4. Motoare asincrone trifazate

Sunt cele mai răspândite datorită avantajelor:- simplitate constructivă;- cost redus;- fiabilitate ridicată şi întreţinere uşoară;- robusteţe;- alimentare direct de reţea RST;- caracteristică mecanică semirigidă.Dezavantaje: - posibilitate redusă de reglare a turaţiei;- cuplu de pornire redus.Constructiv se poate compune dintr-un stator (inductor) şi un rotor (indus).Statorul – pe rol de inductor este prevăzut cu o înfăşurare trifazată cu ˝p˝ perechi de

poli, alimentată de la cele trei faze RST. Datorită dispunerii geometrice a înfăşurărilor statorice la 1200 şi defazării fazelor RST cu acelaşi unghi, se creează un câmp magnetic învârtitor, al cărui maxim se roteşte cu turaţia de sincronism:

[rot/min]

Pentru:p = 1 rezultă n0 = 3000 p = 2 rezultă n0 = 1500 p = 3 rezultă n0 = 1000 Rotorul – pe rol de indus – poate fi realizat în două variante constructive:- tip colivie - două inele de capăt şi o serie de bare fixate între ele, astfel încât se

creează spire în scurtcircuit. Rezistenţa circuitului rotoric este de valoare foarte mică (scurtcircuit) şi constantă, fără a putea fi modificată din exterior (este determinată constructiv);

- bobinat - realizat din tole şi prevăzut cu un sistem de înfăşurări trifazate cu acelaşi număr de perechi de poli ˝p˝, capetele înfăşurărilor fiind legate la un colector format din trei inele montate pe axul motorului. Prin intermediul unor perii, înfăşurările pot fi legate direct - rezultând caracteristica naturală, sau indirect, prin rezistenţe suplimentare - obţinându-se caracteristicile artificiale.

4.1. Alunecarea turaţiei motoarelor asincrone La conectarea inductorului la reţeaua RTS apare câmpul magnetic învârtitor cu

turaţia n0. Iniţial rotorul fiind în repaus, prin inducţie electromagnetică în înfăşurările rotorului apare un sistem de curenţi trifazaţi simetrici de acelaşi sens, care prin interacţiune cu câmpul electromagnetic care i-a creat determină apariţia unor forţe electromagnetice care pun în mişcare rotorul. Turaţia rotorului va creşte fără să poată atinge vreodată turaţia (în acest caz ), deci , acest fenomen purtând denumirea de alunecare.

Alunecarea relativă se defineşte prin relaţia:

Turaţia n2 = n0 – n reprezintă turaţia relativă între câmpul magnetic învârtitor şi rotor. În regim motor n2 > 0, deci alunecarea s > 0. De obicei s = 1,5 6%. Dacă n2 < 0, adică indusul este antrenat cu turaţie suprasincronă sau inductorul este deconectat, motorul trece în regim de generator.

Funcţionarea în regim motor este posibilă pentru: 0 < s < 1

16

4.2. Caracteristicile de funcţionare ale motoarelor asincrone trifazate

1.Caracteristica turaţieiDin relaţia alunecării s, rezultă n = n0(1 – s). Deşi s = f(Mr), deoarece s < 6% rezultă

că n este apropiată de n0 (variază puţin cu s) , deci caracteristica de turaţie este rigidă.2.Caracteristica factorului de putere cosφDeoarece curentul absorbit de motor este inductiv şi aproape independent de

sarcină, rezulta că factorul de putere este întotdeauna inductiv , având valori în intervalul, pentru. - pentru ambele tipuri de motoare

asincrone.3. Caracteristica mecanică n = f(M)În electrotehnică se demonstrează relaţia:

M - momentul curent de lucru;Mcr - momentul critic, corespunzător turaţiei critice scr

Pornind de la relaţia M = f(s) şi ţinând cont de dependenţa n = f (s), se poate trasa curba M = f(n) , sau n = f(M)., ambele reprezentate grafic in figura de mai jos.

Caracteristicile mecanice pentru diverse regimuri de funcţionare ale motorului asincron

17

La pornire (punctul A) avem: n = 0 şi s = 1, iar momentul M = Mp, Mp fiind momentul de pornire.

Dacă: Mp > Mr + Mj, motorul porneşte, turaţia creşte şi totodată şi cuplul dezvoltat, până în punctul critic B scr, Mcr, după care M va scădea până în punctul D = f(M = 0, n = 0) care corespunde funcţionării ideale în gol a motorului.

Din analiza diagramei se constată că pentru: 0 < n < n0

Curba prezintă două zone distincte:a) de la , până la , - corespunzătoare pornirii motorului, zonă pe

care funcţionarea motorului este instabilă ;b) de la la , - zonă pe care funcţionarea motorului este stabilă şi

caracteristica este rigidă.Punctul C este punctul nominal de funcţionare pentru care se dau

caracteristicile reprezentative ale motorului – înscrise pe tăbliţă: puterea nominală – n2 < 0 [Kw] turaţia nominală – n2 < 0 rot / min turaţia de sincronism – n0

rapoartele – şi

4.3. Alunecarea critică

Aceasta se poate calcula cu relaţia:

în care: – rezistenta rotorului raportată la stator– c reactanţa inductivă la stator– reactanţa inductivă a statorului

prin modificarea se modifică scr., deci forma caracteristicii o familie de caracteristici cu următoarele trăsături:

scr curbe tot mai clasice scr creşte (curbele 2 şi 3)

Deci, motoarele cu rotorul bobinat se vor utiliza numai când e necesar mare sau trebuie reglată turaţia .

4.4. Pornirea motoarelor asincrone

La pornire, deoarece n << n0, vom avea un curent de pornire Ip = In (4 8), rezultă un şoc de sarcină, de curent, care provoacă o scădere a tensiunii din reţea cu efecte negative asupra cuplului de pornire şi asupra funcţionării altor consumatori.

Se admite pornirea directă (prin conectare directă) atunci când , dar, când din aceeaşi reţea este alimentat şi iluminatul secţiei, se impune ,

fiind puterea transformatorului de alimentare a secţiei.

18

Pornirea directă se poate face numai pentru motoare cu puteri până la , pentru puteri mai mari fiind necesară pornirea indirectă.

Observaţie: Curentul nominal al motorului se poate determina cu relaţia:

4.4.1. Pornirea directă prin întreruptor (manuală)e - siguranţe fuzibilea - întreruptorPornirea şi oprirea se realizează manual prin acţionarea întreruptorului tripolar a.Metoda se aplică numai la motoare mici ( ) şi la frecvenţe reduse de

comandă.Se foloseşte de obicei un întreruptor pachet sau cu came tripolar. Dacă se foloseşte

un comutator-inversor, se poate realiza şi inversarea sensului de rotaţie.

Pornire cu întreruptor

19

4.4.2. Pornirea directă cu contactor (automată)Se utilizează la motoare de puteri mai mari de 2[KW] când pornirea - oprirea trebuie

realizată frecvent sau din mai multe locuri. e1- siguranţe fuzibile principale,

a - întreruptor principal, e2 - siguranţă fuzibilă pentru protecţia circuitului de comandă, e3- releu termic, b1- buton de oprire, b2- buton de pornire, C1- bobina contactorului de comandă, C11- contactele principale ale contactorului,

Pornirea directă cu contactor

20

C12- contact de automenţinere (de memorare) a comenzii de pornire.Pentru pornire se apasă pentru un timp scurt butonul b2, prin aceasta fiind alimentată

bobina C1. Ca urmare, prin închiderea contactelor C11 se realizează alimentarea motorului, iar prin închiderea contactului C12 motorul rămâne pornit şi după eliberarea butonului b2.

Oprirea se realizează prin apăsarea butonului b1, prin aceasta întrerupându-se alimentarea bobinei C1, ca urmare, se deschid contactele C11 oprind alimentarea motorului; prin deschiderea contactului C12 motorul rămâne oprit şi după eliberarea butonului b1.

În timpul mersului la apariţia unei suprasarcini releul e3 întrerupe alimentarea bobinei C1 determinând oprirea motorului.

4.4.3. Pornirea indirectăEste necesară pentru motoarele cu putere , la care socul de curent la pornire

este mare. Motoarele cu indusul în scurtcircuit pot fi pornite prin reducerea tensiunii în faza de pornire, aceasta realizându-se pe următoarele căi: pornirea Y – , prin introducerea în circuitul inductorului a unor rezistoare sau bobine de pornire, cu ajutorul autotransformatoarelor coborâtoare de tensiune U.

4.4.3.1. Pornirea Y – ,Metoda se poate aplica numai la motoarele electrice proiectate să funcţioneze, cu

înfăşurările inductorului legate în (dimensionate pentru acest mod de legare). La pornire înfăşurările se leagă în Y , apoi , după accelerarea mişcării, se comută pe . Ui - tensiunea de linie Uf - tensiunea pe înfăşurările motorului If - curentul prin înfăşurări

Pentru conexiunea Y putem scrie:

Pentru conexiunea avem:

Pornirea stea – triunghi

21

Din compararea curenţilor de linie absorbiţi pentru cele două tipuri de conexiuni, se obţine :

,

în care Z este impedanţa înfăşurărilorSe constată că curentul absorbit este de trei ori mai mic la conexiunea Y decât la

conexiunea .Deoarece la motoarele asincrone , rezultă:

.

Deci, momentul de pornire şi momentul critic Mcr vor fi de trei ori mai mici la pornirea Y faţă de funcţionarea în regim , deci şi puterea la pornire este de trei ori mai mică. De aceea, metoda se aplică la instalaţiile care nu necesită un cuplu mare la pornire, iar durata pornirii trebuie limitată la strictul necesar. Prin urmare comutarea Y – se recomandă să se facă automat.

Caracteristicile de funcţionare în regimurile Y –

22

La nivelul diagramelor caracteristicilor mecanice punctul de funcţionare pleacă din A, urcă pe curba 1 (funcţionare Y) până în punctul B când se comută pe caracteristica (se trece din B în C) de unde urcă mai departe până în punctul nominal de funcţionare D.

Operaţiunea de pornire Y – se poate realiza manual sau automat.

23