranura del rotor del motor asíncrono de ranura profunda es profunda y estrecha, con una relación entre la profundidad y el ancho de la ranura de 10 a 12. Cuando la corriente atraviesa las barras del rotor, el flujo de dispersión en la parte inferior de las barras es mucho mayor que el flujo de dispersión en la abertura de la ranura. Por lo tanto, si se consideran las barras como una serie de pequeños conductores conectados en paralelo a lo largo de la altura de la ranura, los conductores más cercanos a la parte inferior de la ranura presentan una reactancia de dispersión mayor, mientras que cuanto más cerca de la abertura de la ranura, menor es dicha reactancia.
Inicialmente, dado que la frecuencia de la corriente del rotor es alta y la reactancia de dispersión es grande, la distribución de corriente en cada conductor pequeño dependerá de la reactancia de dispersión. Cuanto mayor sea la reactancia de dispersión, menor será la corriente de dispersión. De esta manera, bajo la acción del mismo potencial inducido por el flujo magnético principal del entrehierro, la densidad de corriente cerca del fondo de la ranura en las barras será muy pequeña, y cuanto más cerca de la abertura de la ranura, mayor será la densidad de corriente.
Debido al efecto pelicular, una vez que la mayor parte de la corriente se concentra en la parte superior de la barra conductora, la función de la barra conductora en la parte inferior de la ranura es muy pequeña, lo que equivale a reducir la altura y la sección transversal de la barra conductora. Por lo tanto, la resistencia del rotor aumenta y cumple con el requisito de alta resistencia al arrancar. Cuando el motor arranca y funciona normalmente, debido a la baja frecuencia de la corriente del rotor, la reactancia de dispersión del devanado del rotor es mucho menor que la resistencia del rotor, por lo que la distribución de la corriente en los conductores pequeños mencionados anteriormente estará determinada principalmente por la resistencia.
Dado que la resistencia de cada conductor pequeño es igual, la corriente en la barra conductora se distribuye uniformemente, por lo que el efecto pelicular prácticamente desaparece y la resistencia de la barra conductora del rotor disminuye nuevamente, acercándose a la resistencia de CC. Se observa que, durante el funcionamiento normal, la resistencia del rotor disminuye automáticamente, logrando así reducir las pérdidas de cobre y mejorar la eficiencia.
¿Qué es el efecto piel?
El efecto pelicular también se denomina efecto piel. Cuando una corriente alterna pasa a través de un conductor, la corriente se concentra en la superficie del mismo. Este fenómeno se conoce como efecto piel. Cuando la corriente o el voltaje circulan por un conductor con electrones de alta frecuencia, se acumulan en la superficie total del conductor en lugar de distribuirse uniformemente en toda su sección transversal.
El efecto pelicular no solo afecta la resistencia del rotor, sino también la reactancia de dispersión del rotor. A partir de la trayectoria del flujo de dispersión en la ranura, se observa que la corriente que pasa por un conductor pequeño solo genera flujo de dispersión desde el conductor pequeño hacia la ranura, pero no desde el conductor pequeño hacia el fondo de la ranura, ya que este último no está vinculado con la corriente. De esta manera, para la misma corriente, cuanto más cerca del fondo de la ranura, mayor es el flujo de dispersión generado, y cuanto más cerca de la ranura, menor es el flujo de dispersión generado. Se puede observar que cuando el efecto pelicular comprime la corriente en el conductor hacia la ranura, el flujo de dispersión generado en la ranura por la misma corriente se reduce, por lo que la reactancia de dispersión de la ranura se reduce. Por lo tanto, el efecto pelicular aumenta la resistencia del rotor y reduce la reactancia de dispersión del rotor.
La intensidad del efecto pelicular depende de la frecuencia de la corriente del rotor y del tamaño de la ranura. Cuanto mayor sea la frecuencia y más profunda la ranura, más significativo será el efecto pelicular. Para un mismo rotor, si la frecuencia es diferente, el efecto pelicular será diferente, y los parámetros del rotor también lo serán. Por ello, la resistencia del rotor y la reactancia de fuga durante el funcionamiento normal y el arranque deben distinguirse rigurosamente y no confundirse. Para la misma frecuencia, el efecto pelicular de los rotores de ranura profunda es muy fuerte, pero también influye en cierta medida en los rotores de jaula de ardilla de estructura convencional. Por lo tanto, incluso para un rotor de jaula de ardilla de estructura convencional, los parámetros del rotor durante el arranque y el funcionamiento deben calcularse por separado.
La reactancia de fuga del rotor de la ranura profundamotor asíncronoDebido a la forma de ranura profunda del rotor, la reactancia de dispersión se reduce por el efecto pelicular, pero incluso después de esta reducción, la reactancia de dispersión del rotor sigue siendo mayor que la de un rotor de jaula de ardilla convencional. Por lo tanto, el factor de potencia y el par máximo de los motores de ranura profunda son ligeramente inferiores a los de los motores de jaula de ardilla convencionales.
Fecha de publicación: 5 de julio de 2024