Motoare asincrone cu constructie speciala

Motoare asincrone cu constructie speciala

Calitatile constructive si de exploatare mult imbunatatite ale motoarelor asincrone cu rotorul in scurtcircuit, sub un aspect, si caracteristicile lor de pornire inrautatite, sub alt aspect, conduc la necesitatea realizarii motoarelor asincrone de constructie speciala. In esenta, ele sunt motoare asincrone cu rotor in scurtcircuit cu caracteristici de pornire imbunatatite. Cea mai larga raspandire au obtinut-o motoarele la care rotorul este cu crestaturi adanci (cu bare inalte) si cu dubla    colivie.

La motoarele cu crestaturi adanci, crestaturile lor rotorice in comparatie cu cele ale motoarelor de constructie obisnuita sunt cu inaltimea h_k mai mare si cu latimea b_k mai mica (obisnuit h_k/b_k=710) (fig.3.23 a). In aceste crestaturi se pla-seaza bare de cupru sau aluminiu inguste, care la cele doua capete se scurtcircui-teaza prin doua inele. La aceste motoare se utilizeaza fenomenul de refulare a curentului, conform caruia in timpul procesului de pornire curentul din bara conducatoare, plasata in crestatura, se distribuie cu densitate inegala pe sectiu-nea lui.

In fig.3.23 a,b se prezinta corespunzator sectiuni prin crestaturile rotorice si curba potrivit careia variaza densitatea curentului de pornire pe inaltimea barei din crestatura. Din figura se observa, ca aproape intreg curentul de pornire trece prin partea superioara a sectiunii barei, adica sectiunea transversala nu este utilizata in intregime. Aceasta este echivalenta cu cresterea rezistentei infasurarii rotorice, ceea ce determina reducerea curentului de pornire si cresterea momentului de pornire. Refularea curentului de pornire spre partea superioara a sectiunii barei se explica prin aceea ca in momentul initial cand motorul porneste (s=1), frecventa curentului rotoric este mare (f₂=f₁). La trecerea curentului rotoric se creaza fluxul de dispersie, iar partea inferioara a sectiunii barei este inconjurata de un numar mai mare de linii magnetice (fig.3.23 a).

Fig.3.23    Motoare asincrone cu rotorul in scurtcircuit de constructie speciala:

a) - sectiune prin crestatura ce pune in evidenta fluxul de dispersie;

b) - repartitia densitatii curentului rotoric pe inaltimea sectiunii barei rotorice;

c), d) - diferite forme ale sectiunilor barelor rotorice.

Datorita acestui fapt, reactanta inductiva a acestei parti de sectiune este mai mare decat a portiunii superioare. Iata de ce, curentul de pornire se deplaseaza (variaza) pe inaltimea crestaturii rotorice spre suprafata rotorului. Dupa decurgerea (incheierea) procesului de pornire, in regim stabil de functionare a motorului frecventa curentului din rotor scade la f₂=(13)Hz, reactanta inductiva     se reduce sensibil si densitatea curentului pe sectiunea barei este uniforma. Motorul continua sa functioneze ca motor obisnuit cu rotorul in scurtcircuit.

In unele cazuri, crestaturile se executa sub forma de sticla (butelie) sau tra-pezoidala (fig.3.23 c,d) la care se obtine mai bine efectul de deplasare (refulare) a curentului. La motoarele cu crestaturi adanci, obisnuit se obtine:

si

Tendinta de a se obtine calitati mai bune de pornire conduce la crearea moto-rului asincron cu rotor cu doua colivii (dubla colivie). In rotorul acestui motor exista doua infasurari scurtcircuitate concentrice una fata de alta. Colivia supe-rioara 1 este de pornire, iar cea inferioara 2 este de lucru (fig.3.24 a).

Fig.3.24 a, b Motor asincron cu rotor in scurtcircuit cu dubla colivie.

In figura este prezentata o sectiune partiala in pachetul rotoric 3 si inelele 4 ce scurtcircuiteaza frontal barele celor doua infasurari. Barele coliviei de pornire se realizeaza din alama sau bronz cu sectiune mai mica cu care se creste rezistenta lor activa. Aceste bare insa sunt plasate in apropierea suprafetei exterioare a rotorului iar intre cele doua capete ale lor exista deschizaturi (istmuri) pe toata lungimea barelor rotorului (fig.3.24 b). Prin acest procedeu, ele sunt inconjurate de un numar mai mic de linii magnetice ale fluxului de dispersie, datorita caruia reactanta lor este mica.

Barele coliviei 2 de lucru sunt cu sectiune mai mare si rezistenta mica realizata din cupru. Reactanta lor inductiva insa este mare (in special in procesul de pornire, cand frecventa f₂ este relativ mare), deoarece ele sunt inconjurate de un numar mai mare de linii magnetice ale fluxului de dispersie. Din acest motiv, in momentul pornirii, cand f₂=f₁ si importanta de baza au reactantele inductive ale infasurarilor, curentul trece indeosebi prin colivia de sus (de pornire) - cu     mai mica. Rezistenta mai mare a acestei colivii asigura moment de pornire important la curent de pornire mai mic.

Cu cresterea turatiei, frecventa f₂ se reduce, datorita careia se reduce si reac-tanta inductiva a coliviei de lucru. Din acest motiv, curentul prin colivia de lucru se amplifica, cand simultan cu acesta curentul din colivia de pornire se reduce. Iata de ce incepe redistribuirea momentului de rotatie intre coliviile de pornire si de lucru invers proportional cu rezistenta lor.

Momentul M_cp creat de colivia de pornire, datorita rezistentei active mai mari a infasurarii atinge valoarea sa maxima la alunecare mare. Iata de ce el are importanta esentiala in momentul pornirii, dupa care actiunea lui treptat slabeste.

Momentul M_cl, creat de colivia de lucru, datorita rezistentei active mai mici a infasurarii, obtine valoarea sa maxima la alunecare mica. De aceea cu accelerarea motorului, rolul ei se amplifica. Momentele create de cele doua infasurari sunt cu sensuri identice, datorita carora momentul rezultant al motorului reprezinta suma lor, adica M = M_cp + M_cl (fig.3.25).

Fig.3.25 Dependenta M=f(s) pentru motorul asincron cu rotorul in scurtcircuit

cu dubla colivie obtinuta prin insumarea cuplurilor M_cp si M_cl

Motoarele cu dubla colivie au caracteristici de pornire mai bune decat mo-toarele cu crestaturi adanci. La acestea se obtine:

si

Pe seama caracteristicilor de pornire mai bune ale motoarelor asincrone cu constructie speciala exista inrautatiri intr-o anumita masura a caracteristicilor de lucru. Exemplu, datorita reactantei inductive mari a infasurarii lui rotorice, cos se    reduce cu (46)%, iar momentul maxim cu (1525)% in comparatie cu acelea ale motoarelor de constructie obisnuita. Pe langa acestea, pretul lor este mai ridicat datorita fabricatiei mai complexe, in special a motoarelor cu dubla colivie.