Motores de indução com rotor enrolado

Um rotor enrolado o motor de indução tem um estator semelhante a um motor de indução em gaiola de esquilo, mas um rotor com enrolamentos isolados trazidos por anéis coletores e escovas.

No entanto, nenhuma alimentação é aplicada aos anéis coletores. Seu único objetivo é permitir que a resistência seja colocada em série com os enrolamentos do rotor durante a partida (figura abaixo). Esta resistência entra em curto depois que o motor é ligado para fazer o rotor parecer eletricamente com o equivalente em gaiola de esquilo.

Motor de indução do rotor enrolado



Q: Por que colocar a resistência em série com o rotor?

A: Os motores de indução em gaiola de esquilo consomem de 500% a mais de 1000% da corrente de carga total (FLC) durante a partida. Embora este não seja um problema grave para motores pequenos, é para motores grandes (10 de kW).

Colocar a resistência em série com os enrolamentos do rotor não apenas diminui a corrente de partida, a corrente de rotor travado (LRC), mas também aumenta o torque de partida, o torque de rotor travado (LRT). A figura abaixo mostra que ao aumentar a resistência do rotor de R ₀ para R ₁ para R ₂ , o pico de torque de ruptura é deslocado para a esquerda para a velocidade zero.

Observe que este pico de torque é muito maior do que o torque inicial disponível sem resistência do rotor (R ₀ ) o escorregamento é proporcional à resistência do rotor e o torque de retirada é proporcional ao escorregamento. Assim, alto torque é produzido durante a partida.

O pico de torque de decomposição é deslocado para a velocidade zero aumentando a resistência do rotor



A resistência diminui o torque disponível em velocidade total de operação. Mas essa resistência está em curto no momento em que o rotor é iniciado. Um rotor em curto opera como um rotor de gaiola de esquilo. O calor gerado durante a partida é principalmente dissipado externamente ao motor na resistência de partida.

A complicação e a manutenção associadas às escovas e anéis coletores são uma desvantagem do rotor enrolado em comparação com o rotor de gaiola de esquilo simples.

Este motor é adequado para iniciar cargas altamente inerciais. Uma alta resistência de partida torna o alto torque de retirada disponível em velocidade zero. Para comparação, um rotor de gaiola de esquilo exibe apenas torque de tração (pico) a 80% de sua velocidade síncrona.

Controle de velocidade

A velocidade do motor pode ser variada colocando a resistência variável de volta no circuito do rotor. Isso reduz a corrente e a velocidade do rotor. O alto torque de partida disponível em velocidade zero, o torque de parada reduzido, não está disponível em alta velocidade.

Veja R ₂ curva em 90% Ns, a figura abaixo. Resistores R ₀ , R ₁ , R ₂ , R ₃ aumento do valor de zero.

Uma resistência mais alta em R ₃ reduz ainda mais a velocidade. A regulação da velocidade é deficiente em relação às cargas de torque variáveis. Esta técnica de controle de velocidade só é útil em uma faixa de 50% a 100% da velocidade total.

O controle de velocidade funciona bem com cargas de velocidade variável, como elevadores e impressoras.

A resistência do rotor controla a velocidade do motor de indução do rotor enrolado

Gerador de indução duplamente alimentado

Descrevemos anteriormente um motor de indução em gaiola de esquilo atuando como um gerador se acionado mais rápido do que a velocidade síncrona. (Consulte o alternador do motor de indução) Este é um gerador de indução alimentado individualmente , tendo conexões elétricas apenas para os enrolamentos do estator.

Um motor de indução de rotor enrolado também pode atuar como um gerador quando acionado acima da velocidade síncrona. Uma vez que existem conexões para o estator e rotor, tal máquina é conhecida como um gerador de indução duplamente alimentado (DFIG).

A resistência do rotor permite excesso de velocidade do gerador de indução duplamente alimentado

O gerador de indução alimentado individualmente só tinha uma faixa de escorregamento utilizável de 1% quando acionado por torque de vento problemático. Uma vez que a velocidade de um motor de indução de rotor enrolado pode ser controlada em uma faixa de 50-100% inserindo resistência no rotor, podemos esperar o mesmo do gerador de indução duplamente alimentado.

Não apenas podemos diminuir a velocidade do rotor em 50%, mas também podemos acelerá-lo em 50%. Ou seja, podemos variar a velocidade de um gerador de indução duplamente alimentado em ± 50% da velocidade síncrona. Na prática real, ± 30% é mais prático.

Se o gerador aumentar a velocidade, a resistência colocada no circuito do rotor absorverá o excesso de energia enquanto o estator fornece 60 Hz constantes para a linha de força (figura acima). No caso de subvelocidade, a resistência negativa inserida no circuito do rotor pode compensar o déficit de energia, ainda permitindo que o estator alimente a rede elétrica com potência de 60 Hz.

Conversor recupera energia do rotor do gerador de indução duplamente alimentado



Na prática real, a resistência do rotor pode ser substituída por um conversor absorvendo energia do rotor e fornecendo energia para a linha de energia em vez de dissipá-la. Isso melhora a eficiência do gerador.

O conversor empresta energia da linha de força para o rotor do gerador de indução duplamente alimentado, permitindo que funcione bem sob a velocidade síncrona



O conversor pode “emprestar” energia da linha para o rotor de baixa velocidade, que a passa para o estator. A energia emprestada, junto com a energia do eixo maior, passa para o estator que está conectado à linha de força.

O estator parece estar fornecendo 130% da energia para a linha. Vale lembrar que o rotor “toma emprestado” 30%, deixando a linha com 100% para o DFIG teórico sem perdas.

Qualidades do motor de indução do rotor de ferida

• Excelente torque de partida para cargas de alta inércia.
• Baixa corrente de partida em comparação ao motor de indução em gaiola de esquilo.
• A velocidade é a variável de resistência em 50% a 100% da velocidade total.
• Maior manutenção de escovas e anéis coletores em comparação com o motor de gaiola de esquilo.
• A versão do gerador da máquina de rotor enrolado é conhecida como um gerador de indução duplamente alimentado , uma máquina de velocidade variável.

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