![]()
Electrica
Motoare asincrone trifazateMotoare asincrone trifazateSunt cele mai raspandite datorita avantajelor: - simplitate constructiva; - cost redus; - fiabilitate ridicata si intretinere usoara; - robustete; - alimentare direct de retea RST; - caracteristica mecanica semirigida. Dezavantaje - posibilitate redusa de reglare a turatiei; - cuplu de pornire redus. Constructiv se poate compune dintr-un stator si un rotor. Statorul – pe rol de inductor este prevazut cu o infasurare trifazata cu ˝p˝ perechi de poli, alimentata de la cele trei faze RST. Datorita dispunerii geometrice a infasurarilor statorice la 120 si defazarii fazelor RST cu acelasi unghi, se creeaza un camp magnetic invartitor, al carui maxim se roteste cu turatia de sincronism:
Pentru:
Rotorul – pe rol de indus – poate fi realizat in doua variante constructive: - tip colivie - doua inele de capat si o serie de bare fixate intre ele, astfel incat se creeaza spire in scurtcircuit. Rezistenta circuitului rotoric este de valoare foarte mica (scurtcircuit) si constanta, fara a putea fi modificata din exterior (este determinata constructiv); - bobinat - realizat din tole si prevazut cu un sistem de infasurari trifazate cu acelasi numar de perechi de poli ˝p˝, capetele infasurarilor fiind legate la un colector format din trei inele montate pe axul motorului. Prin intermediul unor perii, infasurarile pot fi legate direct - rezultand caracteristica naturala, sau indirect, prin rezistente suplimentare - obtinandu-se caracteristicile artificiale. 1.1. Alunecarea turatiei motoarelor asincrone La
conectarea inductorului la reteaua RTS apare campul magnetic invartitor cu
turatia Alunecarea relativa se defineste prin relatia:
Turatia
Functionarea
in regim motor este posibila pentru: 1.2. Caracteristicile de functionare ale motoarelor asincrone trifazate1.Caracteristica turatiei Din
relatia alunecarii s, rezulta 2.Caracteristica factorului de putere cosφ Deoarece curentul absorbit de motor este inductiv si aproape independent de sarcina, rezulta ca factorul de putere este intotdeauna inductiv , avand valori in intervalul
3.(Caracteristica)
mecanica In electrotehnica se demonstreaza relatia:
Pornind de la relatia Fig. 16 La
pornire (punctul A) avem: Daca:
care corespunde functionarii motorului in gol ideal. Din analiza diagramei se constata ca pentru: Curba prezinta doua zone distincte: a) de la b) de la Punctul
C puterea
nominala – turatia
nominala – turatia
de sincronism – rapoartele: 1.3. Alunecarea critica Se poate calcula cu relatia: in care: prin modificarea Deci,
motoarele cu rotorul bobinat se vor utiliza numai cand e necesar 1.4. Pornirea motoarelor asincrone La
pornire, deoarece
Se admite pornirea directa (prin conectare
directa) atunci cand Pornirea directa se poate face numai pentru motoare
cu puteri pana la Observatie: Curentul nominal al motorului se poate determina cu relatia:
1.4.1. Pornirea directa prin intreruptor (manuala)
Fig.17 e- sigurante fuzibile a- intreruptor Pornirea - oprirea se realizeaza manual prin actionarea intreruptorului tripolar a. Metoda
se aplica numai la motoare mici ( Se foloseste de obicei un intreruptor pachet sau cu came tripolar. Daca se foloseste un comutator-inversor, se poate realiza si inversarea sensului de rotatie. 1.4.2. Pornirea directa prin contactor(automata) Se utilizeaza la motoare de puteri mai mari de 2[KW] cand pornirea - oprirea trebuie realizata frecvent sau din mai multe locuri. Fig.18 e1- sigurante fuzibile principale a- intreruptor principal e2- siguranta fuzibila pentru protectia circuitului de comanda e3- releu termic b1- buton de oprire b2- buton de pornire C1- bobina contactorului de comanda C11- contactele principale ale contactorului C12- contact de automentinere (de memorare) a comenzii de pornire Pentru pornire se apasa pentru un timp scurt butonul b2, prin aceasta fiind alimentata bobina C1. Ca urmare, prin inchiderea contactelor C11 se realizeaza alimentarea motorului, iar prin inchiderea contactului C12 motorul ramane pornit si dupa eliberarea lui b2. Oprirea se realizeaza prin apasarea butonului b1, prin aceasta intrerupandu-se alimentarea bobinei C1. ca urmare, se deschid contactele C11 oprind alimentarea motorului; prin deschiderea contactului C12 motorul ramane oprit si dupa eliberarea butonului b1. In timpul mersului la aparitia unei suprasarcini releul e3 intrerupe alimentarea bobinei C1 determinand oprirea motorului. 1.4.3. Pornirea indirecta Este necesara pentru motoarele cu putere pornirea prin introducerea in circuitul statoric a unor rezistente sau bobine de pornire cu ajutorul autotransformatoarelor coboratoare de tensiune U 1.4.3.1. Pornirea Metoda se poate aplica numai
la motoarele electrice proiectate sa functioneze, cu
infasurarile statorice legate in
Fig.19 Pentru conexiunea Y putem scrie:
Pentru
conexiunea Din compararea curentilor de linie absorbiti pentru cele doua tipuri de conexiuni, se obtine :
in care Z- impedanta infasurarilor Se constata ca curentul absorbit este de trei
ori mai mic la conexiunea Y decat la
conexiunea Deoarece la motoarele
asincrone
Deci, momentul de pornire La nivelul diagramelor caracteristcilor mecanice punctul
de functionare pleaca din A, urca pe curba 1 (functionare
Y) pana in punctul B cand se comuta pe caractersitica Fig. 20 Pornirea 1.4.3.1.1. Pornirea stea-triunghi cu comanda manuala Se realizeaza cu ajutorul unui comutator stea-triunghi (Fig. 21) Fig. 21 Infasurarile statorice ale motorului sunt: AX, BY, CZ. La pornire comutatorul C se pune pe pozitia 1
(Y), iar apoi se comuta pe pozitia 2 ( Metoda se utilizeeza la puteri mai reduse si la frecvente mici de porniri-opriri. 4.4.3.1.2.Pornirea stea-triunghi cu comanda automata si comutare temporizata In figura 22 este prezentata o schema de pornire stea-triunghi cu comanda automata si comutare temporizata. Fig. 22 In figura sunt reprezentate urmatoarele elemente: a-intreruptor principal C1-contactor pentru alimentarea motorului C2- contactor pentru realizarea conexiunii triunghi C3-contactor pentru realizarea conexiunii stea d-releu de temporizare la eliberare La apasarea butonului 1.4.3.2 Pornirea prin inserierea de rezistoare cu infasurarile statorice Prin inserierea de rezistoare cu infasuratorile statorice in faza de pornire se poate reduce curentul rotoric.In functie de numarul de rezistoare inseriate, pornirea se poate realiza cu una sau mai multe trepte de pornire. In figura 23 este prezentata o schema de pornire cu o singura treapta intemediara, in care s-au notat urmatoarele elemente:
a-intreruptor principal
R-rezistoare de pornire C1-contactor pentru alimentarea motorului C2-contactor pentru suntarea rezistoarelor d-releu cu temporizare la alimentare
Fig. 23 Schema functioneaza dupa cum urmeaza : La
apasarea butonului Metoda nu este economica datorita pierderilor pe rezistoarele R, iar sistemul de comanda este complicat. De asemenea metoda este putin eficienta datorita aparitiei unor variatii bruste de curent. 1.4.3.3. Pornirea cu bobine sau autotransformator
Fig.24 Cu infasuratorile statorice se insereaza niste bobine reglabile manual pe masura ce motorul accelereaza. Dupa atingerea turatiei nominale, bobinele sunt scurtcircuitate de catre contactele contactorului C1. Daca contactele C2 sunt inchise, pornirea se realizeaza prin autotransformator. Metoda permite reglarea continua a tensiunii motorului si controlul acceleratiei miscarii. Se foloseste la motoare de putere foarte mare si la porniri rare. 1.4.3.4Pornirea indirecta a motoarelor cu rotorul bobinat La motoarele cu rotorul bobinat, limitarea curentului de pornire se poate realiza prin inserierea de rezistoare in circuitul rotoric. Pornirea se poate realiza intr-o singura treapta sau in mai multe trepte. In
figura 25 este prezentata o schema de pornire in doua trepte
prin introducerea a doua grupuri de rezistoare R1 si R2 care sunt
suntate succesiv prin inchiderea contactelor Pornirea
se face in doua trepte intermediare. La momentul initial se
pleaca din punctul A, motorul functionand pe caracteristica
artificiala 1 obtinuta prin inserierea in circuitul rotoric a
ambelor grupuri de rezistoare Prin
alegerea corespunzatoare a duratelor de temporizare, cuplul de pornire
poate fi mentinut in intervalul ( Metoda asigura curent de pornire mic si cuplu
mare de pornire, la limita egal cu momentul critic: Observatie –daca in circuitul rotoric se introduce un reostat trifazic, atunci se poate realiza reglarea continua a turatiei motorului, atat la pornire cat si in timpul lucrului.
Fig. 25 1.4.4.Inversarea sensului de rotatie al motorului asincron trifazat Sensul de rotatie al motorului asincron este dat de sensul de rotatie al campului magnetic invartitor, care la randul sau este determinat de succesiunea fazelor. Pentru inversarea sensului de rotatie este deci suficient sa inversam intre ele oricare doua faze. Acest lucru se poate realiza in doua moduri: Manual, cu ajutorul reversoarelor de sens (figura 26); Automat, cu ajutorul contactoarelor,figura 27, in care se utilizeaza doua contactoare cate unul pentru fiecare sens de rotatie. Prin apasarea butonului Pentru inversarea sensului de rotatie
este necesara mai inai oprirea motorului prin apasarea butonului Contactele
auxiliare normal inchise
Fig.26 Fig.27 1.4.5.Reglarea turatiei motoarelor asincrone Prin reglarea turatiei intelegem modificarea voita a acesteia, potrivit unei anumite cerinte de actionare. Reglarea se poate face manual sau automat, prin intermediul unui sistem de comanda. Se cunoaste ca I. schimbarea numarului perechilor de poli, p; II. variatia alunecarii s; III. alimentarea cu frecventa variabila f; IV. reglarea tensiunii de alimentare. I. Reglarea turatiei prin schimbarea numarului perechilor de poli p Este o metoda de reglare discreta a turatiei care se aplica la motoarele asincroane cu rotorul de tip colivie. Nu se aplica motoarelor cu rotor bobinat deoarece simultan cu modificarea numarului de poli la stator trebuie sa se modifice corespunzator numarul perechilor de poli la rotor, ceea ce este complicat. De obicei se realizeaza doua turatii ( 3000/1500, 1500/750, 1000/500), mai rar trei sau patru turatii. Se cunosc doua modalitati: 1. Utilizarea unei infasurari statorice speciale si: a) modificarea conexiunilor infasurarii (Dahlander) b) modulatia amplitudinii pe pol. 2. Utilizarea a doua infasurari statorice pe faza: a) o infasurare speciala Dahlander plus o infasurare obisnuita, obtinandu-se 3 turatii (3000/1500+1000). b) doua infasurari speciale Dahlander, rezultand patru viteze (3000/1500+1000/500). Comutarea infasurarilor se poate realiza manual (cu comutatoare) sau automat, utilizand scheme de comanda corespunzatoare.. Metoda 1.a: Presupune utilizarea unei infasurari speciale Dahlander cu doua componente care se pot lega: -in serie si in faza, obtinandu-se un numar de poli p=2; -in paralel si in opozitie, rezultand p=1.
(a) (b) Fig.28 Schimbarea turatiei
se face la putere aproximativ constanta Exemplu de legare si comutare a infasurarilor: Schimbarea
turatiei se face la putere aproximativ constanta II. Reglarea turatiei prin modificarea alunecarii s Metoda
se aplica motoarelor cu rotor bobinat si se realizeaza
prin reglarea rezistentei circuitului rotoric, obtinandu-se reglarea continua a turatiei intr-un domeniu
de 15 - 20 % din turatia
nominala Fig. 30 Reglarea are loc la cuplu constant. Dezavantajele reglajului sunt: -
este neeconomic, deoarece cu cresterea rezistentei circuitului rotoric - este instabil la incarcari mici; -reglarea
se poate realiza numai pentru turatii -reostetele de reglare sunt voluminoase; Metoda se aplica la motoare de putere mica. III. Reglarea turatiei prin alimentarea cu frecventa variabila (marita) Metoda se aplica pentru realizarea unor turatii foarte mari, care prin transformare mecanica de multiplicare a turatiei, nu ar putea fi realizate (apar vibratii, zgomote si uzuri mari). Exemplu-la
rectificarea interioara, pentru diametrul sculei
Pentru
turatii Pentru:
La aceste motoare de turatie marita, pentru realizarea unui moment de inertie redus, rotorul are diametru mic si lungime mare, sau se utilizeaza un rotor disc. Partea mecanica trebuie realizata in conditii speciale: -echilibrare dinamica; -lagare de rostogolire cu rulmenti preselectionati si montati cu prestrangere; -lagare cu sustentatie aerodinamica; - lagare cu sustentatie hidrostatica. Pentru realizarea turatiei de mai sus este necesara alimentarea motorului la frecventa : Aceste frecvente marite pot fi realizate cu generatoare de frecventa care pot fi: -convertizoare
de frecventa - care
sunt generatoare rotative formate dintr-un motor asincron de 3000
Generatoarele rotative au urmatoarele caracteristici: - randament ridicat; - siguranta in functionare; - gabarite mari; - frecventa fixa (300 - 2400 Hz). Se utilizeaza pentru puteri mari. -generatoare electronice (statice), care au urmatoarele caracteristici: - randament redus; - costuri mari; - frecventa reglabila continuu intr-un interval larg. Se utilizeaza la puteri mici, mijlocii. IV. Reglarea turatiei prin reglarea tensiunii de alimentare Metoda se utlilizeaza mai putin, deoarece odata cu reducerea tensiunii de alimentare scade si momentul motor M. Metoda se poate aplica prin: -utilizarea unui autotransformator; -cu amplificatoare magnetice; -folosind convertizoare de curent alternativ cu tiristori. In figura 21 este prezentata schema bloc a unui sistem de reglare care utilizeaza un convertizor de curent alternativ cu tiristori. Sistemul se compune din urmatoarele blocuri: DR-dispozitiv de reglare a tensiunii cu tiristoare comandate DCT-dispozitiv de comanda a tiristoarelor DPR-dispozitiv de programare a valorii de referinta TG-tahogenerator Fig.31 Reglarea tensiunii se realizeaza de la potentiometrul P, iar stabilizarea turatiei se obtine cu ajutorul tahogeneratorului TG si a dispozitivului de reglare DPR. 1.5.Oprirea si franarea motoarelor electrice asincrone trifazate Oprirea se poate face in doua moduri: -inertial, prin consumarea energiei cinetice reziduale, prin frecarile proprii din sistem, rezultand un timp de oprire mare; -cu franare fortata, obtinandu-se un timp de oprire redus si o crestere a preciziei de oprire la cota; Franarea fortata poate fi: -exterioara-cu frana mecanica; -interioara-electrica prin motor. Franarea prin motor se poate face in trei moduri: -prin contraconectare; -prin metoda de franare dinamica; -prin metoda de franare recuperativa. Franarea prin contraconectare (fig. 32) Se realizeaza prin inversarea pentru un timp scurt, determinat, a oricaror doua faze de alimentare, urmata de deconectarea completa a motorului de la retea. Prin inversarea sensului de rotatie a campului magnetic infasurator se dezvolta un cuplu foarte mare de franare care reduce rapid turatia. Punctul de functionare se deplaseaza din A in B si coboara pana in punctul C. Daca in C motorul nu este deconectat, incepe rotirea in sens invers. La aplicarea acestei metode apar solicitari dinamice mari. Daca franarea se realizeaza pe caracteristica artificiala 3 se obtine un efect de franare si mai pronuntat, dar metoda este mai complicata si se poate aplica numai la motoarele cu rotorul bobinat.. Fig. 32 Franarea dinamica Franarea dinamica sau in regim de generator nerecuperativ, consta in deconectarea statorului de la retea si conectarea infasuratorilor statorului ( 2 inseriate la conexiune stea) la o sursa de curent continuu. Motorul se transforma intr-un generator sincron cu campul magnetic al statorului (inductor) fix in timp si variabil in spatiu, iar rotorul ca indus. Energia electrica produsa este onsumata (transformata in caldura) pe rezistenta circuitului rotoric. Punctul de functionare se deplaseaza din Ain B, coborand apoi pe caracteristica 2 pana in punctul O, in care turatia este zero. Fig. 33 Cuplul de franare este dat de relatia:
in care : Franarea
are loc ca urmare a trecerii de pe caracteristica 1 pe caracteristica 2. La turatii
mari, Se poate proceda si combinat, pe caracteristicile 3 si 2. Reglarea
Principiul metodei de franare dinamica este prezentat in figura 34. Fig.34 In figura s–au notat: T – transformator; R – redresor; C1 – contactor de pornire – oprire; C2 – contactor de franare; d – releu de timp cu temporizare la alimentare; b – buton de pornire; b – buton de oprire naturala (inertiala); b – buton de oprire cu franare fortata. Schema functioneaza in felul urmator. La apasarea butonului b este alimentata bobina contactorului C1 care isi inchide contactele principale C1 asigurand pornirea motorului. Se inchide de asemenea contactul C1 de automentinere a comenzii de pornire si contactul C1 de pregatire a fazei de franare. La apasarea butonului de franare b este alimentata bobina releului d care isi inchide imediat contactul d asigurand alimentarea bobinei contactorului C2. Prin deschiderea contactului C2 se intrerupe alimentarea bobinei C1 motorul fiind decuplat de la retea si se deschide de asemenea contactul C1 intrerupand alimentarea bobinei d. Prin inchiderea contactelor C2 tensiunea continua redresata de redresorul R este aplicata pe doua faze ale motorului, incepand procesul de franare. Dupa scurgerea timpului de temporizare, contactul d se deschide intrerupand alimentarea bobinei C2, terminandu-se faza de franare. Daca timpul de temporizare este mai mare decat timpul de oprire a miscarii se obtine franarea totala a motorului. O alta metoda de franare dinamica este franarea cu condensatori (fig.35). Aceasta metoda consta in intreruperea alimentarii motorului prin deschiderea contactelor C1 urmata de cuplarea pe infasurarile statorice a condensatoarelor C, realizata prin inchiderea contactelor C2.
(a) (b) Fig. 35 Punctul de functionare se deplaseaza pe traseul A – B – C. Franarea este puternica la inceput, dar cand turatia
se reduce la Franarea recuperativa (fig.36) Se
poate aplica numai la motoarele cu doua turatii si consta
in trecerea motorului de pe turatia superioara pe turatia
inferioara.Prin aceasta motorul trece in regim de generator
suprasincron (atata timp cat rotorul are o turatie mai mare ca Punctul
de functionare se deplaseaza pe traseul A – B - Franarea nu este totala, ea are loc pana la dupa care motorul trebuie deconectat si aplicat in continuare un alt procedeu de franare pana la oprirea totala. Fig. 36 Tipuri de motoare asincrone fabricate in tara Motoare normale (condtii generale): - altitudine maxima - 1000 m; - temperatura maxima - umiditatea relativa - lipsa vaporilor de apa, acizi etc. si a prafului abraziv sau matalic. Motoare asincron normale cu rotor in scurtcircuit Se construiesc pentru Simbolizarea motoarelor cu rotorul de tip colivie este de forma: ASI-_ _ _ -S,M,L_, in care: A - asincron; S - cu rotor in scurtcircuit; I - constructie inchisa; _ _ _ - un numar de doua sau trei cifre care indica distanta de la axa arborelui la suprafata de asezare a talpilor; S,M,L - lungimea rotorului masinii (S - scurt; M - mediu; L - lung.); _ - numarul de poli (sau lungimea in consola a arborelui/numarul de poli). Simbolizarea motoarelor cu rotorul bobinat este de forma: AFI-_ _ _ -S,M,L_, unde F semnifica un rotor fazic.
|