PORNIREA MOTOARELOR ASINCRONE TRIFAZATE CU ROTOR BOBINAT - Masina asincrona

PORNIREA MOTOARELOR ASINCRONE TRIFAZATE CU ROTOR BOBINAT

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 rezistentei 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

PORNIREA MOTORULUI ASINCRON CU ROTORUL BOBINAT

Ca si la motorul de curent continu,problema pornirii motorului asincron rezida in diminuarea curentului absorbit la pornire.La motorul asincron cu rotorul bobinat, acest obiectiv se realizeaza prin marirea rezistentei circuitului rotoric.De aceea, motorul asincron cu rotorul bobinat se porneste pe caracteristici artificiale reostatice prin introducerea unui reostat trifazat simetric in circuitul rotoric.

Datorita dependentei dintre alunecare si rezistenta rotorica este evident ca pornirea se poate face la un cuplu marit,fapt care este de dorit,pentru reducerea timpului de pornire.

Schema de principiu a circuitului de forta pentru pornirea reostatica cu rezistente simetrice in rotor,este reprezentata in figura alaturata in care s a considerat rezistenta rotorica reglabila in trei trepte.

Avand rezistenta R in circuitul rotoric si cupland motorul la retea , apare la s=1 (n=0) cuplul Mmax care pune in miscare rotorul ,punctul de functionare deplasandu-se din A in A'.Cand ajunge in A' si cuplul a scazut la valoarea Mmin, se scurtcircuiteaza prima treapta a rezistentei rotorice (prin inchiderea contactelor contactorului C ) astfel incit in circuitul rotoic ramane rezistenta R , iar punctual de functionare trece pe caracteristica artificiala reostatica (2) ce corespunde noii valori ;trecerea se face in punctul B , in care cuplul este din nou Mmax

Apoi punctul de funtionare se deplaseaza in B', la cuplul Mmin.In acest punct, prin inchiderea contactelor contactorului C se scurtcircuiteaza si a doua treapta a rezistentei rotorice, astfel incat in circuit ramane rezistenta R .Punctul de functionare trece,la cuplul Mmax pe caracterisica(3) corespunzatoare noii valori a rezitentei rotorice si , in continuare ,se deplseaza in C', pana la cuplul Mmin. In fine, in acest punct ,rezistenta suplimentara este complet scurtcircuitata(prin inchiderea contactelor contactorului C ), iar punctul de functionare trece pe caracteristica mecanica naturala in D si se deplaseaza in punctul F corespunzator functionarii stabile la cuplul nominal si turatie nominala.Din figura se observa avantajele pornirii reostatice:la s=1 ,cuplul de pornire corespunzator caracteristicii mecanici naturale este mult mai mic decat cuplul obtinut pe caracteristica artificiala reostatica (1).

Valoarea curentului absorbit la pornire poate fi micsorata si prin introducerea ,in circuitul rotoric ,a unei reactante suplimentare.Aceasta varianta conduce insa la scaderea cuplului la pornire , a cuplului critic si a alunecarii critice si de accea este evitata.

Dupa pornire, infasurarea rotorica este scurtcircuitata, deci, in regim normal de functionare ,motorul asincron functionaeaza cu rotorul in scrutcircui;chiar daca acesta este bobinat.

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.

3.3 Franarea se poate realizeaza:

-cu recuperarea energiei in retea

-dinamic

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

Varietatea turatiei acestor motoare se realizeaza practice:

-prin schimbarea numarului de poli

-variatia combinata a tensiunii si frecventei de alimentare

-modificarea alunecarii-prin modificarea rezistentei circuitului rotoric

Alegerea motoarelor asincrone

-dupa caracteristica mecanica de lucru;

-dupa conditiile de viteza;

-din punct de vedere termic.

PROTECTIA MUNCII

5.1 Masuri de protectie a muncii

In marea majoritate, acidentele 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 cinducatoare 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 punct 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 putand 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 prtejate numai prin siguratnte 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 minta 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 interna.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 aprinderedin cauza scanteilor si asupra incalzirii, trebuie luate urmatoarele masuri :

-la regimul de functionare in plina sarcina, partile motorului electri 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