Motor de Indução de Fase Única

Usamos o sistema de energia monofásica mais amplamentesistema trifásico para fins domésticos, fins comerciais e, em certa medida, para usos industriais. Porque o sistema monofásico é mais econômico do que um sistema trifásico e a demanda de energia na maioria das casas, lojas e escritórios é pequena, o que pode ser facilmente atendido por um sistema monofásico. Os motores monofásicos são simples em construção, baratos em custo, confiáveis e fáceis de reparar e manter. Devido a todas estas vantagens, o motor monofásico encontra sua aplicação em aspiradores, ventiladores, máquinas de lavar roupa, bombas centrífugas, sopradores, máquinas de lavar, etc.

Os motores de corrente alternada monofásica são ainda classificados como:

Motores de indução monofásicos ou motores assíncronos.
Motores síncronos monofásicos.
Motores de comutador.

Este artigo irá fornecer fundamentos, descrição e princípio de funcionamento do motor de indução monofásico.

Construção do Motor de Indução de Fase Única

Como qualquer outro motor assíncrono do motor elétrico também tem duas partes principais, ou seja, rotor e estator.

Estator:
Como o nome indica, o estator é uma parte estacionária do motor de indução. Uma alimentação CA monofásica é fornecida ao estator do motor de indução monofásico.

Rotor:
O rotor é uma parte rotativa de um motor de indução. O rotor conecta a carga mecânica através do eixo. O rotor no motor de indução monofásico é do tipo rotor de gaiola de esquilo.
o construção de motor de indução monofásico é quase semelhante à gaiola de esquilomotor de indução trifásico. Mas no caso de um motor de indução monofásico, o estator tem dois enrolamentos em vez de um enrolamento trifásico no motor de indução trifásico.

Estator do Motor de Indução de Fase Única

O estator do motor de indução monofásicopossui estampagem laminada para reduzir perdas de correntes parasitas em sua periferia. As ranhuras são fornecidas na sua estampagem para suportar o enrolamento principal ou do estator. Os estampados são feitos de aço silício para reduzir as perdas por histerese. Quando aplicamos uma alimentação CA monofásica ao enrolamento do estator, o campo magnético é produzido e o motor gira a uma velocidade ligeiramente menor que a velocidade síncrona N_s. Velocidade síncrona N_s É dado por

Onde,
f = frequência de tensão de alimentação
P = No. de pólos do motor.

A construção do estator doO motor de indução monofásico é semelhante ao do motor de indução trifásico, exceto que existem duas diferenças na parte de enrolamento do motor de indução monofásico.

Em primeiro lugar, os motores de indução monofásicosprincipalmente provido de bobinas concêntricas. Podemos facilmente ajustar o número de voltas por bobina com a ajuda de bobinas concêntricas. A distribuição mmf é quase sinusoidal.
Exceto para o motor de polo sombreado, o motor assíncrono tem dois enrolamentos de estator, o enrolamento principal e o enrolamento auxiliar. Estes dois enrolamentos são colocados em quadratura espacial entre si.

Rotor do Motor de Indução de Fase Única

A construção do rotor da fase monofásicamotor de indução é semelhante ao motor de indução trifásico de gaiola de esquilo. O rotor é cilíndrico e possui ranhuras em toda a sua periferia. As ranhuras não são feitas paralelas umas às outras, mas são um pouco inclinadas, uma vez que a inclinação impede o bloqueio magnético dos dentes do estator e do rotor e torna o funcionamento do motor de indução mais suave e mais silencioso, isto é, menos ruído. O rotor de gaiola de esquilo consiste em barras de alumínio, latão ou cobre. Essas barras de alumínio ou cobre são chamadas de condutores de rotor e colocadas nas fendas na periferia do rotor. Os anéis de cobre ou alumínio encurtam permanentemente os condutores do rotor, chamados de anéis finais. Para fornecer resistência mecânica, estes condutores de rotor são fixados ao anel de extremidade e, portanto, formam um circuito fechado completo que lembra uma gaiola e, portanto, tem o seu nome como motor de indução de gaiola de esquilo. Como os anéis de extremidade encurtam permanentemente as barras, a resistência elétrica do rotor é muito pequena e não é possível adicionar resistência externa à medida que as barras ficam permanentemente encurtadas. A ausência de anéis e escovas faz com que o construção de motor de indução monofásico muito simples e robusto.

Princípio de funcionamento do motor de indução de fase única

OBSERVAÇÃO: Sabemos que para o funcionamento de qualquer motor elétrico, seja ele um motor CA ou CC, necessitamos de dois fluxos, pois a interação desses dois fluxos produziu o torque necessário.
Quando aplicamos uma fonte de CA monofásica aoenrolamento do estator do motor de indução monofásico, a corrente alternada começa a fluir através do estator ou do enrolamento principal. Essa corrente alternada produz um fluxo alternado chamado fluxo principal. Este fluxo principal também se liga aos condutores do rotor e, portanto, corta os condutores do rotor. De acordo com a lei de indução eletromagnética de Faraday, a EMF é induzida no rotor. Quando o circuito do rotor é fechado, a corrente começa a fluir no rotor. Essa corrente é chamada de corrente do rotor. Essa corrente do rotor produz seu fluxo chamado fluxo de rotor. Como esse fluxo é produzido devido ao princípio de indução, o motor que trabalha nesse princípio recebeu seu nome como um motor de indução. Agora existem dois fluxos, um é fluxo principal e outro é chamado de fluxo de rotor. Estes dois fluxos produzem o torque desejado que é requerido pelo motor para girar.

Por que o motor de indução de fase única não é auto-inicial?

De acordo com a teoria de revolvimento de campo duplo, nóspode resolver qualquer quantidade alternada em dois componentes. Cada componente tem uma magnitude igual à metade da magnitude máxima da quantidade alternada, e ambos os componentes giram na direção oposta um do outro. Por exemplo - um fluxo, φ pode ser resolvido em dois componentes

Cada um desses componentes gira na direção oposta i. e se um φ_m/ 2 está girando no sentido horário e o outro φ_m / 2 gira no sentido anti-horário.

Quando aplicamos uma alimentação CA monofásica ao enrolamento do estator do motor de indução monofásico, ela produz seu fluxo de magnitude, φ_m. De acordo com a teoria de revolvimento de campo duplo, este fluxo alternado, φ_m é dividido em dois componentes de magnitude φ_m/ 2. Cada um desses componentes irá girar na direção oposta, com a velocidade síncrona, N_s. Vamos chamar esses dois componentes de fluxo como componente de encaminhamento de fluxo, φ_f e o componente de retorno do fluxo, φ_b. O resultante desses dois componentes do fluxo em qualquer instante de tempo fornece o valor do fluxo instantâneo do estator naquele instante específico.

Agora, na condição de partida, tanto a frente ecomponentes para trás do fluxo são exatamente opostos um ao outro. Além disso, ambos os componentes do fluxo são iguais em magnitude. Então, eles cancelam um ao outro e, portanto, o torque líquido experimentado pelo rotor na condição inicial é zero. Então o motores de indução monofásicos não são motores de arranque automático.

Métodos para fazer indução monofásica como motor de partida automático

Do tópico acima, podemos facilmente concluir queos motores de indução monofásicos não são autoiniciativos porque o fluxo do estator produzido está alternando na natureza e na partida, os dois componentes desse fluxo se anulam mutuamente e, portanto, não há torque líquido. A solução para esse problema é que, se fizermos o tipo de rotação do fluxo do estator, em vez do tipo alternado, que gira somente em uma direção específica. Então o motor de indução se tornará auto-inicial. Agora, para produzir este campo magnético rotativo, precisamos de dois fluxos alternados, tendo algum ângulo de diferença de fase entre eles. Quando esses dois fluxos interagem, eles produzirão um fluxo resultante. Este fluxo resultante está girando na natureza e gira no espaço apenas em uma direção específica. Quando o motor começa a funcionar, podemos remover o fluxo adicional. O motor continuará a funcionar sob a influência apenas do fluxo principal. Dependendo dos métodos para fazer o motor assíncrono como Self Starting Motor, existem principalmente quatro tipos de motor de indução monofásico nomeadamente,

Motor de indução da fase rachada,
Motor indutor de arranque do condensador,
Capacitor de partida do capacitor, motor de indução,
Motor de indução de poste sombreado.
Motor de condensador dividido permanente ou motor de condensador de valor único.

Comparação entre motores de indução monofásicos e trifásicos

Os motores de indução monofásicos são de construção simples, confiáveis e econômicos para pequenas potências em comparação com motores de indução trifásicos.
O fator de potência elétrica dos motores de indução monofásicos é baixo quando comparado aos motores de indução trifásicos.
Para o mesmo tamanho, os motores de indução monofásicos desenvolvem cerca de 50% da potência dos motores de indução trifásicos.
O torque de partida também é baixo para motores assíncronos / motor de indução monofásico.
A eficiência dos motores de indução monofásicos é menor comparada com a dos motores de indução trifásicos.

Motores de indução monofásicos são simples, robustos, confiáveis e mais baratos para pequenas avaliações. Eles estão disponíveis até 1 KW rating.