Functionarea motoarelor electrice

Functionarea motoarelor electrice

Motorul de curent alternativ monofazat

Probabil ca cel mai mare avantaj al sistemelor de curent alternativ polifazate consta in proiectarea si operarea motoarelor de curent alternativ. Dupa cum se stie, unele tipuri de motoare sunt practic identice din punct de vedere constructiv cu generatoarele electrice, constand dintr-un set de infasurari stationare si un set de magneti (electromagneti) rotitori. Sa consideram prima data un motor de curent alternativ monofazat. Daca magnetul rotitor va putea sa tina pasul cu frecventa curentului alternativ prin infasurari, acesta va fi "tras" intr-o miscare permanenta in sensul acelor de ceasornic.

Totusi, aceasta nu este singura directie posibila. Ar putea la fel de bine sa se roteasca in sensul invers acelor de ceasornic (trigonometric), folosind exact aceeasi forma de unda (vezi figura alaturata)

Folosind aceeasi forma de unda, rotorul magnetic se poate invarti in oricare dintre directii. Aceasta este o caracteristica comuna a tuturor motoarelor monofazate de "inductie" si "sincrone": nu poseda o directie normala, sau "corecta" de rotatie. O intrebare este binevenita in acest moment: cum putem porni motorul in directia dorita, daca acesta se poate roti la fel de bine in orice directie? Adevarul este ca aceste motoare au nevoie de putin ajutor la pornire. Odata ajutate sa porneasca intr-o anumita directie, vor continua sa se roteasca in aceeasi directie, atata timp cand este mentinuta puterea electrica pe infasurari.

Pornirea motorului de curent alternativ monofazat

In mod normal, acest ajutor vine din partea unor seturi aditionale de infasurari pozitionate diferit fata de seturile de infasurari principale, si alimentate cu un curent alternativ defazat fata de curentul principal.

Aceste infasurari suplimentare sunt de obicei conectate in serie cu un condensator pentru introducerea unui defazaj intre curentii celor doua seturi de infasurari.

Acest defazaj creaza un camp magnetic al infasurarilor 2a si 2b ce este defazat la randul lui cu campul magnetic al infasurarilor 1a si 1b. Rezultatul este un set de campuri magnetice cu o directie de rotatie precisa. Aceasta secventa de rotatie "trage" la randul sau magnetul intr-o directie precisa.

Pornirea motorului de curent alternativ polifazat

Motoarele de curent alternativ polifazate nu necesita astfel de mecanisme pentru pornirea lor intr-o anumita directie. Datorita faptului ca formele de unda ale tensiunilor au deja o directie bine stabilita (secventa fazelor), si campurile magnetice generate de infasurari vor avea o directie precisa. De fapt, combinatia tuturor seturilor de infasurari, lucrand impreuna, creaza un camp magnetic ce poarta numele de camp magnetic rotitor. Acest concept l-a inspirat si pe Nikola Tesla sa dezvolta primele sisteme electrice polifazate existente, pentru a realiza motoare mai simple si mai eficiente. Avantajele sistemelor polifazate fata de cele monofazate nu au fost descoperite decat mai tarziu.

Analogie pentru functionarea motoarelor electrice

Daca acest concept prezentat mai sus va este inca confuz, putem folosi o analogie pentru explicarea lui mai pe inteles. Sa consideram un set de beculete alimentate intermitent (ce "clipesc"), precum cele folosite la decoratiile de craciun. Unele seturi par sa se "deplaseze" intr-o anumita directie pe masura ce becurile se aprind si se sting intr-o secventa bine stabilita. Altele doar se sting si se aprind fara nicio miscare aparenta. Cum se realizeaza aceasta diferenta intre diferitele seturi de becuri? Cu ajutorul diferentelor de faza!

Cand toate becurile "1" sunt aprinse, toate becurile "2" sunt stinse, si invers. Cu acest tip de secventa, nu exista nicio "miscare" vizibila a luminii becurilor. Putem la fel de bine sa urmarim o deplasare de la stanga la dreapta, la fel de bine cum putem considera aceeasi miscare ca realizandu-se de la dreapta la stanga. Tehnic, secventelor de aprindere-stingere ale celor doua becuri sunt defazate cu 180^o intre ele (exact opus). Acest lucru este analog motorului de curent alternativ monofazat, ce poate functiona la fel de bine in ambele directii, dar care nu poate porni singur datorita faptul ca variatia campului sau magnetic nu are o directie precisa.

Sa consideram prin urmare un nou set de becuri, de aceasta data folosind trei becuri pentru secventa in loc de doua, fiind si acestea defazate intre ele.

Daca secventa fazelor este 1-2-3, becurile par a se "deplasa" de la stanga la dreapta. Ne putem acum imagina acelasi set de becuri, dar aranjate intr-un cerc.

De data aceasta, becurile par a se deplasa in cerc, in directia acelor de ceasornic, deoarece sunt aranjate circular si nu liniar, precum era cazul precedent. Desigur, aparenta miscarii becurilor se inverseaza daca inversam secventa de rotatie a lor.

Motorul de curent alternativ trifazat

Miscarea becurilor va fi fie in sensul acelor de ceasornic, fie in sens trigonometric, in functie de secventa fazelor. Aceasta situatie este analoaga unui motor de curent alternativ trifazat cu trei seturi de infasurari alimentate cu trei surse de tensiune de faze diferite.