ELEMENTE CONSTRUCTIVE ALE MASINILOR ASINCRONE

Elemente constructive ale masinilor asincrone

La masina de inductie normala, campul magnetic este produs de curenti electrici alternativi. Infasurarea parcursa de acesti curenti se numeste infasurare primara, care poate fi monofazata sau polifazata. Masinile monofazate se construiesc pentru puteri mici pana la cativa kilowati. Masinile obisnuite sunt trifazate.

A doua parte activa a masinii este indusul in care este plasata infasurarea secundara. In mod obisnuit, partea fixa a masinii indeplineste rolul de inductor, iar rotorul, de indus.

Masina de inductie normala se construieste sub doua forme:masini de inductie cu rotor cu inele sau cu rotor bobinat, la care infasurarea rotorica polifazata de curent alternativ este conectata la inelele de contact, si masini de inductie cu rotor in colivie simpla sau multipla.

Masina de inductie polifazata poate functiona in regim de motor, de generator sau de frana electromagnetica. Ea se utilizeaza in cea mai mare masura ca motor si este cel mai raspandit motor electric, datorita calitatilor deosebite, de simplitate constructiva si siguranta in exploatare.

Masina de inductie se construieste pentru tensiuni de pana la 10 kV, puteri de la cativa wati pana la zeci de megawati si turatii de cateva sute pana la o suta de mii de rotatii pe minut. Turatiile masinilor obisnuite, la frecventa de 50Hz, sunt cuprinse intre 500 si 3000 rotatii pe minut.

Masinile de inductie cu rotor in colivie se construiesc obisnuit pentru puteri de pana la 1000kW. S-au construit si masini pentru puteri mai mari, cele bipolare pana la 4200kW si tetrapolare pana la 10000kW. Limita puterii acestor masini, determinata de rezistenta mecanica a rotorului, este de 12 MW pentru masini bipolare si de 20MW pentru masinile tetrapolare.

O masina are o parte fixa, statorul, prevazuta cu o infasurare de curent alternativ, mono-, bi- sau trifazata si o parte mobila, rotorul. In figura 1 este prezentata o sectiune longitudinala printr-un motor de inductie cu rotor in scurtcircuit.

Figura 1. Masina asincrona cu rotorul in scurtcircuit:

1 - stator;2 - rotor;3 - infasurare statorica;4 - infasurare rotorica;5 - arbore rotoric;6 - lagar cu rostogolire;7 - carcasa statorica; 8 - ventilator

Ca orice masina rotativa, masina asincrona are un stator, care este inductorul, si un rotor- indusul -, separate de un intrefier - d -( fig. 1, 2).

à Statorul produce campul magnetic invartitor si este format din:

carcasa - executata din fonta (fig. 2.), din otel sudat sau din aliaje de aluminiu;

pachetul de tole - de forma cilindrica, cu crestaturi la partea interioara (fig.4.). Se executa din tabla silicioasa, laminata la cald sau la rece (fig. 5), cu grosimea de 0,5 mm

Figura .2. Carcasa turnata-sectiune.

a b c

Figura .5. Formele principale ale crestaturilor masinilor asincrone:

a - crestaturi de stator; b - crestaturi de rotor bobinat; c - crestaturi de rotor in scurtcircuit

Strangerea pachetului se realizeaza cu scoabe sudate la exterior;

infasurarea statorului - poate fi monofazata sau trifazata, intr-un strat sau in doua straturi. Bobinajul statoric se realizeaza din sarma de cupru. Capetele infasurarii statorului sunt legate la o placa de borne (fig.6). Infasurarea statorica a masinilor trifazate poate fi legata in stea sau in triunghi.

à Rotorul functie de tipul masinii, poate fi cu inele sau in scurtcircuit:

Rotorul cu inele (fig. 3) este format din arborele de otel, pe care este presat pachetul de tole prevazut cu crestaturi la exterior (fig. 5). Infasurarea indusului este trifazata si se realizeaza din conductoare izolate, introduse in crestaturile rotorului. Infasurarea rotorului se leaga in stea, iar cele trei capete se scot printr-o gaura practicata axial in arbore, la capatul unde este montat subansamblul inele colectoare. Acesta are trei inele, executate din bronz, alama sau otel, izolate intre ele, si montate strans pe un butuc izolat. La fiecare inel se leaga unul din capetele infasurarii rotorului.

Rotorul in scurtcircuit (fig. 1) este format din arbore, pachetul de tole prevazut cu crestaturi a caror forma este aratata in figura 5.c si infasurarea in scurtcircuit (realizata din conductor de cupru sau prin turnare sub presiune din aluminiu)

Figura 6. Notarea si asezarea bornelor pe placa la motoarele asincrone trifazate.

à Subansamblul portperii (numai la masinile cu inele) este prevazut cu perii de carbune-grafit, ce freaca pe inelele colectoare. Periile sunt legate la o placa de borne a rotorului, prevazuta cu trei borne.

à Scuturile servesc la sustinerea lagarelor arborelui masinii. Scuturile sunt amplasate lateral si sunt montate fix de carcasa statorului. Acestea au rolul de a mentine o distanta constanta intre rotor si stator(intrefier).

à Lagarele servesc ca reazeme ale rotorului masinii.

à Ventilatorul este montat pe arbore si are rolul de a racii masina.

Masina de inductie are intrefier constant care se ia cat se poate de mic si este determinat de considerente mecanice. Intrefierul are valori intre 0,2 si 2mm, valorile mici corespunzand masinilor cu puteri de ordinul watilor, iar cele mari, masinilor puternice cu conditii grele de functionare. Masinile obisnuite, cu puteri de ordinul kW-ilor au intrefier de 0,50,7 mm.

Crestaturile sunt semiinchise. Numai la masini cu tensiuni mari la care bobinele se executa separat se utilizeaza crestaturi deschise.

La masinile mijlocii si mari se utilizeaza crestaturi cu pereti paraleli si dinti trapezoidali, iar la masinile mici, crestaturi trapezoidale si dinti dreptunghiulari.

La masinile de inductie se utilizeaza, aproape cu exclusivitate, infasurari intregi, intr-un strat si in doua straturi, pentru a obtine un camp magnetic cu un continut de armonici superioare cat se poate mai redus. Infasurarile statorice in doua straturi se executa, de cele mai multe ori, cu pas scurtat, iar cele rotorice in doua straturi, cu pas diametral. Infasurarea in colivie la masinile mici si mijlocii, se executa pe scara larga din aluminiu turnat sub presiune, iar la masini mai mari, din cupru, bronz sau alama.

Rotoarele cu infasurari in colivie sunt mai simple, mai robuste si mai ieftine decat cele cu inele si, din acest motiv,cand nu se impun conditii speciale de pornire si modificare a vitezei de rotatie, se utilizeaza in masura larga la puteri mici si mijlocii.

In vederea reducerii zgomotului, la masinile normale se utilizeaza crestaturi cu deschideri cat mai mici si inclinate fata de generatoare, iar la micromasini se utilizeaza constructii speciale cum sunt rotoarele fara crestaturi, compuse din mai multe straturi, radiale, axiale sau tangentiale, motoare cu histereza si motoare cu rotor in forma de pahar.

Forma carcasei depinde de tipul constructiv al masinii. In general masinile de puteri mici si mijlocii au lagarele fixate in scuturi. Cele mai mari le au separate de stator, fixate pe o placa de baza comuna.

Masinile mici si mijlocii au in general lagare cu rulmenti, iar cele mari, cu alunecare. Cand se urmareste o functionare linistita, se utilizeaza lagare cu alunecare si la masinile mai mici.

Ca material pentru carcase se utilizeaza fonta si otelul. Otelul se utilizeaza, de obicei, la unicate si cand se urmareste reducerea greutatii masinii. Masinile pentru puteri pana la 4 kW adeseori sunt prevazute cu carcase din aluminiu.