Motor cu inducție (asincron)

Un motor cu inducție, numit și motor asincron, este o mașină electrică în care câmpul magnetic rotitor al înfășurărilor fixe induce curenți electrici în rotor, iar acești curenți creează, la rândul lor, propriul magnetism al rotorului. Există pentru că oferă o modalitate remarcabil de simplă și de robustă de a transforma energia electrică în mișcare de rotație, fără niciun magnet permanent, fără perii și fără metale rare. Demonstrat pentru prima dată de Nikola Tesla și Galileo Ferraris în anii 1880, a devenit calul de povară al industriei și a revenit în prim-plan pe automobile atunci când Tesla l-a ales pentru primul Model S.

Principiul se bazează pe inducția electromagnetică. Curentul alternativ trifazat trimis în înfășurările statorului produce un câmp magnetic care se rotește în jurul motorului cu o viteză stabilită de frecvența alimentării. Rotorul, de obicei o 'colivie de veveriță' din bare de aluminiu sau cupru scurtcircuitate la fiecare capăt, se află în interiorul acestui câmp. Pentru că rotorul se învârte ușor mai lent decât câmpul, liniile de câmp taie barele și induc curenți în ele; acești curenți induși generează propriul lor câmp, pe care câmpul statorului îl trage după sine. Diferența de viteză dintre câmp și rotor se numește alunecare și este esențială: fără alunecare nu ar exista curent indus și nici cuplu.

Pentru șofer și pentru vehicul, atuul motorului cu inducție este durabilitatea și costul. Neavând magneți care s-ar putea demagnetiza și un rotor care nu este mult mai mult decât o piesă turnată, suportă bine căldura și turațiile mari și este ieftin de fabricat din materiale abundente. Un alt avantaj practic este că, atunci când invertorul nu mai alimentează statorul, rotorul nu mai are magnetism propriu și, prin urmare, opune aproape nicio rezistență. Motorul poate rula liber, ceea ce evită pierderile parazite pe care o mașină cu magneți permanenți le suferă atunci când se învârte fără alimentare.

Această trăsătură de rulare liberă explică de ce motoarele cu inducție apar frecvent pe puntea față a mașinilor electrice cu două motoare și tracțiune integrală. Mașina rulează în regim de croazieră pe un motor cu magneți permanenți, mai eficient, montat în spate, și apelează la motorul cu inducție doar pentru tracțiune sau accelerare suplimentară, lăsându-l să se învârtă cu pierderi neglijabile în restul timpului. Variantele diferă mai ales prin materialul rotorului și prin construcția înfășurărilor, versiunile cu rotor din cupru sacrificând puțin la cost pentru o eficiență mai bună.

Principalul dezavantaj este eficiența la sarcini ușoare și constante. Menținerea câmpului rotorului cere inducerea continuă a curenților, ceea ce produce încălzire rezistivă în rotor, așa că un motor cu inducție este, în general, cu câteva puncte procentuale mai puțin eficient decât un motor comparabil cu magneți permanenți în conducerea lină de zi cu zi. Poate fi, de asemenea, ușor mai mare și mai greu pentru aceeași putere. Comportamentul său este dictat în întregime de invertor, care modelează frecvența și amplitudinea curentului furnizat, așa că cele două componente trebuie privite împreună, ca un singur sistem de propulsie, nu separat.