GRUP SCOLAR ENERGETIC TIMISOARA

Proiect de specialitate in vederea obtinerii certificatului de competente profesionale nivel 2

Calificarea: Electrician in instalatii energetice

INVERSAREA SENSULUI DE ROTATIE A MOTOARELOR ASINCRONE TRIFAZATE

Cuprins

Masina asincrona

CAPITOLUL 1. INTRODUCERE

1.1 Definitie

Se numeste masina asincrona orice masina de curent alternativ care, la frecventa data a retelei, functioneaza cu o turatie variabila cu sarcina.

Masinile electrice asincrone sunt caracterizate prin faptul ca au viteza de rotatie putin diferita de viteza campului invartitor, de unde si numele de asincrone.

Ele pot functiona in regim de motor, in regim de generator sau in regim de frana. In practica, cea mai larga utilizare o au ca motoare electrice.

Dupa modul de realizare a infasurarii indusului, exista doua tipuri principale de masini asincrone:

masini asincrone cu rotorul bobinat si cu inele colectoare (pe scurt masina asincrona cu inele);

masini asincrone cu rotorul in scurtcircuit (sau cu rotorul in colivie).

1.2 Domenii de utilizare

Motoarele asincrone trifazate formeaza cea mai mare categorie de consumatori de energie electrica din sistemul energetic, fiind utilizate in toate domeniile de activitate: masini-unelte (strunguri, raboteze, freze, polizoare, masini de gaurit, ferastraie mecanice etc.), poduri rulante, macarale, pompe, ventilatoare etc. Motoarele monofazate sunt utilizate in special in instalatiile de uz gospodaresc: aeroterme, pompe, masini de spalat, polizoare, ventilatoare, masini-unelte (polizoare, ferestrau circular, slefuitoare cu vibratii, polizor unghiular, ferestrau circular etc.), masini de gaurit, masini de gaurit cu percutie, rasnite electrice etc. Motoarele asincrone sunt utilizate in exclusivitate ca motor de antrenare in actionarile cu turatie constanta.

1.3 Scurt istoric

Primele propuneri de masini asincrone, denumite si masini de inductie, dateaza de la sfarsitul secolului trecut. Una dintre acestea este cunoscuta inainte de 1885 si apartine lui Galileo Ferraris, care a construit un motor asincron. Motorul Ferraris, intr-o forma modificata, este construit in prezent pentru puteri mici ca servomotor asincron difazat cu rotorul sub forma de pahar.

In anul 1886, Nicolae Tesla a conceput o masina cu infasurare difazata in stator; la aceasta masina, rotorul este format dintr-un miez feromagnetic care este echipat cu o infasurare scurtcircuitata. Autorul propunerii s-a ocupat de aplicatiile si perfectionarea tehnica a motorului inventat.

Motorul asincron cu rotorul bobinat a fost conceput in anul 1889 de Dolivo-Dobrovolski. Tot Dolivo-Dobrovolski a proiectat si realizat motorul asincron cu colivie dubla in rotor.

1.4 Semne conventionale

In figura de mai jos sunt redate o parte din semnele conventionale pentru masinile asincrone. Notarea infasurarilor statorice si rotorice se face conform STAS 3530-89.

a    b c d

Semne conventionale pentru masinile asincrone:

a - motorul asincron trifazat cu rotorul in scurtcircuit; b - motorul cu rotorul bobinat;

CAPITOLUL 2 . CONSTRUCTIE SI FUNCTIONARE

2.1 Elemente constructive de baza.

Ca orice masina rotativa, masinile asincrone au un stator, care este inductorul, si un rotor - indusul, separate de un intrefier - d

statorul produce campul magnetic invartitor si este format din:

carcasa - executata din fonta (figura 2.29), din otel sudat sau din aliaje de aluminiu;

pachetul de tole - de forma cilindrica, cu crestaturi la partea interioara (figura 2.28).

Se executa din tabla silicioasa, laminata la cald sau la rece, cu grosimea de 0,5 mm.

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

1 2 3 4 5 6 7 8 9

a    b

Motor asincron: a - cu inele; b - cu rotorul in scurtcircuit:

1 - cutie de borne; 2 - 7 carcasa; 3 - inel de ridicare ; 4 - scut ; 5 - sistem port - perie cu perii colectoare ; 6 - ventilator ; 8 - talpa de fixare pe postament ; 9 - arbore.

Rotorul cu inele este format din arborele de otel, pe care este presat pachetul

de tole prevazut cu crestaturi la exterior. 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 este format din arbore, pachetul de tole prevazut cu

crestaturi si infasurarea in scurtcircuit (realizata din conductor de cupru sau prin turnare sub presiune din aluminiu).

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.

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).

lagarele servesc ca reazeme ale rotorului masinii.

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

Notarea si conexiunea bornelor

Notarea si asezarea bornelor pe placa la motoarele asincrone trifazate.

2.2 Principiul de functionare

Daca consideram ca infasurarea statorica a unei masini asincrone este alimentata de la o retea trifazata atunci infasurarile celor trei faze ale statorului vor fi parcurse de curenti alternativi de pulsatie w , care formeaza un sistem simetric echilibrat.

Curentii statorici produc un camp invartitor a carui viteza de sincronism n₁, in sensul succesiunii fazelor este: (2.58)

unde: f₁ este frecventa retelei de la care este alimentata masina(de regula 50 Hz);

p - numarul de perechi de poli ai statorului.

Presupunem ca statorul este imobil, deci turatia sa n₁ = 0. Fata de rotor, campul invartitor se va deplasa in acest caz cu viteza n₁, dand nastere unui flux variabil in infasurarea acestuia. Acest flux va induce in infasurarea rotorului o t.e.m., data de relatia:

unde: w₂ este numarul de spire pe faza ale infasurarii rotorice;

k₂ - factorul de infasurare al acesteia;

F - fluxul inductor util.

Pulsatia t.e.m. E₂, ca si a curentului I₂ caruia ii da nastere, este w w , deoarece infasurarile de faza ale rotorului au acelasi numar de poli ca si statorul.

Conductoarele rotorice, strabatute de curentii I₂, aflandu-se intr-un camp magnetic variabil(campul invartitor), vor fi supuse unor forte electromagnetice al caror sens se determina prin regula mainii stangi.

Insumandu-se cuplurile motoare corespunzatoare fiecarui conductor activ al rotorului, se obtine cuplul rezultant de rotatie al masinii (cuplul electromagnetic M), care pune rotorul in miscare.

In felul acesta, masina transforma puterea electrica P₁ absorbita de la retea in putere mecanica utila P₂ la arbore, functionand in regim de motor. Turatia n a motorului depinde de sarcina masinii. Daca motorul functioneaza in gol, turatia n este apropiata de turatia de sincronism n₁, fara insa a o egala.

Daca turatia rotorului n , ar fi chiar egala cu viteza campului magnetic n₁, atunci fluxul produs de campul invartitor prin conductoarele rotorice nu ar mai varia, iar tensiunile electromotoare E₂ s-ar anula si o data cu ele curentii indusi I₂. O data cu anularea curentilor I₂ s-ar anula si cuplul electromagnetic M. In consecinta, cuplul activ fiind nul, motorul ar incepe sa franeze si s-ar opri. Asadar, in regim normal de motor electric, masina asincrona nu poate atinge turatia de sincronism. Din acest motiv, masina poarta denumirea de masina asincrona.

Daca se noteaza cu n₁ viteza de sincronism, iar turatia rotorului cu n₂, raportul:

se numeste alunecarea masinii asincrone. Aceasta marime este caracteristica numai masinilor asincrone

CAPITOLUL 3.

ACTIONAREA MOTOARELOR ASINCRONE

3.1 Pornirea motoarelor asincrone trifazice

-prin contactarea directa la retea

-prin introducerea de rezistente de pornire in circuitul rotoric (doar la

motoare cu rotor bobinat)

-prin reducerea tensiunii de alimentare a infasuratorii statorice metoda care

presupune:

-pornirea cu comutator stea-triunghi

-pornirea cu rezistente inseriate in circuitul statoric

-pornirea cu autotransformator de alimentare

3.2 Inversarea sensului de rotatie

-se realizeaza practice prin inversarea a doua faze intre ele.Acest lucru se poate face fie cu ajutorul unui inversor de sens fie cu ajutorul unei scheme de actionare cu contactoare.

Sensul de rotatie a motorului asincron este dat de sensul de rotatie al campului magnetic invartitor inductor,iar aceasta ,la randul sau, este determinat de succesiunea fazelor tensiunii de alimentare.in figura de mai jos s-a reprezentat situatia alimentarii celor trei infasurari de faza statorice 1,2,3 ale unui motor (avand inceputurile notate U1,V1,W1) cu un sistem de tensiuni de succesiune directa (la care se succed in ordinea R,S,T in sens trigonometric).Campul magnetic invartitor produs de sistemul de curenti ce parcurg cele trei infasurari este sensul marcat pe figura de mai jos (sens trigonometric).Daca insa aceleasi trei infasurari de faza sunt alimentate printr-un sistem de tensiuni de succesiune inversa (la care fazele se succed in ordinea R-S-T in sens orar), campul magnetic invartitor isi schimba sensul.

 

Deci,pentru inversarea sensului de rotatie a unui motor asincron este suficient sa fie schimbate,intre ele,doua dintre fazele retelei de alimentare la bornele acestuia.Acest lucru se poate face fie cu ajutorul uinui inversor de sens fie cu ajutorul unei scheme de actionare cu contactoare.

Inversoare de sens cu comutator

Inversorul este realizat cu ajutorul unui comutator pachet.Este nevoie de sase etaje pentru a se putea realiza inversarea.

Inversoarele de sens se aseamana foarte mult cu comutatoarele steatriunghi putand fi realizate sub una dintre formele de comutator: cu tambur,cu parghie sau cu came .

Montarea unui inversor de sens se face conform schemei redate in figura de mai jos.Se poate constata ca in pozitia din figura de mai jos , motorul este conectat direct (R cu A,S cu B,T cu C)prin intermediul comutatorului a.Pentru inversarea comutatorul inverseaza doua faze intre ele (R si T), in asa fel incat curentul va circula pe traseul R-C,S-B si T-A.

Schema de actionare cu contactoare

Elementele principale ale schemei (figura de mai jos.)

-morul de curent alternativ trifazat-asincron-m;

-contactorul 1C 2C pentru pornirea si inversarea sensului de rotatie;

-aparate de protectie-sigurante fuzibile e e e e releu termic e

-aparate de comanda-buton de pornire si oprire bp1 ,bp2, bp2, b

Pornirea motorului se realizeaza prin apasarea butonului de pornire bp1 din circuitul , moment in care bobina contactorului 1C este sub tensiune si va inchide toate contactele normal deschise (atat principale- din circuitul ,cat si secundare- din circuitul si va deschide toate contactele normal inchise din circuitul

-anclanseaza 1C care:

-prin c.a.n.d (contact auxiliar normal deschis-circ.4) se aitoretine;

-prin C.P.(contact principal) porneste motorul m,intr-un sens;

-declanseaza 1C din circuitul asigurand protectia motorului in cazul unei incercari de apasare accidentala a butonului bp2 din circuitul

Contactorul 1C alimenteaza motorul cu succesiunea normala a fazelor R,S,T.

Daca dorim sa pornim motorul in sensul succesiunii fazelor T,S,R, atunci vom apasa pe butonul bp2 din circuitul cand:

-aclanseaza 2C care:

-prin c.a.n.d (contact auxiliar normal deschis-circ.6) se autoretine;

-prin C.P.(contact principal-circ. )porneste motorul m,in celalalt sens;

-declanseaza 2C din circuitul asigurand protectia motorului in cazul unei incercari de apasare accidentala a butonului bp1 din circuitul

Oprirea motorului este posibila prin apasarea b din circuitul cand;

-bobinele contactoarelor 1C si 2C nu vor mai fi alimentate.

3.3 Franarea se poate realiza:

-cu recuperarea energiei in retea

-dinamic

-contraconectare(prin rotirea rotorului in sens opus campului invartitor)

Variatia turatiei acestor motoare se realizeaza :

-prin schimbarea numarului de poli

-prin variatia combinata a tensiunii si frecventei de alimentare

-prin modificarea alunecarii-prin modificarea rezistentei circuitului rotoric

3.5 Alegerea motoarelor asincrone

-dupa caracteristica mecanica de lucru;

-dupa conditiile de viteza;

-din punct de vedere termic.

CAPITOLUL 4. DEFECTELE ALE MOTOARELOR ASINCRONE

4.1 Deranjamente

-motorul nu porneste;

-statorul are curenti inegali pe cele trei faze,iar motorul nu porneste;

-motorul porneste greu in viteza redusa;

-motorul se roteste dar curentul in statorul se incalzesc si produce zgomot;

-motorul nu se poate incarca, curentii inegali in stator,in sarcina se opreste brusc

-motorul absoarbe brusc un curent mult mai mare;

-motorul absoarbe la pornire un current prea mare;

-motorul porneste numai in gol si cu jumatate din turatie;

-motorul prezinta o accentuata cadere de tensiune;

turatia motorului scade in sarcina,curent pulsatoriu in stator,statorul se incalzeste usor,daca sarcina creste,turatia motorului scade brusc la jumatate

-periile scinteiaza;unele perii si armaturile lor se incalzesc excesiv;

-miezul de fier al statorului este supraincalzit uniform,cu toate ca sarcina motorului nu depaseste pe cea normala;

la pornirea motorului apare un cerc de foc la inelele colectoare;

-motorul vibreaza in timpul funtionarii;

-lagarele se incalzesc peste limitele admisibile;

inelele colectoare se uzeaza intens,neuniform;

-peiile se uzeaza foarte intens;

-se produce strapungeri ale izolatiei.

4.2 Cauze posibile

intreruperea circuitului de forta,o faza a statorului este indepartata sau o legatura exterioara este desfacuta;

-una dintre cele trei faze ale statorului este legata cu capetele inversate la montajul Y

-conexiunile statorului sunt legate in Y si in loc de

la rotorul in colivie exista o dezlipire a uneia sau a mai multor bare de la inelul de scurtcircuitare;

-scurtcircuit intr-una dintre bobinele statorului sau intre doua bobine invechite;

-s-a intrerupt o faza a statorului;

-cele trei perii sunt scurtcircuitate sau exista scurtcircuit in rezistenta de pornire, pe ultimul plot

-scurtcircuit intre doua perii

-rezistenta infasurarii sau cea de pornire mari;circuit intrupt in rotor

-una dintre infasurarile rotorului este inrerupta si rotorul lucreaza in doua faze,una dintre perii are contact slab

-periile nu se misca liber in portperii sau nu sunt slefuite,inelele colectoare au asperitati sau lovituri,periile nu preseaza suficent asupra inelelor

-tensiunea retelei este mai mare decat cea nominala,scurtcircuite locale intre tolele statorului;

-inelele colectoare si periile sunt imbicsite cu ulei si este intrerupta una dintre legaturile rotorului si reostatul de pornire

-rotorulcuplajul sau saiba de transmisie sunt dezechilibrate,deplasarea bobinajului rotorului si fundatia nu este suficent de rigida

-debitul uleiului de ungere este insufficient sau de proasta calitate,jocul dintre fusul arborelui si cuzineti este prea mic;

periile sunt necorespunzatoare(prea tari);presiunea pe inele este prea mare, sau montat perii pe marci diferite

-inelele colectoare sunt inbacsite cu praf de la peril,pulbere de metal,nisip etc.curentul este repartizat neuniform intre perii,calitatea periilor este necorespunzatoare;

-patrundere de praf si umiditate in motor,aparitia puntilor de curent din pulbere de carbune si cupru de la perii,izolatia imbatranita.

Remedieri

-se verifica cu lampa de control sau cu ohmmetrul si se restabileste legatura

se controleaza si de refac legaturile se determina inceputurile si sfarsiturile fazelor

-se fac legaturiile

se cauta contactul defect si de reface lipitura

-se inlocuiesc bobinele defecte cu altele noi sau se rebobineaza statorul

-se depisteaza faza intrerupta si se stabileste circuitul

se cauta defectul circuitului si de inlatura defectul

-se verifica circuitul si de inlatura defectul

se verifica cu ohmmetrul valoarea rezistentelor,se inlatura intreruperea rotorica

-se verifica cu ampermetrul faza intrerupta,se restabileste legatura sau se regleaza periile

-se aleg perii de dimensiuni potrivite,se finiseaza inelele si se regleaza presiunea de contact a periei

-se adduce tensiunea la valoarea nominala si se executa reparatia miezului statoric

-se verifica daca inelele de ungere corespund,se verifica nivelul uleiului si de regleaza jocul dintre arbore si cuzineti

-se monteaza perii corespunzatoare,se regleaza presiunea de contact

-se imbunatatesc conditiile de intretinere a inelelor colectoare si se curata mai des se controleaza si de remediaza presiunea de contact a periilor pe inele;

-se usca si se sufla motorul cu aer comprimat si se fac reparatiile necesare

PROTECTIA MUNCII

5.1 Mǎsuri de protectie a muncii

In marea majoritate, accidentele ce survin in exploatarea, intretinerea si repararea masinilor electrice se datoresc neglijentei sau lipsei de atentie.Pentru a se evita aceste accidente se impune in mod deosebit o disciplina a personalului de exploatare, prin respectarea normelor de exploatare a utilajelor si a echipamentului electric, a normelor de protectie a muncii si PSI, precum si prin folosirea unor mijloace de protectie corespunzatoare operatiilor efectuate de catre acest personal.

Cele mai frecvente accidente se datoresc electrocutarii care se poate produce in urmatoarele conditii :

-cand persoana atinge concomitent doua elemente bune conducatoare de electricitate, intre care exista diferenta de potential electric (de exemplu atingerea a doua faze, atingerea unei faze si a pamantului etc.) ;

-atingerea cu picioarele a doua puncte pe sol, aflate la potentiale electrice diferite, in apropierea unei singure scurgeri de curent in pamant ;

-atingerea conductorului de nul, intr-o portiune neizolata, cand reteaua este dezechilibrata si cand apar diferente de potential intre nul si pamant.

Pentru evitarea accidentelor prin electrocutarea se iau urmatoarele masuri de protectie :

-manevrarea echipamentului de pornire a masinilor electrice cu ationare manuala se executa purtand manusi electroizolante.In cazul instalarii dispozitivelor de comanda in locuri cu umiditate se vor folosi manusi, iar in fata acestui echipament se instaleaza platforme electroizolante (gratar de lemn cu izolatoare suport) ;

-la motoarele electrice protejate numai prin sigurante si care nu au alte elemente de separatie in fata acestora, inainte de inceperea oricarei lucrari pe circuitul de forta, se vor demonstra aceste sigurante, folosindu-se manusi electroizolante - in locuri umede - si o platforma electroizolanta, iar in locul lor se vor monta capace de siguranta fara fuzibile, vopsite in rosu.

In cazul in care elementele de protectie electrica ale motorului se gasesc in alta incapere, in mod suplimentar se va deconecta cablul de alimentare de la bornele motorului si se vor asigura conductoarele acestuia cu degetare de cauciuc.

Carcasele masinilor electrice si cele ale echipamentului din circuitul lor de forta trebuie sa fie legate la pamant.

Bornele infasurarilor si cutiile terminale ale masinilor electrice trebuie sa fie inchise, astfel incat sa fie imposibila ridicarea capacelor fara a se demonta piulitele.

Elementele in rotatie trebuie ingradite sau protejate de aparatoare (inele colectoare, curelele de transmisie, cuplele, ventilatoarele, partile deschise arborilor etc.).

Izolarea electrica a circuitului de forta, din care urmeaza a se demonta motorul electric, incepe prin oprirea motorului, verificarea lipsei tensiunii, realizarea unei separatii vizibile, care se va bloca, iar pe dispozitivul de actionare (beblu, intreruptor etc.) se va monta un indicator de interzicere : ''Nu inchideti ! Se lucreaza !''.

Este interzis a se lucra la conductorul de legare la pamant atat timp cat motorul functioneaza si alimentarea lui este conectata.

La motoarele electrice se pot executa lucrari si pe baza de instructiune tehnica internat.Aceasta insa nu exclude luarea tuturor masurilor tehnice si organizatorice care sunt necesare pentru asigurarea deplinei securitati a personalului.

Scoaterea placilor avertizoare si repunerea in functiune a motoarelor se vor face numai daca in registrul sectiei respective s-a consemnat ca lucrarea s-a terminat, precum si numele persoanei care a comunicat acest lucru.

In scopul prevenirii personalului de exploatare asupra pericolului de atingere a pieselor aflate sub tensiune, in vecinatatea acestora se afiseaza inscriptii sau placarde specifice ; pentru fiecare fel de tensiune si curentul se vor utiliza notatiile prevazute in normative.

5.2 Masuri de prevenire si stingere a incendiilor

In timpul exploatarii masinilor electrice, pe langa pericolul electrocutarii, curentul electric poate provoca incendii, datorita incalzirii aparatajului electric in timpul functionarii, in timpul scurtcircuitului sau suprasarcinilor.

Arcurile electrice produse prin deranjamentele partii electrice pot provoca arsuri personalului sau pot determina aprinderea prafului aglomerat sau a amestecului gazelor din atmosfera incaperii.

Pentru prevenirea pericolului de aprindere din cauza scanteilor si asupra incalzirii, trebuie luate urmatoarele masuri :

-la regimul de functionare in plina sarcina, partile motorului electric nu trebuie sa se incalzeasca pana la o temperatura periculoasa (lagarele trebuie sa nu depaseasca temperatura de 80) ;

-partile din cladiri si partile din utilaje care sunt expuse actiunii aerului electric trebuie sa fie neinflamabile ;

-sigurantele, intreruptoarele si alte aparate asemanatoare, care in timpul exploatarii pot provoca intreruperea curentului electric, trebuie acoperite cu carcase.

BIBLIOGRAFIE

. Bala ,C - ' 'Masini electrice'' ,

Editura Didactica si Pedagogica, 1982

.Botan, N. - 'Masini electrice si actionari''

Editura Didactica si Pedagogica, 1972

Popescu, C.

Popescu, S.

.Popescu, S. - ''Masini si instalatii electrice''

Editura Didactica si Pedagogica, 1977

Popescu, C.

Ghituleasa, I.

4. Fransua, Al. - ''Masini si sisteme de actionari electrice'' -

probleme fundamentale,

Editura Tehnica , 1978

Magureanu, R.

Campeanu , A.

Condruc, M.

Tocaci, M.

5 .Florin Maris Elemente de comanda si control pentru

Tatiana Balosoiu actionari si sisteme de reglare automata

GrigoreFetecau Editura preuniversitaria 2002