Què és un motor d’histèresi: construcció, treball i les seves aplicacions

Què és un motor d’histèresi: construcció, treball i les seves aplicacions

A motor és un dispositiu elèctric on l'entrada es dóna en forma elèctrica com corrent o tensió i la sortida obtinguda és en forma mecànica com parell o força. Els motors elèctrics es classifiquen en dos tipus, a saber Motors de corrent continu com els motors brushless & brushed i alternatius com el motor alternatiu síncron i el motor alternatiu asincrònic. Els motors síncrons es classifiquen en dos tipus, com ara el de no excitat (reluctància i histèresi) i el de corrent continu excitat. Els motors de corrent altern asíncrons són d’inducció i commutador. Un motor d’histèresi és una subclassificació del motor síncron, aquests motors s’utilitzen principalment en un entorn operatiu sense sorolls amb velocitat constant. Poques de les aplicacions del motor d’histèresi són enregistraments de so i experiments de producció de so com rellotges elèctrics, magnetòfons, reproductors de discos, etc.



Què és el motor de la histèresi?

Definició: Un motor d’histèresi funciona segons el principi de pèrdues d’histèresi (és una pèrdua produïda a causa de la magnetització i desmagnetització del material en funció de la direcció del flux de corrent). Es pot operar mitjançant una sola fase o tres fases i en un entorn operatiu sense sorolls, manté una velocitat constant. El parell generat al motor es deu a la histèresi i al corrent de Foucault que s’indueix a causa del bobinat de l’estator. Hi ha 4 tipus de motors d’histèresi que són


  • De tipus cilíndric
  • Tipus de disc
  • Tipus de camp circumferencial
  • Tipus de camp axial

Característica constructiva del motor d’histèresi

Les parts principals del motor d’histèresi són l’estator i el rotor, l’estator és similar al motor monofàsic o trifàsic (mitjançant bobinatge equilibrat de tres fases). On motor monofàsic es classifica en dos tipus de tipus ombrejat de pal i tipus de capacitat de divisió permanent.





  • L’avantatge del motor tipus pol ombrejat és que ocupa menys superfície i requereix menys cost, però l’inconvenient és que el parell generat no és uniforme, provocant un funcionament sorollós.
  • Mitjançant l’ús d’un rotor de tipus capacitiu dividit es proporciona una alimentació bifàsica d’equilibri, que genera un parell uniforme amb un funcionament silenciós. Però l’inconvenient d’això és que ocupa més superfície i el cost és elevat.
Histèresi-Motor

histèresi-motor

El rotor està format per material d’histèresi, que conté diversos anells d’histèresi (formats per crom dur o cobalt o acer) que tenen un bucle d’histèresi molt gran. S'utilitza per reduir les pèrdues de corrent de Foucault. Com que té un pes més gran per superar aquest desavantatge, fem servir un material no magnètic (també conegut com a aranya) format per alumini, que es troba a la part central del motor. El principal avantatge d’aquest material no magnètic és que alleugera el pes del rotor, millorant la velocitat del motor i reduint el valor d’inèrcia.



Principi de funcionament del motor de la histèresi

El motor d’histèresi s’inicia com un motor d’inducció monofàsic i funciona com un motor síncron, es pot observar a partir de les següents condicions.

Principi de treball

principi de treball

Condició inicial

Quan es subministra un subministrament de corrent altern a l'estator, es genera un camp magnètic tant en els bobinatges principals com en els auxiliars del motor. Inicialment, els rotors comencen amb un parell de corrent de Foucault i després arriben a un parell d’histèresi. Un cop arriba a la sincronització, l’estator converteix el rotor en sincronisme on el parell degut al corrent de Foucault és zero.


Condició de funcionament en estat estacionari

En estat de funcionament estacionari (o síncrona condició) l’estator indueix pols al rotor, on l’efecte d’histèresi produït al circuit farà que el flux del rotor es quedi darrere del flux de l’estator en un angle α. On α és l’angle entre els camps magnètics de l’estator i el rotor (BS i BR). Per tant, el rotor experimenta atracció cap a l’estator giratori, amb un parell anomenat parell d’histèresi, que no depèn de la velocitat del rotor (major és el magnetisme residual, més alt és el parell d’histèresi). La presència d’una alta retentivitat permet que el motor funcioni amb velocitat síncrona o que funcioni amb normalitat.

Corba B-H

Corba B-H

Equació del parell de la histèresi en el motor de la histèresi

L’equació del corrent de Foucault es dóna com a

Pàgés= késf22B2......... 1

On

aés= constant

f2= freqüència del corrent de Foucault

B = densitat de flux

Ho sabem f2= sf1......... .2

S = relliscada, f1 = freqüència de l’estator

Per tant Pàgés= késs2f12B2.. ...... ..3

L’equació del parell ve donada per

Ґés= pàgésm / s ws...... .4

Ґés= k's ……… 5

Quan el parell és inversament proporcional al lliscament, el que significa que a mesura que augmenta la velocitat del rotor el valor del parell disminueix i, també, si la velocitat del motor arriba a la velocitat síncrona, el lliscament i el parell es tornen nuls.

On k ’= késf12B2/ ws= constant

Pèrdua de potència de la histèresi i Ph al motor de la histèresi

La pèrdua d’histèresi ve donada per

Pàgh= khf2B1.6......... .6

O bé

Pàgh= khsf1B1.6... .. ... .7

El parell degut a la histèresi ve donat per

Ґh= pàgh/ s ws= khf1B1.6/ ws= k ’’ = constant ……… ..8

Podem observar a partir de l’equació anterior que si el parell que es desenvolupa a causa de la pèrdua d’histèresi es manté constant fins que el parell arriba al punt de ruptura i a velocitat síncrona, el parell es torna zero.

Doctorat en Motor per Histèresi

Les pèrdues d’histèresi generades al motor són directament proporcionals a l’àrea de secció sota la corba d’histèresi. On aquestes pèrdues es dissipen en forma de calor. Les pèrdues es poden derivar de les següents equacions:

L’energia dissipada al rotor es dóna com a

W = NsÉSh(ÉSh= pèrdua d’histèresi per revolució) ……… 9

On la energia es dissipa en forma de calor que dóna

Pàgh= W / t = NsÉSh/ 60 ............ 10

La potència mecànica que acciona el rotor ve donada per

Pàgh= 2Π NsTh/ 60 ...... 11

En equiparar tant la potència que obtenim

2Π NsTh/ 60 = NsÉSh/ 60 ......... 12

Th= parells exercits per rotors [N-m] Eh= energia d’histèresi.

Característica de parell i velocitat del motor d’histèresi

La característica parell-velocitat del motor d’histèresi es pot explicar mitjançant el següent gràfic, on l’eix x representa el parell i l’eix y representa la velocitat.

Parell-velocitat-característica-d

parell-velocitat-característica-de-histèresi-motor

  • El parell (d’arrencada i funcionament) generat en aquest motor és aproximadament el mateix.
  • El parell generat pel motor d’histèresi a velocitat síncrona és constant.
  • El rotor, el parell d’arrencada i el parell de sortida són iguals en aquesta condició. Per tant, el motor funciona silenciosament a velocitat constant.

Avantatges

Els següents són els avantatges del motor d’histèresi

  • Absència de vibracions mecàniques
  • Funciona silenciosament
  • Adequat principalment per accelerar càrregues d’inèrcia

Desavantatges

Els següents són els desavantatges del motor d’histèresi

  • La sortida obtinguda és ¼ vegades del motor d’inducció
  • De mida petita
  • El parell és menor

Aplicacions

Els següents són els aplicacions del motor d’histèresi

Preguntes freqüents

1). Què són les pèrdues per histèresi?

És una pèrdua produïda a causa de la magnetització i desmagnetització del material en funció de la direcció del flux de corrent.

2). Què és el motor Schrage?

Un motor Schrage és un motor commutador polifàsic les característiques del qual són derivades, on el rotor té dos bobinatges, un connectat a l’alimentació i l’altre al commutador.

3). Què causa la histèresi?

Es produeix a causa de la magnetització i desmagnetització del material en funció de la direcció del flux de corrent.

4). Què és un motor de reticència síncrona?

És un motor síncron de corrent altern que converteix l'energia elèctrica en potència mecànica

5). Quin és el principi del motor de la histèresi?

Un motor d’histèresi funciona segons el principi de pèrdues d’histèresi (és una pèrdua produïda a causa de la magnetització i desmagnetització del material en funció de la direcció del flux de corrent).

Un motor és un dispositiu elèctric que converteix l’energia elèctrica en energia mecànica. Aquest article fa una visió general de motor d’histèresi síncrona que funciona sobre el principi de pèrdua d’histèresi. El parell generat es manté constant abans d’assolir la velocitat síncrona i es torna zero després d’assolir la velocitat síncrona. Les pèrdues per histèresi són l'àrea situada sota la corba B-H. El parell (d’arrencada i funcionament) generat en aquest motor és aproximadament el mateix. El principal avantatge és que funciona sense so.