Masina asincrona: Statorul, Rotorul

Masina asincrona

Notiuni introductive. Constructia si principiul de functionare a masinii asincrone

Masina asincrona este construita dintr-o armatura primara( statorul) si o armatura secundara( rotorul). Armatura primara care constituie inductorul masinii cuprinde pachete de tole statorice si infasurarea trifazata care se conecteaza la reteaua de alimentare a masinii. Armatura secundara care constituie indusul masinii cuprinde pachetul de tole rotorica si o infasurare inchisa in scurt circuit sau pe o rezistenta exterioara.

Statorul

Circuitul electro-magnetic al statorului consta in tole de otel electrotehnic pentru a mari rezistivitatea si micsora pierderile de histerezis. Tolele se strang in directie axiala in pachete de 40-60 mm grosime, iar pachetele sunt separate prin canale de ventilatie pentru a usura racirea masinii.

Pachetele de tole statorice se monteaza in interiorul unei carcase executate din fonta sau din anumite aliaje de aluminiu. De o parte si de alta a carcasei cilindrice in directie axiala se monteaza cite un capac denumit scut. Infasurarea statorica este plasata in crestaturile statorului consolidat cu pene si alimentata de la retea sau convertor static de frecventa.

Rotorul

Circuitul magnetic al rotorului de asemenea din tole de otel electrotehnic iar pachetele de tole se monteaza fie direct pe arborele masinii(la puteri mici) sau prin intermediul unui butuc. Infasurarea rotorica plasata in crestaturile rotorice nu este alimentata de la o sursa de tensiune. Puterea electro-magnetica transferata acestei infasurari se realizeaza prin fenomenul inductiei electro-magnetice de unde si denumirea de motor de inductie data motorului asincron.

Constructiv infaisurarea rotorica se realizeaza in doua tipuri:

infasurarea de tip obisnuit ca a statorului

infasurarea de tip colivie, in scurt circuit

Infasurarea de tip obisnuit este in general o infasurare trifazata. Trei capete ale infasurarii rotorice sunt conectate impreuna iare celelalte trei capete sunt conectate la trei inele de contact (colectoare) montate pe arborele masinii. Pe acest inel se freaca trei perii care asigura legatura electrica dintre infasurarea trifazata rotorica in miscare cu reostatul trifazat fix exterior. Masina trifazata care are rotorul conectat in acest mod se numeste masina asincrona cu rotor bobinat sau masina asincrona cu inel.

Infasurarea de tip colivie. La acest tip de infasurare in crestaturile rotorice se monteaza bare de cupru sau aluminiu si acestea sunt reunite la capete prin inele de scurtcircuitare. Un motor asincron care are rotorul construit in acest mod se numeste motor asincron in scurt circuit.

Functionarea

Alimentand statorul de la un sistem trifazat de tensiune se stabileste un sistem trifazat de curenti statorici. Acesta produce un camp magnetic invartitor. Armonica fundamentala de spatiu a inductiei magnetice a acestui camp se roteste fata de stator cu turatia . Cand rotorul este in repaus (n=0) campul magnetic invartitor al statorului intalneste succesiv fazele infasurarii rotorice in care induce conform legii inductiei electro-magnetice tensiune electro-motoare.

Circuitul rotoric fiind inchis in scurt circuit sau prin reostat aceasta tensiune electro-motoare stabileste un sistem trifazat de curenti rotorici care produc de asemenea cimp magnetic invartitor. Sub actiunea cimpului magnetic statoric se exercita forte electro-magnetice asupra conductoarelor rotorice parcurse de curent. Apare astfel un cuplu care tinde sa puna in miscare rotorul in sensul campului magnetic invartitor statoric. Daca cuplul rezistent la arbore nu e prea mare, motorul porneste si rotorul ajunge la turatia n. Aceasta turatie este mai mica decat turatia a campului invartitor statoric dar cu frecventa apropiata de acesta.

Tensiunile electro motoare induse in motor sunt proportionale cu turatia relativa a campului magnetic invartitor al statorului fata de rotor adica cu turatia

O marime importanta pentru masina asincrona o constituie alunecarea s definita ca:

sau in valori absolute:

in care este turatia relativa a campului invartitor statoric fata de rotor

Prin urmare putem scrie:

,

Relatia dintre frecventa a curentului satatoric si turatia a acestui camp fata de stator . Frecventa tensiunilor electro-motoare induse n rotorul va fi determinat de turatia relativa a campului invartitor fata de rotor, adica putem scrie adica .

Frecventa tensiunii electro-motoare si deci a curentului rotorului este proportionala cu alunecarea s, deci depinde de turatia n a masinii.

Daca turatia motorului ar fi egala cu turatia campului invartitor statoric turatia relativa ar fi zero. In acest caz cele doua sisteme inductor si indus vor fi imobile unul fata de celalalt. Prin urmare nu se vor induce tensiuni electro motoare in rotor, nu apar curenti rotorici, forte electro-magnetice si deci cuplu.

Cand se spune ca masina functioneaza la sincronism. Turatia se mai numeste din aceasta cauza turatia de sincronism. La pornire ceea ce inseamna . Prin urmare masina va functiona ca motor numai pentru adica pentru .