FUNCTIONAREA IN REGIM PERMANENT A MASINII ASINCRONE TRIFAZATE CU PARAMETRII, DE CIRCUIT, CONSTANTI

FUNCTIONAREA IN REGIM PERMANENT A MASINII ASINCRONE TRIFAZATE CU PARAMETRII, DE CIRCUIT, CONSTANTI

In acest capitol se va analiza functionarea masinilor asincrone la care parametrii modelelor de circuit sunt constanti indiferent de sarcina la care functioneaza masina. Astfel se considera ca acesti parametrii nu se modifica cu temperatura si nu sunt afectati de efectele de saturatie si refulare.

In aceasta categorie se pot incadra masinile asincrone cu rotor bobinat si masinile cu infasurare in colivie simpla (vezi paragraful 2.1), la care barele coliviei au inaltimi suficient de mici pentru a neglija efectul de refulare.

1 Regimurile permanente de functionare

ale masinii asincrone

Pentru analiza regimurilor de functionare vom folosi modelul de circuit al masinii asincrone, cu considerarea pierderilor in fier, separate pentru stator si rotor (vezi paragraful si figura 4.6a). In figura 1 este prezentat acest model de circuit si sunt precizate, pe baza ecuatiei de bilant (1.9) (vezi paragraful 1.4), sensurile pozitive ale puterilor active pe care masina le schimba cu exteriorul.

Sensurile puterilor active, precizate in figura 1, corespund regimului de functionare ca motor:

Puterea la borne schimbata de masina cu reteaua de alimentare este pozitiva, cand este primita de masina

Fig. 1 Explicativa privind transferul de putere activa in

masina asincrona functionand in regim de motor.

Conform (1a) semnul puterii la borne este impus de semnul factorului de putere .

Pierderile Joule stator si rotor si pierderile in fier stator si rotor sunt totdeauna pozitive, fiind transferate spre exterior sub forma de caldura.

Puterea electromagnetica este transferata prin intermediul campului electromagnetic din intrefier si este pozitiva cand transferul se face de la stator spre rotor. Dependenta acestei puteri de pierderile Joule din infasurarea rotor este precizata de egalitatea (3.15 a):

Conform (1c) semnul puterii electromagnetice este impus de semnul alunecarii .

Puterea electromagnetica se poate exprima si in raport cu puterea la borne (vezi figura 1) si ecuatia de bilant (1.9):

In regim permanent de functionare puterea electromagnetica este proportionala cu valoarea cuplului electromagnetic - vezi paragraful 3.3 si egalitatea (3.14 a):

unde este viteza unghiulara sincrona (2.9 c).

Conform egalitatii (1 e) cuplul electromagnetic si puterea electromagnetica au acelasi semn.

Puterea mecanica la ax este pozitiva cand este transferata catre axul masinii si are expresia (4.15) in raport cu pierderile Joule in rotor:

Conform egalitatii (1 f) semnul puterii mecanice la ax este impus de valoarea alunecarii .

Puterea electromagnetica se exprima in raport cu puterea mecanica la ax in conformitate ecuatiile de bilant (1.12 a) si (1.11), fig. 1:

Conform ecuatiei de bilant (1.10 c) puterea mecanica la ax are doua componente: pierderile de frecari vascoase care sunt totdeauna pozitive, fiind transferate spre exterior sub forma de caldura, si puterea mecanica utila

Semnul puterii mecanice utile este impus de valoarea si semnul puterii mecanice la ax .

In cadrul pierderilor vascoase sunt incluse pierderile de frecari ventilatie si pierderile suplimentare.

Puterea mecanica la ax, in regim permanent de functionare, este proportionala cu cuplul electromagnetic

iar puterea mecanica utila este proportionala cu cuplul mecanic M_m

unde este viteza unghiulara de rotatie a rotorului, care este totdeauna pozitiva.

Semnul cuplului mecanic este acelasi cu semnul puterii mecanice .

Deoarece, cuplul electromagnetic (1 e), prin intermediul puterii electromagnetice (1 c) si cuplul mecanic (1 k), prin intermediul puterii mecanice utile (1 h) depind de alunecare vom analiza regimurile de functionare in raport cu valorile posibile ale alunecarii , definita de egalitatea (3.3):

1.1. Functionarea in regim de generator

In cazul masinii asincrone, daca alunecarea (1m) este negativa

se pot obtine conditiile (2) de functionare ca generator:

Conform (1f) puterea mecanica la ax este negativa, rezultand, conform (1 h) si (1 i), ca si puterea mecanica va fi negativa. Astfel este indeplinita conditia (a) din sistemul (2).

Conform (1 c) puterea electromagnetica este negativa, rezultand conform (1d) ca puterea schimbata cu reteaua este negativa, daca (numai daca masina debiteaza puterea exista pierderi Joule in infasurarea stator). Astfel este indeplinita si conditia (b) din sistemul (2).

Folosind simbolul masinii asincrone cu rotorul in colivie (vezi figura 2.3) in figura 2 a este prezentat schimbul de puteri active, precum si sensurile cuplurilor si vitezelor unghiulare, in cazul functionarii masinii ca generator. In figura 2 b, pe baza modelului de circuit din figura 1 este prezentat bilantul de puteri. In figura 2 a s-a notat cu cuplul activ dezvoltat de motorul de antrenare.

Considerand bilantul de puteri se poate determina expresia randamentului la functionarea in regim de generator:

unde suma pierderilor din masina are expresia:

Pentru ca puterea transferata retelei este negativa, iar circuitul electric al infasurarii stator are caracter inductiv, din egalitatea (1 a) rezulta:

respectiv .

Fig. 2 Explicativa privind functionarea in regim de generator

a)   schimbul de puteri cu exteriorul si sensurile cuplurilor

b)   bilantul de puteri

In consecinta masina preia puterea reactiva de la retea (vezi figuraa1 a):

pe care o utilizeaza pentru intretinerea campului magnetic din masina.

Fig. 3 Modelul de circuit al generatorului asincron

Cuplul activ efectuat de motorul de antrenare actioneaza in sensul vitezei unghiulare de rotatie . Acest cuplu este egal si de sens contrar cuplului mecanic primit de masina. Cuplul electromagnetic este de acelasi sens cuplului mecanic, deci se opune cuplului activ si este cuplu rezistiv actionand in sens invers sensului vitezei unghiulare .

In figura 3 este prezentat modelul de circuit al generatorului asincron, care are infasurarea rotorului conectata in scurtcircuit.

Acest model s-a obtinut din modelul prezentat in figura 1 prin considerarea unei surse care debiteaza puterea mecanica totala .

Aceasta sursa va avea tensiunea electromotoare egala si de semn contrar cu caderea de tensiune pe rezistenta de sarcina :

Corespunzator acestui model se obtin ecuatiile generatorului asincron (vezi sistemul

Puterea reactiva , absorbita de generator din retea, este necesara pentru intretinerea campurilor magnetice si se consuma in reactantele din modelul de circuit:si . Practic, cea mai mare parte a acestei puteri se consuma in reactanta utila , pentru intretinerea campului magnetic din intrefier. Din acest motiv componenta reactiva a curentului de mers in gol care parcurge reactanta are o valoare ridicata; [ din valoarea curentului nominal]. Din sistemul de ecuatii (5) rezulta ca si curentul de mers in gol va avea valori efective apropiate, dar mai mari.

1.2 Functionarea in gol ideal

Impunand conditia (6) in egalitatea (1 e) rezulta ca se poate considera masina functionand in gol ideal atunci cand puterea electromagnetica este nula:

Conform expresiei (1 c) puterea electromagnetica este nula daca pierderile Joule in rotor sunt nule, iar pierderile Joule in rotor sunt nule daca tensiunea electromotoare indusa este nula. Aceasta situatie exista la sincronism:

Modelul de circuit al masinii este format din doua circuite independente:

un circuit electric corespunzator statorului (vezi figura 4 a)

un circuit mecanic corespunzator rotorului (vezi figura 4 b).

Modelul de circuit al statorului se obtine din modelul general, fig. 4, considerand conditia (6 b) ceea ce impune deschiderea circuitului rotor ( si ). Curentul statoric absorbit de masina se noteaza cu si se numeste curent de functionare in gol.

Modelul de circuit mecanic rezulta din modelul energetic al masinii asincrone - vezi paragraful 1.4 si figura 1.7.

Neexistand transfer de putere prin intermediul campului electromagnetic statorul si rotorul functioneaza independent:

Statorul primeste puterea la borne (1 a) de la retea, cu care acopera pierderile Joule stator si pierderile in fier stator (vezi 1 d). Puterea la borne este pozitiva:

Modelul matematic al statorului masinii asincrone, rezultat    din sistemul (4.44), cu considerarea conditiei (6 b) este (vezi figura 4 a):

unde, pentru precizarea regimului de functionare, curentul statoric a fost notat cu, fiind in fapt, curentul de mers in gol.

Fig. 4. Explicativa privind functionarea in gol ideal

a) modelul de circuit al statorului

b) modelul mecanic al rotorului

c) schimbul de puteri cu exteriorul

d) bilantul de puteri

Masina primeste putere mecanica din exterior, cu care sunt acoperite pierderile de frecari vascoase ale rotorului in miscare; conform ecuatiei de bilant (1.10 a) si conditiei (6 c) puterea mecanica rezulta negativa:

Schimbul de puteri efectuat de masina, cu exteriorul este prezentat in figura 4 c, iar bilantul de puteri in figura 4 d.

1.3. Functionarea in regim de motor

In cazul masinii asincrone, numai pentru intervalul de valori:

se pot obtine conditiile de functionare ca motor:

Alunecarea fiind pozitiva, conform (1 c) puterea electromagnetica este pozitiva, ca urmare si puterea la borne (1 d) schimbata cu reteaua va fi pozitiva. Astfel este indeplinita conditia (a) din sistemul (8).

Alunecarea avand valori pozitive subunitare, conform (1 f), puterea mecanica este pozitiva. Ca urmare si puterea mecanica (1 h) va fi pozitiva, astfel fiind indeplinita conditia (b) din sistemul (8).

Fig. 5 Explicativa privind functionarea in regim de motor

a)   schimbul de puteri cu exteriorul si sensurile cuplurilor

b)   bilantul de puteri

Schimbul de puteri efectuat de masina, functionand ca motor, este prezentat in figura 5 a.

S-a demonstrat anterior ca masina primeste puterea activa de la reteaua de alimentare, ceea ce impune, conform (1 a), semnul factorului de putere:

, respectiv .

In consecinta masina va primi si putere reactiva de la retea,

necesara pentru intretinerea campului magnetic din intrefier.

In figura 5 b, este prezentat bilantul de puteri efectuat in conformitate cu modelul prezentat in figura 1. Pe baza bilantului se poate determina expresia randamentului motorului asincron:

unde componenta pierderilor de putere activa in masina este precizata de relatia (4 a).

Pentru a avea un randament cat mai bun masina asincrona trebuie sa functioneze la alunecari mici , limitand astfel pierderile Joule in infasurarea rotorului (vezi relatia (1 c)).

Motorul asincron functioneaza numai subsincron, fara a putea atinge viteza de sincronism . In cazul in care, datorita unei cauze exterioare, ar atinge aceasta viteza, masina ar functiona in gol ideal (vezi paragraful 2), nu va exista cuplu electromagnetic si in consecinta cuplul de frecari vascoase ar incetini rotorul. Astfel se revine la o viteza subsincrona ceea ce impune reaparitia cuplului electromagnetic.

Majoritatea covarsitoare a masinilor asincrone folosite in exploatare functioneaza in regim permanent de motor.

Functionarea in scurtcircuit

In acest caz masina echivalenta statica devine identica cu masina reala si reprezinta un transformator electric functionand in scurtcircuit, pentru ca sarcina sa, reprezentata de rezistenta (4.14), este nula.

Modelul de circuit al masinii functionand in scurtcircuit este reprezentat in figura 6 a, iar schimbul de puteri in figura 6 b.

Masina asincrona absoarbe puterea de la reteaua electrica, are puterea electromagnetica pozitiva (vezi egalitatea 1 f), dar are puterea mecanica la ax nula - vezi egalitatea (1 f):

Pentru ca masina are puterea mecanica la ax nula si puterea mecanica (1 h) va fi nula, deoarece pierderile de frecari vascoase sunt nule, pentru viteza unghiulara zero.

Intreaga putere absorbita din retea se consuma in interiorul masinii - vezi bilantul energetic prezentat in figura 6 c.

Avand putere electromagnetica pozitiva, masina dezvolta un cuplu electromagnetic (1 e) pozitiv numit cuplu de pornire - . In functie de marimea cuplului rezistent la ax, cuplul de pornire M_p impune pornirea rotirii

Fig. Explicativa privind functionarea in scurtcircuit:

a) modelul de circuit al masinii asincrone

functionand in scurtcircuit;

b) schimbul de puteri cu exteriorul;

c) bilantul de puteri.

masinii in sensul vitezei unghiulare sincrone , sau ramanerea in regim de scurtcircuit.

Modelul matematic la functionare in scurtcircuit rezulta din modelul matematic (4.44) in care se considera conditia (11) -vezi figura 6 a:

unde, pentru a indica regimul de functionare, curentul statoric s-a notat cu - curentul de scurtcircuit.

1.5. Functionarea in regim de frana

In cazul masinii asincrone, pentru:

se pot obtine conditiile de functionare in regim de frana:

Alunecarea fiind pozitiva, conform (17 c) puterea electromagnetica este pozitiva, ca urmare si puterea (17 a) schimbata cu reteaua va fi pozitiva. Astfel este indeplinita conditia (a) din sistemul (14).

Fig. 7 Explicativa la functionarea masinii asincrone in regim de frana

a)    schimbul de puteri cu exteriorul si sensurile cuplurilor;

b)    bilantul de puteri;

c) modelul de circuit al masinii asincrone functionand in regim de frana.

Alunecarea avand valori pozitive supraunitare, conform (17 f), puterea totala mecanica la ax este negativa. Ca urmare si puterea mecanica (1 h) va fi negativa. Astfel este indeplinita conditia (b) din sistemul (14).

Ca si in cazul functionarii in regim de motor, puterea absorbita fiind pozitiva si puterea reactiva va fi pozitiva - vezi paragraful 3.

In figura 7 a este prezentat schimbul de puteri efectuat de masina cu exteriorul, iar in figura 7 b este reprezentat grafic bilantul de puteri.

Puterea mecanica la ax este negativa (vezi egalitatea (1 i)) fiind primita de rotor, pe cale mecanica, din exterior. Puterea electromagnetica este pozitiva (vezi egalitatea (11 d)) si este primita de rotor, de la stator, prin intermediul campului electromagnetic. Aceste puteri se consuma in special prin efect Joule in infasurarea rotor, iar o parte din acestea acopera pierderile in fier rotor si pierderile vascoase care sunt relativ mari in cazul considerat.

Cuplul electromagnetic (1) este pozitiv dar actioneaza in sens invers vitezei unghiulare de rotatie fiind un cuplu de franare. Cuplul mecanic (1 k) este negativ si actioneaza in sensul vitezei de rotatie .

In figura 7 c este prezentat modelul de circuit al masinii asincrone functionand in regim de frana. Modelul provine din modelul general prezentat in figura 1, in care s-a considerat sursa mecanica de tensiune electromotoare egala si de semn contrar cu caderea de tensiune pe rezistenta de lucru :

Corespunzator modelului de circuit, ecuatiile modelului matematic sunt:

2 Caracteristica mecanica

Pentru ca viteza unghiulara de rotatie este liniar dependenta de alunecarea (1 m):

expresia caracteristicii mecanice se determina din dependenta (5.2) a cuplului electromagnetic in functie de alunecare studiata in capitolul 5.1.

Fig. 8 a) Caracteristica mecanica a unei masini asincrone

b) Explicativa privind verificarea stabilitatii statice intr-un

punct de functionare

In figura 8 a este prezentata caracteristica mecanica definita de relatia (5.4). Se observa faptul ca masina asincrona dezvolta cuplu electromagnetic in trei cadrane, corespunzator celor trei regimuri de functionare: motor (cadranul I), generator (cadranul II) si frana (cadranul IV).

Masina poate functiona si in cadranul III, in care caz este motor avand sensul de rotatie invers sensului initial.

Punctele principale ale caracteristicii mecanice sunt:

Punctul de functionare in gol ideal, unde cuplul electromagnetic este nul, iar viteza unghiulara este egala cu viteza sincrona ;

Cuplul maxim pentru regimul de motor, obtinut pentru viteza unghiulara ;

Cuplul de pornire ;

Cuplul nominal de functionare in regim de motor;

Cuplul minim , obtinut la functionarea in regim de generator, pentru viteza unghiulara ;

De mentionat ca valorile extreme ale cuplurilor maxime sunt, in modul, diferite , desi vitezele unghiulare corespunzatoare si sunt simetrice fata de viteza de sincronism .

De obicei , valorile mai mari fiind utilizate pentru motoarele care functioneaza cu socuri de cupluri, care pot depasi cuplul nominal. Cu cat cuplul maxim este mai mare cu atat motorul asincron este mai sigur in exploatare.

Datorita existentei extremelor in caracteristica mecanica, functionarea masinii asincrone in regim permanent, poate ridica probleme.

Dupa cum se stie, functionarea, ca motor in regim permanent, este conditionata de existenta a cel putin un punct de intersectie dintre caracteristica mecanica a masinii asincrone cu caracteristica mecanica, , a sistemului antrenat; punctul de intersectie se numeste punct de functionare.

Pentru a fi asigurata stabilitatea statica intr-un punct de functionare, este necesar ca panta caracteristicii mecanice a sistemului antrenat sa fie mai mare decat panta caracteristicii mecanice a masinii asincrone [3], 4]:

In figura 7 b sunt prezentate trei puncte de functionare in sarcina, ale masinii asincrone: A, B si C, puncte obtinute prin intersectia caracteristicii mecanice , cu caracteristicile de sarcina numerotate cu 1, 2 si 3.

Fiind verificata conditia (18) in punctul A masina functioneaza stabil la viteza unghiulara , debitand cuplul electromagnetic .

In cazul unei suprasarcini sistemul de antrenare isi schimba caracteristica mecanica, iar punctul de functionare al agregatului se deplaseaza, la viteza unghiulara constanta , din punctul A de pe caracteristica 1 in punctul A' de pe caracteristica 2, unde cuplul rezistiv este mai mare , fig. 7 b. Masina asincrona de antrenare ramane, pe moment, in punctul A dezvoltand cuplul electromagnetic .

Pentru ca , motorul franeaza, iar punctul de functionare se deplaseaza pe caracteristica 2 din A in B, care reprezinta un nou punct de functionare stabil, unde este satisfacuta conditia (18).

In punctul C masina functioneaza instabil fara a mai fi indeplinita conditia (18), fig. 8 b. Astfel orice suprasarcina ceruta de catre sistemul de antrenare conduce la oprirea motorului, pentru ca, scazand turatia scade si cuplul electromagnetic.

Prin definitie, caracteristica mecanica se exprima in raport cu marimi masurabile care fac legatura dintre masina si sistemele exterioare acesteia: reteaua de alimentare si mecanismul antrenat.

Pentru multe aplicatii practice, care necesita modificari continue de viteza, este util de exprimat dependenta , la frecventa constanta , in functie de alte marimi, din care unele sunt interioare masinii:

a)  Curentul absorbit

b)  Tensiunea electromotoare totala indusa in infasurarea stator

c)  Tensiunea electromotoare utila

d)  Tensiunea electromotoare totala indusa in infasurarea rotor

Aceste dependente se numesc tot caracteristici mecanice: variantele a, b, c - sunt reprezentate grafic in figura 9 a, iar varianta d - in figura 8 b, reprezentarile efectuandu-se pentru functionarea in regim de motor.

Fig. 9 Dependenta grafica exprimata in raport cu

a)   parametrii     b) parametrul

Caracteristicile definite in ipotezele a, b, c sunt asemanatoare ca forma cu caracteristica mecanica clasica, exprimata in raport cu tensiunea de alimentare stator , avand un punct de maxim. In reprezentarea grafica s-au considerat ipotezele si expresiile prezentate in tabelul 5.1 si concluziile prezentate in capitolul 5.2.

Caracteristica definita in ipoteza d este o dreapta, punand in evidenta posibilitatea masinii asincrone de a avea o variatie liniara, fara extrem, a cuplului electromagnetic.

3. Functionarea masinii asincrone ca motor

In marea majoritate a aplicatiilor practice, masina asincrona este utilizata ca motor. Motorul asincron este robust, fiabil si are o caracteristica mecanica dura. In acest capitol se vor analiza principalele aspecte privind utilizarea motoarelor asincrone trifazate.

3.1. Metode de pornire o motoarelor asincrone

Asa cum s-a prezentat in capitolul 5.3 motoarele asincrone, cu parametrii constanti, au in general, curenti de pornire mai ridicati si cupluri de pornire mai reduse decat valorile impuse de standarde.

Pentru a satisface conditiile prezentate mai sus este necesar ca la pornire sa se adopte masuri speciale.

Din analiza expresiei (5.14) a curentului de pornire:

se observa ca acesta poate fi modificat in trei moduri:

prin variatia tensiunii stator,

prin variatia impedantei de faza a infasurarilor stator,

prin variatia impedantei de faza a infasurarilor rotor.

Masurile adoptate la pornire urmaresc, in special, reducerea curentului de pornire si constau in

reducerea tensiunii de alimentare ,

in cresterea reactantei infasurarii statorice,

in cresterea rezistentei infasurarii rotorului .

Alegerea procedeului de pornire depinde de tipul constructiv al motorului (cu rotorul in colivie sau cu rotorul bobinat), de conditiile impuse de reteaua de alimentare si de factorii impusi de sistemul de actionare.

Observatie:

In cazul in care reteaua de alimentare suporta socul determinat de curentul de pornire, atunci pornirea se face prin cuplare directa fara alte precautii.

3.1.1. Pornirea la tensiune redusa

Reducerea, la pornire, a tensiunii de alimentare la valoarea , definita de constanta in raport cu valoarea tensiunii nominale:

conduce, conform relatiilor (5.13) si (5.14), la reducerea cuplului de pornire si a curentului de pornire .

unde si sunt cuplul si curentul de pornire corespunzatoare tensiunii nominale .

In conformitate cu conditiile (19 a) metoda reducerii tensiunii de alimentare poate fi aplicata in actionarile electrice in care valoarea cuplului rezistiv la pornire este relativ mica, astfel incat - vezi figura 10 a.

In mod uzual se folosesc doua metode pentru pornirea prin reducerea tensiunii de alimentare:

a)  pornirea stea-triunghi;

b)  pornirea cu ajutorul unui autotransformator.

a.   Pornirea stea-triunghi este posibila numai in cazul in care motorul are accesibile toate cele sase capete ale infasurarilor stator, fig. 10 b, si functionarea normala a masinii are loc cu infasurarile conectate in triunghi.

La pornire se inchid comutatoarele k₁ si k₂, motorul fiind alimentat, cu infasurarea statorica conectata in stea, la o tensiune de faza redusa cu fata de tensiunea nominala , fig. 9 b,

respectiv .

(a)	(b)
(c)	Fig. 10. Pornirea motoarelor asincrone prin metoda scaderii tensiunii de alimentare a) caracteristici mecanice in cazul pornirii cu tensiune redusa; b) schema electrica la pornirea stea-triunghi; c) schema electrica la pornirea cu ajutorul unui autotransformator.

Conform (19 a) curentul de pornire este redus de ori, iar cuplul de pornire este redus de 3 ori.

Pornirea are loc pe caracteristica mecanica corespunzatoare tensiunii de pornire , fig. 10 a. Atunci cand masina functioneaza in regim permanent, corespunzator cuplului rezistiv , fig. 10 b, se deschide comutatorul k₂ si se inchide comutatorul k₃. Prin aceasta manevra, infasurarea statorica se conecteaza in triunghi , punctul de functionare al masinii mutandu-se pe caracteristica mecanica naturala corespunzatoare tensiunii nominale .

In cazul pornirii stea-triunghi curentul absorbit de motor din retea este egal cu curentul de pornire:

b) Schema de pornire cu ajutorul autotransformatorului este prezentata in figura 10 c. Daca autotransformatorul are raportul de transformare rezulta, ca tensiunea de pornire va avea valoarea:

respectiv , .

In conformitate cu egalitatile (19 a) vor scadea valorile curentului si cuplului de pornire:

.

La pornire se inchid intrerupatoarele k₁ si k₂, iar masina porneste pe caracteristica mecanica corespunzatoare tensiunii de pornire , fig. 10 a. Comutarea pe caracteristica naturala (corespunzatoare tensiunii nominale ) se face deschizand intrerupatorul k₂ si inchizand intrerupatorul k₃. Dupa ce motorul a pornit se deschide intrerupatorul k₁, izolandu-se astfel autotransformatorul de circuitul motorului.

Avantajul pornirii cu ajutorul autotransformatorului consta in faptul ca raportul de transformare, , poate fi reglat dupa necesitati, iar curentul absorbit din retea, , este mai redus. Valoarea acestuia este dependenta de raportul de transformare:

Dezavantajul metodei constanta in pretul relativ ridicat, care insa devine convenabil daca se foloseste un singur autotransformator pentru pornirea mai multor motoare (de exemplu in statiile de pompare).

3.1.2. Pornirea prin marirea reactantei de faza

a infasurarii stator

Modificarea reactantei infasurarii stator se face prin inserierea unei bobine de reactanta pe fiecare faza a infasurarii, fig. 11 a. Metoda este utilizata tot pentru motoare asincrone cu rotorul in colivie.

a)

b)

Fig. 11 Pornirea cu ajutorul unei bobine de reactanta

a) schema electrica de pornire;

b) caracteristicile mecanice.

Introducerea bobinei de reactanta conduce la cresterea reactantei de dispersie a infasurarii de faza a statorului de la valoarea la valoarea , ceea ce conduce, conform expresiei (5.14), la reducerea curentului de pornire. Considerand o scadere a curentului de pornire de ori in raport cu curentul nominal de pornire , obtinut pentru tensiunea nominala :

,

rezulta, conform egalitatii (5.15), o scadere a cuplului de pornire proportionala cu patratul raportului :

Pornirea cu ajutorul unei bobine de reactanta se efectueaza prin aceleasi operatii ca in cazul pornirii cu ajutorul unui autotransformator (vezi paragraful  ), iar curentul absorbit de masina de la retea este egal cu curentul de pornire:

In figura 10 b sunt reprezentate caracteristicile mecanice in cazul pornirii cu ajutorul unei bobine de reactanta. Se observa ca trebuie indeplinita conditia privind posibilitatea pornirii, , care limiteaza valorile reactantei de pornire, .

Observatii

Introducerea unei rezistente inseriata cu infasurarea stator, in locul unei reactante, ar avea acelasi rezultat, dar pornirea s-ar efectua cu un randament mai redus, datorita pierderilor Joule in aceasta rezistenta.

Pornirea cu ajutorul unei bobine de reactanta este, in esenta o pornire efectuata prin reducerea tensiunii de alimentare, fig. 11b si 10 a. Diferenta consta in faptul ca in timpul pornirii cu bobina de reactanta tensiunea la bornele masinii se modifica permanent, crescand pe masura ce masina porneste si curentul absorbit scade. Astfel cele doua caracteristici mecanice sunt mult mai apropiate in zona alunecarilor mari, in cazul pornirii cu bobina de reactanta decat in cazul pornirii prin reducerea tensiunii, obtinandu-se un cuplu maxim la pornire mai mare.

3.1.3. Pornirea prin intermediul unei rezistente inseriata

cu infasurarea rotorica

Modificarea, din exterior, a rezistentei infasurarii rotor este posibila numai in cazul motoarelor asincrone cu rotorul bobinat. La aceste motoare se inseriaza pe rotor un reostat de pornire, care poate avea o rezistenta variabila , cuprinsa in intervalul , unde reprezinta valoarea maxima.

In figura 12 a, este prezentata schema electrica de pornire, iar valorile rezistentelor reostatului sunt raportate (din acest motiv au exponent

Asa cum s-a demonstrat in capitolul 5.3, cresterea rezistentei , pana la valoarea definita de expresia (5.15) conduce la cresterea cuplului electromagnetic la valoarea maxima a acestuia, concomitent cu scaderea curentului de pornire (vezi egalitatea

Cresterea rezistentei rotorice , determina cresterea valorii alunecarii maxime (5.4 a), pastrand nemodificata valoarea cuplului maxim, , (5.4 b).

(a)

(b)

Fig. 12. Pornirea unui motor asincron cu ajutorul unui reostat de pornire

a)      schema electrica de pornire;

b)      caracteristici mecanice in perioada pornirii folosind un reostat cu patru trepte.

In figura 12 b sunt reprezentate caracteristicile mecanice pentru mai multe trepte ale reostatului de pornire , si variatia cuplului electromagnetic, in timpul pornirii, in cazul comutarii treptelor la valorile maxime ale cuplului electromagnetic. De asemenea comutarea treptelor reostatului se poate face astfel incat pe perioada pornirii cuplul sau curentul absorbit sa varieze intre doua limite.

Curentul absorbit din retea este egal cu curentul de pornire, iar valoarea sa poate fi reglata prin variatia rezistentei de pornire - vezi expresia (5.14)

Observatii

Pentru micsorarea valorii curentului de pornire se introduc in serie cu rotorul numai rezistente . Datorita acestor rezistente scade valoarea curentului de pornire (20 a), dar creste valoarea componentei active a acestui curent, astfel incat creste valoarea cuplului de pornire (vezi expresia (5.11 a)).

Introducerea unei reactante in serie cu rotorul ar conduce la scaderea atat a curentului de pornire, cat si a cuplului de pornire. Din acest motiv aceasta posibilitate nu este folosita practic.