Actionari electrice
53
Maşini şi acţionări electrice 3. MA ŞINA ASINCRONĂ 3.1. GENERALITĂŢI Maşina asincronă este o maşină electrică rotativă, reversibilă de curent alternat iv (monofaza tă sau trifaza tă) la care viteza de rotaţie 2 n a rotorului, este diferită de viteza câmpului magnetic învârtitor statoric 1 n !a poate funcţiona în următoarele regimuri" - regimul de motor electric# - regimul de generator electric# - regimul de frână electromagnetică $a func ţ i on area în re gi m de motor , ma şina asincro nă realizează conversia energiei electrice (primită pe la bornele înfăşurării statorice) în energie mecanică transmisă pe la arbore maşinii de lucru acţionate %u nc ţ i onarea ca generator a ma ş inii as inc ron e se realizează pr in antrenarea rotorului di n e& terior ( cu o ma ş ină pr imar ă ) la o tu ra ţ i e suprasincronă, când maşina va transmite în reţeaua electrică pe la bornele înfăşurării statorice putere activă 'n maşină se produce deci, conversia puterii mecanice primită pe la a&, în putere electrică transmisă reţelei la care este conectată 'n regim de frână electro magnetică maşina asincro nă primeşte putere mecanică pe la arbore şi putere electrică activă pe la bornele înfăşurării statorice pe care le transformă în căldură în circuitul electric al rotorului, realizând însă frânarea maşinii de lucru acţionate 'n toate cele regimuri de funcţ ionare maşina absoarbe din reţ ea şi puterea reactivă necesară magnetizării circuit ului magnetic rebuie remarcat însă că regimul uzual al maşinii asincrone este cel de motor, regimurile de generator sau de frână electromagnetică fiind cu totul ocazionale Motorul asincron este motorul cel mai frecvent utilizat în acţionările ele ct ric e industriale datorit ă perf ormanţ elor sale" pr eţ de cost redus, constru cţie simplă şi robustă, fiabilitate ridicată, c*eltuieli de e&ploat are şi întreţ in ere mi ni me, ma nevr abi lit at e sim pl ă , sta bil ita te în funcţ io nar e, performanţe te*nice ridicate +
description
Actionari electrice
Transcript of Actionari electrice
Maini i acionri electrice
3. Maina asincron
3. MAINA ASINCRON
3.1. GENERALITI
Maina asincron este o main electric rotativ, reversibil de curent alternativ (monofazat sau trifazat) la care viteza de rotaie a rotorului, este diferit de viteza cmpului magnetic nvrtitor statoric .
Ea poate funciona n urmtoarele regimuri:
regimul de motor electric;
regimul de generator electric;
regimul de frn electromagnetic.
La funcionarea n regim de motor, maina asincron realizeaz conversia energiei electrice (primit pe la bornele nfurrii statorice) n energie mecanic transmis pe la arbore mainii de lucru acionate.
Funcionarea ca generator a mainii asincrone se realizeaz prin antrenarea rotorului din exterior ( cu o main primar) la o turaie suprasincron, cnd maina va transmite n reeaua electric pe la bornele nfurrii statorice putere activ. n main se produce deci, conversia puterii mecanice primit pe la ax, n putere electric transmis reelei la care este conectat.
n regim de frn electromagnetic maina asincron primete putere mecanic pe la arbore i putere electric activ pe la bornele nfurrii statorice pe care le transform n cldur n circuitul electric al rotorului, realiznd ns frnarea mainii de lucru acionate.
n toate cele 3 regimuri de funcionare maina absoarbe din reea i puterea reactiv necesar magnetizrii circuitului magnetic.
Trebuie remarcat ns c regimul uzual al mainii asincrone este cel de motor, regimurile de generator sau de frn electromagnetic fiind cu totul ocazionale.
Motorul asincron este motorul cel mai frecvent utilizat n acionrile electrice industriale datorit performanelor sale: pre de cost redus, construcie simpl i robust, fiabilitate ridicat, cheltuieli de exploatare i ntreinere minime, manevrabilitate simpl, stabilitate n funcionare, performane tehnice ridicate.
Motoarele asincrone se construiesc pentru o gam foarte larg de puteri (de la ordinul wailor pn la ordinul zecilor de MW) pentru tensiuni joase (sub 500 V) i tensiuni medii ( 3 kV; 6 kV; 10 kV) cu viteze de sincronism (la frecvena de 50 Hz) de: 500; 600; 750; 1000; 1500 sau 3000 rot/min, n funcie de numrul perechilor de poli p.
ntreprinderile constructoare de maini asincrone din Romnia ( din Craiova, Bucureti, Timioara, Piteti, Scele) acoper ntreaga gam de motoare asincrone necesare economiei romneti ct i pentru export.
Mrimile caracteristice nominale ale motoarelor asincrone sunt nscrise pe plcua indicatoare fixat pe carcasa mainii. Acestea sunt:
conexiunea de lucru , Y, /Y;
tensiunea nominal (de linie) n V;
curentul nominal (de linie) n A;
puterea nominal, n kW;
viteza de rotaie nominal (a rotorului) n rot/min;
randamentul nominal;
factorul de putere nominal ();
frecvena nominal, n Hz.
3.2. ELEMENTELE CONSTRUCTIVE
ALE MAINII ASINCRONE
Orice main asincron construit pentru frecvena industrial, cuprinde dou elemente de baz: statorul i rotorul.
a) Statorul constituie partea fix a mainii asincrone, are rolul de inductor i se compune din carcas, circuitul magnetic i circuitul electric (nfurarea statoric).
Carcasa mainii se execut fie prin turnare din aluminiu sau font, fie din tabl de oel, fiind de regul prevzut cu nervuri longitudinale pentru mrirea suprafeei de rcire prin radiaie. Ea este prevzut cu tlpi pentru fixare, inel pentru ridicare, cutia de borne i scuturile laterale n care se fixeaz lagrele cu rostogolire pe care se sprijin arborele rotorului.
Ea reprezint n acelai timp suportul miezului feromagnetic al statorului mpreun cu nfurarea de excitaie, asigur protecia mpotriva electrocutrii prin atingere direct, protecia mpotriva ptrunderii corpurilor strine i protecia mecanic.
La maina asincron cu rotorul bobinat, unul din scuturile frontale susine portperiile, mpreun cu periile de contact i dispozitivul de scurtcircuitare a inelelor la ridicarea periilor.
Circuitul feromagnetic are o form cilindric (coroan cilindric) i se execut din tole tanate din tabl silicoas de 0,5 mm grosime, laminat la cald sau la rece, izolate ntre ele cu o pelicul de lac izolant sau printr-un strat de oxizi. Circuitul magnetic statoric este prevzut cu crestturi longitudinale (orientate dup generatoare) n care se introduc conductoarele nfurrii statorice. n fig. 3.1. este prezentat o seciune longitudinal printr-un motor asincron cu rotorul bobinat, iar n fig. 3.2 sunt prezentate formele uzuale ale crestturilor statorice.1 arbore; 2 miezul statoric; 3 nfurarea rotoric; 4 circuitul magnetic statoric; 5 nfurarea statoric; 6 carcasa; 7 scuturile; 8 ventilator; 9 capacul ventilatorului; 10 inele de contact; 11 dispozitivul de ridicare al periilor i scurtcircuitare a nfurrii rotorului; 12 maneta dispozitivului 11.nfurarea statoric, monofazat sau trifazat este o nfurare distribuit uniform n crestturile statorice i se execut din conductor de cupru izolat cu email, bumbac, hrtie, fibr de sticl, etc. n cazul mainilor asincrone trifazate (cele mai rspndite de altfel), cele 3 nfurri sunt identice (ca numr de bobine, numr de spire i diametru al conductoarelor) i decalate n spaiu cu grade una fa de alta i ocup acelai numr de crestturi (p este numrul de perechi de poli). n consecin, impedanele celor 3 nfurri sunt identice, constituind pentru reeaua de alimentare un receptor trifazat echilibrat. n condiiile alimentrii cu un sistem trifazat simetric de tensiuni, curenii de faz statorici vor forma i ei un sistem trifazat simetric.
nfurarea trifazat statoric are toate capetele nfurrilor de faz scoase la cutia de borne, ceea ce face posibil conectarea acestora n stea (Y) sau triunghi () dup necesiti.
b) Rotorul este partea mobil a mainii asincrone i are de regul rolul de indus, fiind alctuit din: arborele mainii, miezul (circuitul magnetic) rotoric i nfurarea rotoric.
Arborele (axul) mainii este confecionat din oel laminat sau forjat i se rotete n lagrele cu rostogolire (sau alunecare) fixate pe scuturile portlagre. Pe el sunt fixate miezul rotoric cu nfurarea rotoric, ventilatorul i cele 3 inele colectoare la mainile cu rotorul bobinat.
Miezul feromagnetic rotoric, este cu poli necai (ca i cel statoric i se execut din tole de oel electrotehnic de 0,5 mm grosime, izolate sau neizolate datorit pierderilor reduse n fier determinate de valoarea mic a frecvenei curenilor rotorici. n crestturile circuitului magnetic rotoric, orientate dup generatoare sau puin nclinate, se introduce nfurarea rotoric, evident distribuit uniform i realizat pentru acelai numr de poli i acelai numr de faze ca i cea statoric.Din punctul de vedere al nfurrii rotorice se deosebesc dou variante constructive de motoare asincrone trifazate:
- cu rotorul bobinat;
- cu rotorul n scurtcircuit.
La motoarele asincrone cu rotorul bobinat, bobinele nfurrii trifazate rotorice conectate n stea se dispun n crestturile rotorului, neutrul fiind realizat n interior, iar celelalte trei capete libere fiind legate la cele trei inele colectoare solidarizate cu arborele, dar izolate att ntre ele, ct i fa de acesta. Pe inele calc trei perii confecionate din grafit sau bronz grafitat, fixate n portperiile de pe armtura statoric i conectate la o cutie de borne rotorice. Prin intermediul bornelor rotorice ale cablurilor de legtur borne-perii i al contactului alunector, perii-inele colectoare devine posibil conectarea n exteriorul motorului a unor rezistene variabile R, utilizate la pornirea i modificarea vitezei de rotaie a motorului asincron, aa cum rezult din fig. 3.3.
nfurarea rotoric a mainii asincrone cu rotorul bobinat realizat cel mai des din conductor de cupru izolat se fixeaz n crestturi cu ajutorul unor pene izolatoare din pertinax, textolit, sau lemn de fag fiert n ulei de in.
n cazul mainilor asincrone cu rotorul n scurtcircuit, nfurarea rotoric este realizat din bare de cupru sau aluminiu, aezate neizolate cte una n fiecare cresttur rotoric i legate ntre ele la capete prin intermediul unor inele metalice circulare de scurtcircuitare, rezultnd astfel tot o nfurare nchis. Inelele de scurtcircuitare sunt prevzute cu nite aripioare cu rol de ventilaie. ntruct ansamblul format din conductoarele rotorice n form de bare i inele de scurtcircuitare are forma unor colivii; motoarele asincrone cu rotorul n scurtcircuit se mai numesc i motoare cu rotor n colivie.La motoarele asincrone cu rotorul n scurtcircuit se realizeaz n mod automat adaptarea numrului de poli rotorici la numrul de poli statorici.
Spaiul liber rmas ntre miezul feromagnetic al rotorului i cel al statorului reprezint ntrefierul care la maina asincron are o lrgime constant i care este de preferat s fie ct mai redus n vederea obinerii unui curent de magnetizare ct mai mic i a unui factor de putere ct mai ridicat. Valorile uzuale ale ntrefierului sunt cuprinse ntre 0,1 (0,8 mm la motoarele de putere redus i medie, depind 1 mm la motoarele de puteri mari.
n schemele electrice mainile asincrone se reprezint prin semnele convenionale prezentate n fig. 3.4.
3.3. CMPUL MAGNETIC N NTREFIERUL
MAINII ASINCRONE
Considerm o main asincron monofazat a crei nfurare de excitaie (distribuit uniform n crestturile circuitului magnetic statoric) cu 2p poli necai, se alimenteaz de la o surs de tensiune alternativ sinusoidal de pulsaie .
Va lua natere un cmp magnetic ale crui linii se vor nchide prin miezul feromagnetic statoric i miezul rotoric trecnd de dou ori prin ntrefier. Valoarea instantanee a induciei magnetice n ntrefier, ntr-un punct de coordonat geometric i la momentul t, va fi:
(3.1)
unde: valoarea maxim a induciei magnetice; p numrul perechilor de poli; unghiul geometric msurat din axa de simetrie a unui pol.
Cmpul magnetic dat de relaia (3.1) se numete cmp magnetic alternativ heteropolar.
n cazul mainii asincrone trifazate alimentate la un sistem trifazat simetric de tensiuni de pulsaie 1, dac:
(3.2)
sunt valorile instantanee ale curenilor prin cele trei faze ale nfurrii statorice (sistem trifazat simetric), atunci valorile instantanee ale induciilor magnetice n ntrefier la momentul t, n punctul de coordonat geometric (determinate de cele trei nfurri) vor fi:
(3.3)
Valoarea induciei instantanee rezultante n ntrefier, n punctul de coordonat geometric , la momentul t va fi:
(3.4)
Din analiza relaiei (3.4) se poate constata ca amplitudinea induciei magnetice rezultante n ntrefier este constant si de ori mai mare dect amplitudinea induciei magnetice corespunztoare unei singure faze.
Mai mult, inducia magnetic are valoarea maxim (egal cu ) la momente de timp diferite, n puncte de coordonat geometric diferite, deci ea se deplaseaz (rotete) de-a lungul ntrefierului ntr-un sens determinat de succesiunea fazelor.
Un astfel de cmp magnetic se numete cmp magnetic nvrtitor circular. Dac este pulsaia tensiunii de alimentare i p este numrul perechilor de poli, se demonstreaz simplu c viteza unghiular a cmpului magnetic nvrtitor, numit i vitez unghiular de sincronism, este:
(3.5)
Cum: i , rezult c:
sau (3.6)
unde: - reprezint viteza de rotaie de sincronism, exprimat n rot/min; - frecvena tensiunii de alimentare i a curenilor prin nfurrile statorice.
Aadar, potrivit relaiei (3.6), viteza de rotaie de sincronism , este proporional cu numrul perechilor de poli p.
Deoarece frecvena industrial n Romnia este de 50 Hz, iar , rezult urmtoarele viteze de rotaie de sincronism posibile:
Trebuie remarcat faptul c preul de cost i gabaritul mainii cresc odat cu creterea numrului de perechi de poli, motiv pentru care nu se construiesc maini asincrone cu viteze de sincronism mai mici de 500 rot/min.
3.4. PRINCIPIUL DE FUNCIONARE
AL MOTORULUI ASINCRON. ALUNECAREA
Dac nfurarea trifazat statoric a unei maini asincrone se alimenteaz cu un sistem trifazat simetric de tensiuni de frecven , prin nfurri se va stabili un sistem trifazat simetric de cureni de aceeai frecven. Va lua natere un cmp magnetic nvrtitor, care se va roti cu viteza de rotaie (de sincronism):
,
ntr-un sens determinat de succesiunea fazelor.
Liniile cmpului magnetic se nchid prin ntrefier i miezul rotoric, nlnuind conductoarele nfurrii rotorice. Dac rotorul este imobil () fa de stator, n nfurarea rotoric se va induce, conform legii induciei electromagnetice, un sistem trifazat simetric de tensiuni electromotoare de pulsaie:
(3.7)respectiv de frecven:
(3.8)
Dac nfurarea rotoric este nchis, prin aceasta se va stabili un sistem trifazat simetric de cureni de frecven , cureni care vor determina i ei un cmp magnetic nvrtitor care se va roti n acelai sens cu cmpul magnetic nvrtitor statoric cu viteza unghiular:
(3.9)
Prin compunerea celor dou cmpuri magnetice nvrtitoare, se obine cmpul magnetic rezultant din main. Asupra conductoarelor rotorice parcurse de cureni i aflate n cmpul magnetic rezultant vor aciona fore electromagnetice care acionnd perechi, determin cupluri electromagnetice elementare, prin a cror compunere se obine un cuplu electromagnetic rezultant.
Dac cuplul electromagnetic rezultant (care este un cuplu activ) este mai mare dect cuplul rezistent, rotorul este pus n micare i accelerat pn la egalitatea cuplurilor. Presupunnd c rotorul se rotete cu viteza de rotaie constant n sensul cmpului magnetic nvrtitor, frecvena tensiunii electromotoare indus ntr-o faz rotoric este:
(3.10)
Notnd cu n diferena dintre viteza cmpului magnetic nvrtitor statoric i viteza de rotaie a rotorului i raportnd-o la viteza de rotaie a cmpului magnetic nvrtitor , se obine mrimea notat cu i numit alunecare:
,
sau n procente:
(3.11)
Frecvena f a curenilor indui n rotor de cmpul magnetic nvrtitor, cnd rotorul se rotete cu viteza de rotaie , se poate exprima n funcie de alunecarea astfel:
,
(3.12)
deci frecvena curenilor indui n rotor este proporional cu alunecarea i cu frecvena tensiunii de alimentare.
La funcionarea n regim de motor, viteza de rotaie a rotorului , nu poate atinge viteza de sincronism (de unde provine de altfel i denumirea de main asincron). ntradevr dac: , rezult c alunecarea devine nul, frecvena de asemenea, ceea ce nseamn tensiuni electromotoare induse nule, cureni rotorici nuli i dispariia cuplului electromagnetic.
Alunecarea evideniaz rmnerea n urm a rotorului fa de cmpul magnetic nvrtitor statoric, pentru motoarele asincrone uzuale, alunecarea nominal oscilnd n jurul valorii de 4(5 %.
Dac este valoarea efectiv a tensiunii electromotoare induse ntr-o faz rotoric n condiiile rotorului imobil (), valoarea efectiv a acesteia n condiiile n care rotorul se rotete cu viteza , va fi dat de relaia:
(3.13)Dac i sunt rezistena, respectiv inductivitatea de dispersie a unei faze rotorice, valoarea efectiv a curentului rotoric este dat de relaia:
,
(3.14)
i innd seama de relaiile (3.12) i (3.13):
(3.15)
Cele trei regimuri de funcionare ale mainii asincrone se pot stabilii dup valorile alunecrii :
regimul de motor, cnd , rezultnd ;
regimul de generator, cnd (maina este antrenat din exterior cu ajutorul unui motor primar), deci ;
regimul de frn electromagnetic, pentru care , deci .
3.5. MODELUL MATEMATIC.
SCHEMA ECHIVALENT I DIAGRAMA
FAZORIAL A MOTORULUI ASINCRON
Considerm o main asincron cu rotorul n scurtcircuit, a crei nfurare trifazat statoric se alimenteaz cu un sistem trifazat simetric de tensiuni de frecven , care funcioneaz n regim staionar , nu are pierderi n fier, circuitul magnetic este liniar, astfel nct cmpul magnetic din ntrefier are o variaie sinusoidal.
Vom adopta urmtoarele notaii:
- valoarea instantanee a tensiunii unei faze; - valoarea instantanee a curentului prin faza de referin; - valoarea instantanee a curentului prin faza rotoric omoloag; - rezistenele n curent alternativ ale fazelor statoric, respectiv rotoric;
- reactanele de dispersie ale fazelor statoric i rotoric corespunztoare inductivitilor de dispersie , respectiv i vom presupune c rotorul se rotete cu viteza de rotaie , creia i corespunde alunecarea dat de relaia (3.11).
Aplicnd legea induciei electromagnetice pentru circuitul unei faze statorice, respectiv rotoric se va obine:
(3.16)
(3.17)
unde: i sunt fluxurile totale ale cmpului magnetic nvrtitor rezultant din main.
n ecuaia (3.16), corespunztoare circuitului statoric, asocierea sensurilor pozitive ale tensiunilor i curenilor s-a fcut dup convenia de la receptoare, iar mrimile electrice au pulsaia , n timp ce n ecuaia (3.17) alegerea sensurilor de referin s-a fcut dup convenia corespunztoare laturilor generatoare, iar mrimile electrice au pulsaia .
Apelnd la reprezentarea n complex simplificat a mrimilor sinusoidale, relaiile (3.16) i (3.17) devin:
(3.16)
(3.17)
Dac n relaia (3.17) nlocuim:, modelul (3.17) devine:
, (3.17)
care corespunde unei maini asincrone echivalente cu rotorul fix fa de stator, n care mrimile electrice din stator ar avea aceeai pulsaie , ca i cele din stator.
Fluxurile magnetice totale i se pot exprima n funcie de fluxul fascicular util prin relaiile:
(3.18)
n care: ,- sunt numerele de spire ale unei nfurri de faz statoric, respectiv rotoric; - factorii de nfurare (subunitari) care in seama de tipul nfurrii.
Imaginile n complex simplificat ale tensiunilor electromotoare induse de fluxul util n fazele statorice respectiv rotorice au expresiile:
(3.19)
Ele sunt considerate n faz, iar raportul lor este:
.
(3.20)
Atand relaiilor (3.16) i (3.17) ecuaia solenaiilor:
(3.21)
unde: este curentul de magnetizare i innd seama de relaiile (3.18) i (3.19) se va obine modelul:
(3.22)
care reprezint modelul matematic al motorului asincron n regim cvasistaionar.
Pe baza modelului (3.22), n care s-a notat cu i , reactanele de dispersie ale celor dou nfurri, se poate construi schema echivalent prezentat n figura 3.5:
Diagrama fazorial corespunz-toare modelului (3.22) este prezentat n fig. 3.6. Considernd cunoscut curentul i alunecarea s, se construiete fazorul i n cuadratur cu acesta fazorul . Unind extremitatea fazorului cu originea sistemului de axe de coordonate, se determin fazorul care nchide poligonul astfel format.n cuadratur i defazat fa de se construiete fazorul , iar n faz cu se construiete fazorul . n faz cu fluxul util se construiete fazorul curentului de magnetizaie , care compus cu fazorul: , determin fazorul curentului primar .Dac la fazorul se adun fazorul (n faz cu ) i fazorul (n cuadratur cu ) se obine fazorul , care nchide conturul poligonal.
Din diagrama fazorial rezult i defazajele dintre mrimi ( reprezint unghiul de defazaj dintre tensiunea la bornele nfurrii primare i curentul primar).
3.6. MODELUL MATEMATIC, SCHEMA ECHIVALENT I DIAGRAMA FAZORIAL A MOTORULUI ASINCRON CU REDUCEREA LA STATOR A MRIMILOR ROTORICE
Ca i n cazul transformatorului, pentru a putea realiza o analiz comparativ a mrimilor electrice primare cu cele secundare, este necesar raportarea nfurrilor.
n acest scop, n locul nfurrii rotorice reale, se consider o nfurare rotoric echivalent care are acelai numr de spire (de aceeai seciune) acelai numr de faze i acelai factor de nfurare. Prin raportarea nfurrilor rmn ns neschimbate puterile vehiculate, pierderile de putere i solenaia de magnetizare. Mrimile rotorice raportate la stator se vor nota cu exponentul ( `).
n aceste condiii, tensiunea electromotoare rotoric raportat la stator va fi:
(3.23)
Puterea aparent corespunztoare rotorului echivalent este aceeai cu puterea aparent corespunztoare rotorului real:
de unde rezult:
, (3.24)
iar din condiiile de conservare a pierderilor de putere activ i reactiv se obine:
(3.25)
(3.26)
innd seama de modelul (3.22) i condiiile raportrii, modelul matematic al motorului asincron cu mrimile rotorice raportate la stator este:
(3.27)
Cu ajutorul ecuaiilor (3.27) se poate construi schema echivalent prezentat n fig. 3.7 i diagrama fazorial prezentat n fig. 3.8.3.7. PIERDERILE DE PUTERE I RANDAMENTUL
MOTORULUI ASINCRON
Dac este puterea util a motorului, adic puterea transmis pe la arbore mainii de lucru, iar - puterea electric activ absorbit de motorul trifazat pe la bornele nfurrii statorice, randamentul al motorului asincron este definit de relaia:
(3.28)
n care: - reprezint pierderile totale care au loc n motor n procesul conversiei electromecanice a energiei.
Puterea activ absorbit este dat de relaia:
(3.29)
i este transformat parial n pierderi n circuitul statoric i pierderi n circuitul rotoric :
(3.30)
n circuitul statoric au loc pierderi n nfurri (Joule) - i pierderi n miezul feromagnetic - :
(3.31)
Pierderile prin efect Joule din stator sunt proporionale cu rezistena a unei faze a nfurrii i cu ptratul valorii efective a curentului statoric:
, (3.32)
iar pierderile n miez, sunt determinate de fenomenul de histerezis (pH) i de curenii turbinari (Foucault) - :
(3.33)
Ambele categorii de pierderi n fier ( i ) sunt dependente de frecvena i valoarea maxim a induciei electromagnetice .
Puterea transferat din stator n rotor prin intermediul cmpului electromagnetic, reprezint puterea electromagnetic i se noteaz cu .
. (3.34)
Puterea electromagnetic primit de rotor este transformat parial n pierderi Joule, i n pierderi prin frecare i ventilaie, numite i pierderi mecanice, (, iar diferena se transmite arborelui sub form de putere util , adic:
(3.35)
Puterea mecanic transmis rotorului () este dat de relaia:
, (3.36)
iar pierderile Joule din rotor se calculeaz cu una din relaiile:
(3.37)
Circulaia puterilor i pierderile de putere ce au loc n motor sunt evideniate ntr-un mod foarte sugestiv n diagrama bilanului de puteri, prezentat n fig. 3.9.Pierderile n miezul feromagnetic rotoric nu au fost luate n considerare datorit valorilor reduse ale acestora (valori determinate de frecvena foarte mic a curenilor din rotor).
Unele din pierderile de putere menionate mai sus pierderile mecanice i pierderile n fier sunt pierderi constante (putnd fi determinate din ncercarea n gol a motorului asincron) n timp ce altele pierderile Joule variaz substanial cu ncrcarea motorului.
Dependena dintre randamentul motorului i ncrcarea acestuia, exprimat prin puterea util sau factorul de ncrcare ,
sau ,
ridicat n condiiile meninerii la valori constante a parametrilor: i , reprezint caracteristica randamentului.
Caracteristica randamen-tului poate fi determinat analitic sau experimental i graficul ei calitativ este prezentat n fig. 3.10.
Ea evideniaz modul n care se modific randamentul motorului la modificarea ncrcrii acestuia n condiiile precizate.
Astfel, la funcionarea n gol (randamentul motorului este nul .
Cu creterea ncrcrii, randamentul crete pn la valoarea (corespunztoare unei ncrcri (, dup care ncepe s scad pn la valoarea corespunztoare puterii nominale .
3.8. MOMENTUL CUPLULUI ELECTROMAGNETIC.
CARACTERISTICA MECANIC
A MOTORULUI ASINCRONExpresiile puterilor electromagnetic i mecanic n funcie de momentul cuplului electromagnetic au forma:
i , (3.38)
i fiind vitezele unghiulare ale cmpului magnetic nvrtitor respectiv rotorului. Potrivit relaiei (3.36),
,
adic:
sau .
Cum ns:
, rezult:
i . (3.39)
Conform schemei echivalente prezentat n fig. 3.7, se poate calcula impedana echivalent a fazei motorului asincron:
(3.40)
n care:
i . (3.41)
Relaia (3.40) poate fi scris i sub forma:
(3.42)
i avnd n vedere c considerm c astfel nct:
(3.43)
Evident c n urma simplificrilor avute n vedere, valoarea efectiv a curentului va fi:
(3.44)
nlocuind valoarea curentului din relaia (3.44) n relaia (3.39) se obine:
(3.45)
Dar numrul perechilor de poli) astfel nct:
. (3.46)Expresia momentului cuplului electromagnetic dat de relaia (3.46) evideniaz faptul c momentul cuplului variaz proporional cu numrul perechilor de poli , cu rezistena circuitului rotoric , cu ptratul tensiunii de alimentare i invers proporional cu frecvena .
De asemenea, relaia obinut arat c la tensiune i frecven constante i la parametri constani ai celor dou nfurri, momentul cuplului este funcie numai de alunecare.
Vom reprezenta grafic funcia: n condiiile meninerii la valori constante a tuturor celorlalte mrimi.
Se observ c graficul funciei intersecteaz axele n origine: i are asimptote orizontale la , axa absciselor (). Valorile extreme ale funciei se obin pentru valorile lui care anuleaz derivata nti.
Astfel, pentru se obine:
(3.47)
unde este alunecarea corespunztoare valorilor extreme ale momentului i se numete alunecare critic.
Introducnd n relaia (3.46) valorile alunecrii critice (date de 3.47) se obin valorile extreme ale momentului cuplului:
. (3.48)
n care: este cuplul maxim numit i cuplu critic sau de rsturnare.
n relaiile (3.47) i (3.48) semnul plus corespunde funcionrii n regim de motor, iar semnul minus corespunde regimului de generator.
Reprezentarea grafic a funciei , n condiiile precizate, este prezentat n fig. 3.11.
O analiz atent a relaiilor (3.46), (3.47) i (3.48) i a caracteristicii cuplu alunecare permite obinerea unor concluzii importante.
a) momentul cuplului electromagnetic variaz ptratic cu tensiunea de alimentare;
b) alunecarea critic variaz direct proporional cu rezistena rotoric i nu depinde de tensiunea de alimentare;
c) cuplul critic nu depinde de rezistena rotoric, dar variaz proporional cu ptratul tensiunii de alimentare , liniar cu numrul perechilor de poli i invers proporional cu frecvena ;
d) cuplul critic corespunztor regimului de generator este mai mare dect cel corespunztor funcionrii n regim de motor ;
e) punctul A(1, ) este punctul corespunztor pornirii, pornire care este posibil numai n condiiile n care momentul cuplului dezvoltat de motor la pornire este mai mare dect cuplul rezistent;
f) punctul B separ caracteristica corespunztoare funcionrii n regim de motor n dou zone:
zona de funcionare stabil OB;
zona de funcionare instabil BA.
g) la alunecare , momentul cuplului este zero, adic cuplul devine nul dac viteza rotorului ar atinge viteza de sincronism (a cmpului magnetic nvrtitor) ceea ce explic denumirea de main asincron.
Raportul , n care este momentul cuplului nominal, definete capacitatea de suprancrcare a motorului asincron i pentru mainile uzuale este cuprins ntre .
Raportul este o mrime fixat prin norme la motorul cu rotorul n scurtcircuit.
n numeroase aplicaii se utilizeaz raportul dintre cuplul i cuplul critic , raport ce se obine prin mprirea relaiei (3.46) la relaia (3.48):
(3.49)
Dar, din (3.49) rezult c: astfel nct:
(3.50)
relaie utilizat frecvent n studiul acionrilor electrice.
La mainile de puteri medii i mari, raportul astfel c n mod frecvent se utilizeaz forma simplificat:
, (3.51)
cunoscut sub denumirea de relaia lui Kloss.--3.1
Pornind de la caracteristica cuplu alunecare i innd seama de relaia de definiie a alunecrii se poate determina caracteristica mecanic, a motorului asincron.
Caracteristica mecanic exprim dependena dintre viteza de rotaie a motorului i momentul cuplului electromagnetic cnd parametrii sunt meninui constani i poate fi construit analitic sau experimental.
n fig. 3.12 este prezentat graficul calitativ al caracteristicii mecanice naturale pentru un motor dat (la constante). Caracteristica mecanic natural este caracteristica obinut pentru parametrii nominali i fr rezistene sau reactane suplimentare n circuitul statoric i rotoric.
n fig. 3.12, reprezint viteza de sincronism, - viteza de rotaie nominal, corespunztoare alunecrii nominale,
i momentului cuplului nominal este viteza de rotaie corespunztoare cuplului critic i alunecrii critice:
.
Din analiza figurii 3.12 se poate observa c motorul asincron are o caracteristic mecanic natural dur, viteza de rotaie scznd puin cu sarcina (cuplul).
Modificnd cel puin unul din parametrii: , se obin caracteristicile mecanice artificiale despre care vom discuta ceva mai trziu.
3.9. PORNIREA MOTOARELOR ASINCRONE
TRIFAZATE
Pornirea este procesul de conectare a motorului asincron trifazat la reeaua trifazat de alimentare i de cretere a vitezei de rotaie a acestuia pn la valoarea corespunztoare sarcinii de la arbore. Este un proces tranzitoriu de scurt durat caracterizat n principal prin suprasolicitri termice i mecanice considerabile, cu efecte negative att asupra motorului de acionare i mainii de lucru acionate ct i asupra aparatelor de conectare (comutare), protecie i msur din amonte. --4.1--
Valorile ridicate ale curentului de pornire (determinate de valoarea mare a frecvenei rotorice n condiiile rotorului imobil) pot determina cderi de tensiune nsemnate care perturb i funcionarea altor consumatori alimentai din aceeai surs de alimentare.
Aprecierea condiiilor de pornire la un motor asincron trifazat se face cu ajutorul rapoartelor i , duratei pornirii , adic a timpului scurs din momentul conectrii, pn la atingerea vitezei de regim staionar, variaia n timp a curentului de pornire i fineea pornirii, caracterizat prin .
Pentru ca pornirea s fie posibil, este necesar ca momentul cuplului de pornire dezvoltat de motor s fie mai mare dect cuplul rezistent , dar nu foarte mare pentru a nu produce ocuri dinamice duntoare transmisiilor. De asemenea, curentul de pornire absorbit de un motor pe durata pornirii, trebuie s fie mai mic dect durata maxim admis de nclzirea nfurrilor i reeaua de alimentare.
Fa de cele precizate, adoptarea unei metode de pornire a motoarelor asincrone este determinat de:
tipul constructiv al motorului (cu rotor n scurtcircuit sau bobinat);
puterea motorului electric de acionare;
puterea reelei la care este conectat motorul;
cuplul static rezistent al mainii de lucru;
limitele de timp impuse pornirii.
Toate metodele de pornire (indiferent de metoda adoptat) urmresc n final reducerea curentului de pornire sau mai exact a efectelor negative ale acestuia.
--5.1--
3.9.1. Pornirea prin conectare direct
Este cea mai simpl i sigur metod de pornire i const n conectarea direct la reeaua trifazat a nfurrii statorice, la tensiune i frecven nominal, fr rezistene sau reactane suplimentare n circuitul statoric sau rotoric.
Dei durata pornirii este redus, pornirea prin conectare direct are urmtoarele dezavantaje:
pornirea este brusc, determinnd ocuri dinamice nsemnate n elementele cinematice ale transmisiei;
efectul termic i electrodinamic al curentului asupra nfurrii este considerabil;
valoarea ridicat a curentului absorbit din reea, determin cderi de tensiune importante care perturb funcionarea i a altor consumatori;
curentul de pornire determin i suprasolicitarea (termic i electrodinamic) a aparatelor de conectare, protecie i msurare nseriate cu motorul asincron.
Din aceste considerente, aceast metod de pornire se aplic n cazul motoarelor cu puteri nominale reduse care pornesc n sarcin i a unor motoare de puteri medii care pornesc n gol, fiind necesar i respectarea condiiei: din puterea transformatorului care alimenteaz reeaua.
Pornirea motoarelor asincrone prin conectare direct se aplic motoarelor asincrone cu rotorul n scurtcircuit care acioneaz ventilatoare, pompe, polizoare, maini unelte de prelucrare prin achiere etc. ale cror puterei nu depesc de 10 kW.
Pentru mbuntirea condiiilor de pornire prin conectare direct la reea se construiesc motoare asincrone cu rotorul n scurtcircuit cu bare nalte sau cu dubl colivie.
n fig. 3.13a este prezentat schema electric pentru comanda automatizat a pornirii directe ntr-un singur sens (unidirecional), iar n fig. 3.13b, schema pentru pornirea n ambele sensuri (bidirecional).6.1
Pentru comanda pornirii automate unidirecionale se procedeaz astfel: se nchide ntreruptorul tripolar Q1 i se apas butonul de pornire S1 (normal deschis cu revenire). ntruct toate contactele nseriate cu acesta (F3, F4, S2) sunt contacte normal nchise, se va alimenta bobina contactorului K1, astfel nct contactele sale i vor schimba starea: se nchide instantaneu contactul K1 (de automeninere) din circuitul 3 i contactele principale K1 din circuitul de for al motorului i motorul pornete ntr-un sens determinat de succesiunea fazelor.Comanda opririi motorului se realizeaz prin acionarea butonului de oprire S2 (care este un contact normal nchis cu revenire) din circuitul 2. Bobina contactorului K1 pierde alimentarea, contactoarele sale se deschid, motorul se oprete fiind pregtit pentru o nou pornire.
7.1
n cazul pornirii n ambele sensuri, n comparaie cu schema precedent mai apare un contactor K2 (cu contactele asociate) pentru cellalt sens de funcionare i o interblocare a contactoarelor pentru evitarea manevrelor greite de nchidere simultan a contactelor principale (K1 i K2) care ar conduce la scurtcircuitarea reelei de alimentare.
Din analiza atent a schemei se poate constata c pornirea se poate realiza ntr-un sens sau n altul dup cum se acioneaz butonul de pornire S1 sau S3, iar schimbarea sensului de rotaie nu se poate realiza dect dup acionarea butonului de oprire S2, datorit contactelor de interblocare normal nchise K1 i K2 din circuitele 3 i 5.
n afara funciilor de comand automat a pornirii i opririi impuse, schemele electrice prezentate mai sus mai asigur:
protecia la scurtcircuit a motorului asincron M, prin releele maximale de curent F3 i siguranele fuzibile cu mare putere de rupere (MPR), F1;
protecia la supracurent (suprasarcin i funcionarea n dou faze) a motorului electric M prin blocul de relee termice F4;
protecia la scurtcircuit a schemei de comand prin siguranele fuzibile F2.
Astfel, prin prezena contactului F3 al releului maximal de curent n circuitul 2 i a siguranelor fuzibile F1 n circuitul de for se realizeaz deconectarea de la reea i oprirea motorului la apariia unui scurtcircuit, iar prezena contactului F4 n circuitul 2 (n serie cu bobina contactorului K1) asigur protecia (prin deconectare de la reea) motorului M la apariia supracurenilor determinai de eventualele suprasarcini sau funcionarea n dou faze.
8.1
3.9.2. Pornirea cu comutator stea - triunghi
Pornirea cu comutator stea - triunghi (Y - ) are drept scop reducerea curentului absorbit de motorul asincron pe perioada pornirii, mai concret a efectelor negative ale acestuia. Metoda presupune utilizarea unui aparat special, numit comutator stea triunghi, cu acionare manual sau automat care are trei poziii:
poziia O corespunztoare nfurrii statorice nealimentate;
poziia Y corespunztoare conectrii n Y a nfurrii statorice i alimentrii acesteia n aceast conexiune;
poziia corespunztoare conectrii n a nfurrii trifazate statorice i alimentrii acesteia cu aceeai tensiune de linie.
Trebuie precizat faptul c metoda se poate aplica numai dac sunt ndeplinite urmtoarele condiii:
la placa de borne statorice a motorului asincron trifazat sunt scoase toate cele ase capete ale nfurrii statorice;
tensiunea de linie a reelei este egal cu tensiunea nominal de faz a motorului (conexiunea de lucru a motorului este conexiunea ).
Metoda const n conectarea pentru nceput a nfurrii statorice n Y i trecerea ulterioar din Y n n apropierea vitezei de rotaie nominale. Vom arta n continuare c prin utilizarea acestei metode curentul de pornire se reduce de 3 ori.
ntr-adevr, curentul de pornire n conexiunea Y va fi:
, (3.52)
iar pentru conexiunea triunghi ():
, (3.53)
astfel nct:
... . ... (3.54)
9.1
Deoarece la pornire motorul este conectat n stea, tensiunea de faz a motorului va fi:
, (3.55)
iar raportul dintre cuplul de pornire i cuplul nominal este:
. (3.56)
Din analiza relaiilor (3.54) i (3.56) se observ c odat cu reducerea de trei ori a curentului de pornire, cuplul de pornire se reduce de acelai numr de ori, ceea ce n cele mai multe cazuri constituie un mare dezavantaj.
Din aceste considerente metoda poate fi utilizat doar n cazul pornirilor uoare (n gol sau cu sarcin redus).n fig. 3.14 este prezentat caracteristica cuplu - alunecare, la pornirea cu comutator stea - triunghi.
La pornirea cu comutatorul stea - triunghi, punctul static de funcionare este punctul A(1,). Dac este ndeplinit condiia , motorul pornete (n stea) i punctul de funcionare se deplaseaz n sensul indicat de sgei pe caracteristica corespunztoare conexiunii stea. Trecerea din conexiunea stea n conexiune triunghi corespunde punctului C al caracteristicii, punct n care are loc saltul n D, pe caracteristica corespunztoare conexiunii triunghi. Viteza de rotaie continu s creasc (s scade) i punctul de funcionare se deplaseaz n continuare pn n punctul E aflat la intersecia caracteristicii motorului de acionare, cu caracteristica mainii de lucru.
Pentru evitarea ocului de cuplu (ct i a celui de curent) trecerea de pe caracteristica corespunztoare conexiunii stea pe cea corespunztoare conexiunii triunghi se va face numai n apropierea vitezei de rotaie nominale.
10.1
Pornirea cu comutator stea-triunghi se poate realiza normal, folosindu-se un comutator stea-triunghi cu acionare normal sau automat ca n figura 3.15.
La acionarea butonului de pornire (normal deschis cu revenire) sunt alimentate simultan butoanele contactorului i releului de timp .
Contactele din circuitul 33 se nchid conectnd n stea nfurarea trifazat statoric, simultan cu acesta nchizndu-se i contactul din circuitul 3. Astfel, se realizeaz alimentarea bobinei contactorului de linie care i va nchide contactul de automeninere () din circuitul 4 i contactele principale () din circuitul 31, conectnd statorul motorului asincron la reea. Motorul pornete n stea i dup un timp , reglat anterior contactul (din circuitul 2) se deschide, ntrerupnd alimentarea bobinei contactorului K1. Contactul K1 al acestuia din circuitul 3 se nchide permind astfel alimentarea bobinei contactorului . Acesta i va nchide contactele principale din circuitul 32, conectnd nfurarea statoric n triunghi.Este evident c odat cu pierderea alimentrii bobinei contactorului , contactele principale ale acestuia din circuitul 33 s-au deschis, astfel c motorul va funciona n continuare n triunghi.
Timpul de pornire al releului de timp este astfel reglat nct trecerea de la conexiunea stea la conexiunea de lucru (triunghi) s se realizeze n momentul atingerii unor viteze de rotaie de circa 95% din viteza de regim staionar. Nerespectarea acestei condiii conduce la apariia unor ocuri de curent i de cuplu nsemnate care anuleaz avantajele specifice acestei metode de pornire.
Dac n timpul funcionrii n triunghi a motoarelor asincrone (pornite cu comutator stea-triunghi) sarcina motorului scade la valori mai mici de din valoarea nominal, se recomand trecerea statorului din nou n conexiune stea. Astfel, curentul absorbit va scdea, factorul de putere i randamentul vor crete considerabil, realizndu-se astfel reducerea pierderilor de energie.
Deoarece una din condiiile indispensabile aplicrii acestei metode de pornire este ca tensiunea de faz a motorului s fie egal cu tensiunea de linie a reelei, n reelele de distribuie de joas tensiune de 220/380V de care dispunem, motoarele asincrone pe a cror plcu indicatoare este scris: ; 220/380V, nu pot fi pornite cu ajutorul comutatoarelor stea-triunghi.
Este evident c tensiunea nominal de faz a motorului este 220V, iar tensiunea nominal de linie 380V, iar la conectarea n triunghi s-ar aplica pe fazele motorului tensiunea de linie , ceea ce ar conduce la distrugerea motorului datorit alimentrii fazelor cu o tensiune de ori mai mare fa de cea nominal.
Reducerea de 3 ori a curentului de pornire i inevitabil i a momentului cuplului de pornire, se realizeaz de fapt prin reducerea de ori a tensiunii de faz.
3.9.3. Pornirea cu autotransformator
i pornirea cu bobine de reactan
11.1
a) Pornirea cu autotransformatorAceast metod de pornire urmrete reducerea curentului de pornire prin utilizarea unui autotransformator trifazat care permite alimentarea nfurrii trifazate statorice cu tensiune variabil cresctor i continuu pornind de la valoarea zero.
Schema de principiu utilizat n acest scop este prezentat n figura 3.16, iar secvenele pornirii sunt urmtoarele:
se nchid contactele prin care se realizeaz conectarea n stea a autotransformatorului i se poziioneaz cursoarele acestuia pe poziia corespunztoare tensiunii de ieire minime;
se nchid contactele i se mrete progresiv tensiunea de alimentare a motorului M prin autotransformatorul , pn la atingerea valorii nominale;
la finalizarea procesului tranzitoriu de pornire se nchid contactoarele , realizndu-se conectarea direct la reea a motorului asincron M i se deschid contactele .
Dac este tensiunea nominal de faz a reelei, este raportul de transformare al autotransformatorului i tensiunea redus, vom putea scrie:
sau (3.57)
i :
, (3.58)
n care: i sunt cuplurile de pornire corespunztoare celor dou tensiuni, redus i nominal.Curentul absorbit de motor la pornire este:
=, (3.59)
unde este impe-dana echivalent pe o faz a motorului la pornire la , iar , curentul de pornire nominal.
n ipoteza neglijrii cderilor de tensiune pe autotransformator, curentul absorbit de un motor din este:
, (3.60)
Din analiza relaiilor (3.58) i (3.60) rezult c la pornirea cu autotransformator, o reducere de ori a curentului de pornire este nsoit de reducerea momentului cuplului de acelai numr de ori. Este evident c reducerea cuplului de pornire este un avantaj ce ar putea conduce l a imposibilitatea pornirii n sarcin.
12.1
b) Pornirea cu bobine de reactanPornirea cu bobine de reactan (sau rezistoare) introduse n circuitul statoric este utilizat n special la motoarele de puteri mari alimentate din reeaua de 6 kV sau 10 kV i const n inserarea pe durata pornirii n circuitul statoric a unor bobine de reactan (mai rar rezistoare), aa cum rezult din figura 3.17.
Dac este curentul de pornire la pornirea prin conectare direct i curentul de pornire la pornirea cu bobine de reactan i se urmrete reducerea curentului de ori, putem scrie:
(3.61)
Momentul cuplului de pornire: n acest caz este:
(3.62)
Aadar, o reducere a curentului de pornire de ori este nsoit de o reducere a momentului cuplului de ori, deci metoda este mai dezavantajoas dect pornirea cu autotransformator.
Pentru pornire, se nchid i , motorul asincron M alimentndu-se cu o tensiune redus datorit cderilor de tensiune pe bobinele de reactan (de inductivitate ) ceea ce conduce la reducerea curentului de pornire.
La terminarea pornirii (stabilizarea curentului absorbit de motor) se nchid contactele , untnd bobinele de reactan i asigurndu-se astfel alimentarea nfurrii trifazate statorice cu tensiunea nominal.
3.9.4. Pornirea motoarelor asincrone cu rotorul bobinat
Toate metodele de pornire prezentate pn acum pot fi utilizate att pentru pornirea motoarelor asincrone cu rotorul n scurtcircuit ct i a celor cu rotorul bobinat deoarece n toate cazurile se acioneaz asupra parametrilor statorici (tensiunii de alimentare) care nu difer pentru cele dou variante constructive de maini asincrone.
Pe lng avantajul reducerii curentului de pornire, metodele prezentate au dezavantajul reducerii momentului cuplului de pornire, ceea ce le reduce considerabil domeniul de aplicabilitate.
Accesul din exterior la nfurarea rotoric a motoarelor asincrone cu rotorul bobinat confer avantaje substaniale pentru procesul de pornire i anume, asigurarea unor cupluri mari de pornire concomitent cu reducerea curenilor de pornire la valori acceptabile.
ntr-adevr, din analiza relaiilor:
i
putem constata c odat cu creterea rezistenei echivalente a circuitului rotoric (obinut prin introducerea unor rezistoare) alunecarea critic crete n timp ce cuplul critic rmne nemodificat. Astfel, punctul al caracteristicii prezentat n figura 3.11 se deplaseaz spre dreapta i concomitent cu aceasta se obine creterea cuplului de pornire , pentru o anumit valoare a rezistenei echivalente rotorice putndu-se obine un cuplu de pornire egal cu cuplul maxim .
Din considerentele prezentate mai sus, metodele de pornire prezentate n paragrafele 3.9.1 3.9.3 se vor aplica n exclusivitate motoarelor asincrone cu rotorul n scurtcircuit n timp ce pentru motoarele cu rotorul bobinat se va utiliza n exclusivitate pornirea reostatic.
Metoda const n nserierea (pe durata pornirii) cu nfurarea rotoric a unor rezistoare cu rezisten variabil continuu sau n trepte care vor avea valoarea maxim n primul moment al pornirii (momentul alimentrii de la reea a nfurrii trifazate statorice) i care se reduce treptat pn la eliminarea complet din circuit a rezistoarelor.
Din punctul de vedere al curentului de pornire, prin neglijarea curentului de mers n gol se obine:
(3.63)
n care: este curentul absorbit de nfurarea statoric din reea; - valoarea curentului de pornire rotoric raportat la stator (la ).
Dac i sunt rezistena respectiv reactana nfurrii rotorice raportate la stator, - valoarea rezistenei de pornire raportat la stator i tensiunea electromotoare indus n nfurarea rotoric n momentul pornirii (pentru alunecare ), se poate scrie:
, (3.64)relaie din care rezult c prin introducerea n circuitul rotoric a rezistorului de rezistene se realizeaz reducerea curentului absorbit de motor la pornire, din reea.
Deoarece se preteaz automatizrii, reglajul n trepte al reostatului de pornire este preferat reglajului continuu. Calculul treptelor de rezisten ale reostatului de pornire se face impunndu-se fie limitele de variaie a curentului, fie limitele de variaie ale cuplului pe durata pornirii. n figura 3.18a este prezentat schema electric pentru pornire reostatic (cu trei trepte de pornire) a unui motor asincron bobinat, iar n figura 3.18b este prezentat caracteristica de pornire , asociat.
Valoarea cuplului de pornire maxim se stabilete n funcie de cuplul maxim al motorului, cu relaia:
(3.65)
Cuplul minim de pornire se alege n funcie de cuplul static al mainii de lucru acionate:
.
La nchiderea ntreruptoarelor tripolare i , contactele , i sunt deschise; astfel nct motorul pornete cu valoarea maxim a rezistenei rotorice echivalente
.
Punctul de funcionare corespunztor pornirii este pe caracteristica 1. Viteza de rotaie crete, alunecarea scade i la atingerea cuplului minim - n punctul - se nchid contactele untnd treapta de rezisten . Punctul de funcionare se deplaseaz din n pe caracteristica 2 creia i corespunde rezistena echivalent:
.
Viteza de rotaie continu s creasc (alunecarea s scad) pn la atingerea cuplului - n punctul cnd se unteaz treapta de rezisten , prin nchiderea contactelor .Astfel, treptele de rezisten se unteaz succesiv pn la eliminarea complet a reostatului de pornire cnd se ajunge pe caracteristica natural, caracteristica 4 din figur. Funcionarea motorului se stabilizeaz pe aceast caracteristic n punctul n care se realizeaz egalitatea cuplurilor activ (dezvoltat de motor) i rezistent (al mainii de lucru).
Se pot realiza scheme de comand automat a pornirii reostatice cu relee de timp, relee de curent sau de tensiune (vitez de rotaie).
n concluzie, prin aceast metod de pornire se realizeaz reducerea curentului de pornire , concomitent cu creterea momentului cuplului de pornire . Singurul dezavantaj al metodei l constituie creterea pierderilor de energie n reostatul de pornire pe durata pornirii.
3.10. MODIFICAREA VITEZEI DE ROTAIE
A MOTOARELOR ASINCRONE
Pentru a vedea care sunt posibilitile de modificare a vitezei de rotaie a motoarelor asincrone este suficient s analizm relaiile:
(3.46)
(3.6)
(3.11)
Astfel, modificarea vitezei de rotaie a motoarelor asincrone se poate realiza prin:
modificarea tensiunii de alimentare;
modificarea rezistenei sau reactanei echivalente a circuitului rotoric (la motoarele cu rotorul bobinat);
modificarea frecvenei tensiunii de alimentare;
modificarea numrului de perechi de poli, .
3.10.1. Modificarea vitezei de rotaie
prin modificarea tensiunii de alimentare
Caracteristicile cuplu-alunecare , respectiv mecanic , ridicate n condiiile alimentrii motoarelor la tensiune nominal, , frecven nominal , fr rezistene sau reactane suplimentare n circuitul statoric i rotoric se numesc caracteristici naturale.
Caracteristicile ridicate pentru o alt valoare a tensiunii diferit de cea nominal se numesc caracteristici artificiale de tensiune. La modificarea tensiunii de alimentare , se modific numai cuplul critic (acesta crescnd cu ptratul tensiunii, ), pstrndu-se neschimbate alunecarea critic i viteza de rotaie de sincronism (vezi relaiile 3.47 i 3.48).
n figura 3.19 sunt prezentate graficele calitative ale caracteristicilor cuplu-alunecare, , (a) i mecanice , (b) naturale i artificiale.Analiznd caracteristicile prezentate mai sus constatm c la aceeai valoare cuplului rezistent, creterea tensiunii de alimentare determin reducerea alunecrii corespunztoare punctului static de funcionare i creterea vitezei de rotaie a motorului. De asemenea, creterea tensiunii determin creterea cuplului de pornire i a capacitii de suprancrcare a motorului /.
Reducerea tensiunii de alimentare conduce la reducerea vitezei de rotaie, a momentului cuplului de pornire i a momentului cuplului critic (se reduce ca-pacitatea de suprancr-care).
Modificarea tensiu-nii de alimentare se poate realiza fie cu ajutorul unor autotransformatoare trifazate, fie prin utilizarea contactoarelor statice sau a variatoarelor statice de tensiune alternativ al cror studiu vor face obiectul altor discipline.
Trebuie subliniat totui elasticitatea redus a caracteristicilor mecanice artificiale de tensiune ct i domeniul redus de modificare a vitezei de rotaie, gama de reglaj reducndu-se concomitent cu reducerea ncrcrii.
3.10.2. Modificarea vitezei de rotaie
prin variaia rezistenei circuitului rotoric
Modificarea vitezei de rotaie a mo-toarelor asincrone prin aceast metod valabil numai pentru motoarele asincrone cu rotorul bobinat este posibil datorit prezenei contactului alunector perii-inele de contact care permit nserierea cu nfu-rarea rotoric a unor rezistoare cu rezisten variabil. Se poate mo-difica astfel rezistena echivalent a circui-tului rotoric, care conduce la modifi-carea alunecrii critice (vezi relaia 3.47), cuplul critic rm-nnd neschimbat (rela-ia 3.48). Se obin caracteristicile artifi-ciale reostatice ale cror grafice calitative sunt prezentate n figura 3.20.
Din analiza caracteristicilor prezentate n figura 3.20 se constat c odat cu creterea rezistena echivalente rotorice, alunecarea critic crete, cuplul critic rmne neschimbat (punctul de extrem al caracteristicii se deplaseaz spre dreapta), momentul cuplului de pornire crete, iar viteza corespunztoare punctului static de funcionare scade, pentru o aceeai valoare a cuplului rezistent.
Din aceeai figur constatm reducerea rigiditii caracteristicii mecanice odat cu creterea rezistenei echivalente rotorice (caracteristicile devin tot mai cztoare) i reducerea eficienei reglajului (domeniului de reglare) la funcionarea n gol sau cu sarcini reduse.
Posibilitatea utilizrii reostatului de reglaj i la pornirea reostatic a motorului asincron, reprezint un alt avantaj al metodei.
Aceast metod de modificare a vitezei de rotaie are ns marele dezavantaj al creterii pierderilor de putere i energie n circuitul rotoric, ceea ce limiteaz considerabil domeniul de aplicabilitate al metodei. ntr-adevr, pierderile n circuitul rotoric fiind:
,
rezult c reglajul este nsoit de pierderi n rotor, proporionale cu alunecarea.
Din acest motiv, modificarea vitezei de rotaie prin aceast metod se face n limite restrnse i pentru durate de timp relativ mici (serviciul de funcionare intermitent).
3.10.3. Modificarea vitezei de rotaie
prin modificarea frecvenei tensiunii de alimentare
Este metoda cea mai economic din punctul de vedere al pierderilor de energie i asigur domeniul cel mai larg de reglare. Prin modificarea frecvenei a tensiunii de alimentare se modific att viteza de sincronism () ct i alunecarea critic i cuplul maxim , aa cum rezult din relaiile 3.47 i 3.48 i din caracteristicile prezentate n figura 3.21.
Cu reducerea frecvenei cresc: alunecarea critic , cuplul critic i momentul cuplului de pornire , n timp ce viteza de sincronism se reduce corespunztor relaiei: .
Aadar, la aceeai valoare a cuplului rezistent , viteza de rotaie a motorului asincron crete, dar scade cuplul maxim (capacitatea de suprancrcare a motorului se reduce). Se poate remarca, de asemenea, c eficiena reglrii nu depinde de valoarea sarcinii.
Pentru a menine neschimbat capacitatea de suprancrcare a motorului (aceeai valoare a cuplului ) pe ntreg domeniul de variaie al vitezei de rotaie este necesar ca modificarea frecvenei s fie nsoit de modificarea valorii efective a tensiunii de alimentare.Cum ns:
,
pentru a realiza condiia = constant, este necesar ca raportul s fie constant.
Convertoarele statice de frecven (care asigur alimentarea motoarelor asincrone cu tensiune de frecven variabil) se pot clasifica n dou categorii:
convertoare statice directe sau cicloconvertoare care transform direct tensiunea i frecvena a reelei de alimentare n tensiunea i frecvena ;
convertoare indirecte, cu circuit intermediar de curent continuu la care are loc o dubl conversie a energiei:
transformarea tensiunii alternative n tensiune continu;
transformarea cu ajutorul unui invertor a tensiunii continue n tensiune alternativ de frecven variabil.
n comparaie cu celelalte metode de modificare a vitezei de rotaie, superioritatea acestei metode este net, necesitatea existenei unei surse trifazate de tensiune cu frecvena variabil constituind dificultatea esenial a metodei.
3.10.4. Modificarea vitezei de rotaie
prin schimbarea numrului de perechi de poli
Prin modificarea numrului perechilor de poli se obine o modificare n trepte a vitezei de sincronism, potrivit relaiei:
.
Metoda se aplic numai motoarelor asincrone cu rotorul n scurtcircuit (unde se realizeaz n mod automat adaptarea numrului de poli rotorici cu numrul perechilor de poli statorici) care fie sunt prevzute cu dou nfurri statorice trifazate distincte cu diferit fie, cu una sau mai multe nfurri statorice de construcie special la care prin schimbarea conexiunilor se pot obine nfurri cu numere de perechi de poli diferite aa cum rezult din figura 3.22. Motorul asincron prezentat are dou viteze de sincronism diferite (motor asincron cu dou viteze) i are nfurrile fiecrei faze statorice realizate din cte dou jumti care pot fi conectate n serie (figura 3.22. a) sau n paralel (figura 3.22 b). La conectarea n paralel se obine un numr de perechi de poli egal cu jumtate din numrul perechilor de poli corespunztori conexiunii serie , viteza de sincronism dublndu-se. Pentru efectuarea comutrilor n schema de conexiuni a nfurrii trifazate statorice se utilizeaz comutatoare speciale sau contactoare.
Caracteristicile mecanice corespunztoare schimbrii numrului de perechi de poli sunt prezentate n figura 3.23.
Presupunem, c motorul funcioneaz n punctul static de funcionare la un cuplu rezistent constant pe caracteristica mecanic corespunztoare unui numr de perechi de poli i se dorete reducerea vitezei la jumtate.n acest scop se schimb conexiunea nfurrilor (de la conexiunea paralel la conexiunea serie). Punctul de funcionare trece iniial la vitez constant din n , dup care sub influena cuplului de frnare viteza scade, iar punctul de funcionare se va deplasa pe caracteristica mecanic corespunztoare numrului de perechi de poli pn n punctul n care se realizeaz din nou egalitatea cuplurilor ().
Dezavantajele metodei modificrii vitezei de rotaie prin modificarea numrului de poli constau n faptul c permite modificarea vitezei dect n trepte (discret), construcia este destul de complicat i necesit aparate speciale de comutare.
Motoare asincrone cu mai multe viteze se folosesc totui la acionarea ascensoarelor, mainilor unelte, mainilor din industria de prelucrare a lemnului, pompelor, ventilatoarelor etc.
3.11. FRNAREA I INVERSAREA SENSULUI
DE ROTAIE N ACIONRILE ELECTRICE
CU MOTOARE ASINCRONE
Frnarea mainilor de lucru din cadrul sistemelor de acionare electric cu motoare asincrone se poate realiza acionnd fie direct asupra mainii de lucru (cu ajutorul unor sisteme de frnare mecanice) sau asupra elementelor de adaptare dintre motorul electric de acionare i maina de lucru (sistemelor de transmisie a micrii) fie asupra motoarelor electrice.
Utilizarea frnrii are n principal urmtoarele scopuri:
oprirea rapid a mainii de lucru n situaii excepionale;
realizarea unei viteze de coborre reduse n cazul mecanismelor cu cuplu rezistent de tip potenial;
reducerea timpilor de oprire i/sau inversare a sensului de rotaie i creterea productivitii mainilor de lucru.
Frnarea mainilor de lucru acionnd asupra motoarelor asincrone de acionare utilizeaz proprietatea acestora de a produce un cuplu electromagnetic de sens opus sensului de rotaie.
Exist posibiliti multiple de frnare electric folosind mainile asincrone:
frnarea n contracurent (contraconectare);
frnarea n regim de generator cu recuperare a energiei;
frnarea n regim de generator fr recuperare a energiei (frnarea dinamic);
frnarea subsincron.0
3.11.1. Frnarea n contracurent (prin contraconectare)
Frnarea n contracurent se realizeaz n dou variante, n funcie de natura cuplului static rezistent al mainii de lucru: reactiv sau potenial.
Pentru mainile de lucru cu cuplu rezistent de tip reactiv, frnarea n contracurent se realizeaz prin schimbarea conexiunii la reea a dou faze statorice (maina fiind n stare de funcionare) concomitent cu introducerea unor rezistoare de frnare n circuitul rotoric (n cazul motoarelor asincrone cu rotorul bobinat). Se va schimba astfel sensul cmpului magnetic nvrtitor statoric i implicit sensul cuplului electromagnetic care devine cuplu rezistent (ce se opune micrii), micarea fiind asigurat n continuare (n acelai sens) de energia cinetic nmagazinat n masele aflate n micare de rotaie. Viteza de rotaie scade pn la valoarea 0, moment n care se realizeaz deconectarea de la reea a nfurrii trifazate statorice, altminteri existnd pericolul pornirii n sens contrar (reversrii).Caracteristicile mecanice corespunztoare frnrii n contracurent a motoarelor asincrone sunt prezentate n figura 3.24.
Considerm c maina funcioneaz n regim de motor n punctul , moment n care se comand trecerea n regim de frnare. Punctul de funcionare trece din A n B (aproape la aceeai vitez ) pe o caracteristic mecanic artificial obinut prin introducerea n circuitul rotoric a unei rezistene de frnare de valoare mare. Momentul cuplului electromagnetic corespunztor punctului este negativ realiznd frnarea sistemului de acionare. Din , punctul de funcionare se deplaseaz ctre C, la viteze tot mai reduse, alunecarea pe poriunea BC fiind dat de relaia:
.
Valoarea supraunitar a alunecrii, corespunztoare funcionrii mainii n regim de frn electromagnetic, este deosebit de periculoas din punctual de vedere al solicitrii termice i electrodinamice a mainii. Limitarea solicitrilor se realizeaz prin introducerea reostatului de frnare (de rezisten corespunztoare), n circuitul rotoric care va prelua o bun parte din puterea disipat n regimul de frnare.
Dac nu se dorete pornirea n sens invers, n punctul C la vitez de rotaie nul se realizeaz deconectarea mainii de la reea.
Modificarea efectului de frnare se poate obine prin modificarea rezistenei reostatului de frnare, .
Pentru mainile de lucru cu cuplu static rezistent de tip potenial, trecerea mainii asincrone n regim de frn electromagnetic se realizeaz prin introducerea n circuitul rotoric a unor rezistoare de frnare de rezisten foarte mare , astfel c la sarcina , alunecarea s fie negativ.
Vom considera cazul unui mecanism de ridicare la care antrenarea greutii se realizeaz cu o main asincron. La ridicarea greutii cu vitez constant, fie punctul static de funcionare al sistemului de acionare electric (, vezi figura 3.25).
La introducerea n circuitul rotoric a unui reostat de frnare de rezisten punctul static de funcionare se deplaseaz din A n B pe o caracteristic artificial puternic cztoare, punct n care cuplul dezvoltat de motor, este mai mic dect cuplul rezistent al sarcinii . Se va produce astfel o deccelerare a sistemului de acionare, punctul de funcionare deplasndu-se din n C.
Pe poriunea BC alunecarea i maina funcioneaz n regim de motor, iar dac se dorete oprirea greutii se deconecteaz motorul de la reea n punctul , fiind ns necesar un sistem de frnare mecanic pentru fixarea poziiei sarcinii. Dac n punctul C nu se realizeaz ntreruperea alimentrii, greutatea ncepe s coboare, punctul de funcionare se deplaseaz din C ctre D n care se asigur coborrea la vitez constant.
Valoarea alunecrii n punctul D este:
ceea ce confirm funcionarea mainii n regim de frn electromagnetic.
Metoda este aplicat frecvent la mecanismele de ridicare a sarcinilor, fie pentru oprire, fie (mai ales) pentru realizarea vitezelor de coborre reduse, funcii care se obin prin scheme de comand automat corespunztoare.3.11.2. Frnarea cu recuperare de energie
Frnarea cu recuperare de energie, numit i frnare suprasincron este cea mai eficient metod de frnare, maina asincron funcionnd n acest caz n regim de generator fiind antrenat cu o vitez mai mare dect viteza de sincronism: .
Metoda se ntlnete de regul, la mainile asincrone care acioneaz maini de lucru cu cuplu rezistent de tip potenial, putndu-se utiliza ns i pentru mainile de lucru cu cuplu rezistent reactiv acionate de motoare asincrone cu dou viteze, realizate prin comutarea numrului de poli.
Vom considera o main asincron utilizat pentru antrenarea greutii unui mecanism de ridicare, care funcioneaz n punctul de funcionare al caracteristicii prezentat n figura 3.26 n regim de motor, asigurnd ridicarea sarcinii la vitez constant.Pentru coborrea greutii, se inverseaz alimentarea a dou faze ale nfurrii trifazate statorice cnd punctul de funcionare trece de pe caracteristica 1 pe caracteristica 2.
n intervalul de timp n care , momentul cuplului electromagnetic schimb de semn i devine cuplu de frnare pentru greutatea n coborre, funcionarea avnd loc pe caracteristica 2b i maina funcioneaz ca motor pe caracteristica 2a , punctul de funcionare deplasndu-se din C spre D. n momentul n care , momentul cuplului electromagnetic schimb de semn i devine cuplu de frnare pentru greutatea n coborre, funcionarea avnd loc pe caracteristica 2b i stabilizndu-se n punctul D n care se asigur coborrea la vitez constant: .
n cazul acionrii unui vehicul care coboar o pant, punctul de funcionare se deplaseaz din A (de pe caracteristica 1a) n B (pe caracteristica 1b), unde maina funcioneaz ca generator, frnnd cu viteza .
Marele avantaj al acestei metode de frnare const n faptul c energia mecanic este transformat n energie electric i furnizat reelei de alimentare, deci recuperat, (de unde vine i denumirea metodei).
Metoda prezint ns un inconvenient major, determinat de faptul c frnarea poate avea loc doar la viteze mai mari dect viteza de sincronism , motiv pentru care metoda se asociaz cu alte procedee de frnare i metode de modificare a vitezei de rotaie.
3.11.3. Frnarea dinamic (n cmp excitat de curent continuu)
Este o metod de frnare n regim de generator fr recuperarea energiei i se realizeaz prin deconectarea nfurrii trifazate statorice de la reeaua de alimentare i conectarea ei la o surs de tensiune continu, dup una din variantele prezentate n figura 3.27.
n aceste condiii maina va funciona ca un generator sincron avnd statorul ca circuit inductor, iar rotorul drept indus, debitnd pe propria nfurare n cazul rotorului n scurtcircuit sau pe nfurare i pe rezistena de frnare introdus n circuitul rotoric, pentru motoarele cu rotorul bobinat.
Analiza procesului de frnare dinamic cu ajutorul caracteristicilor mecanice este prezentat n figura 3.28.
Dac iniial maina funcioneaz n regim de motor n punctul al caracteristicii mecanice naturale 1, nceperea procesului de frnare se face practic la aceeai vitez de frnare (datorit timpilor mici de conectare a contactoarelor). Astfel, punctul de funcionare se deplaseaz instantaneu din A n B sau n B dup cum rezistena a reostatului de frnare este egal cu zero sau diferit de zero.Dac n rotor se introduce reostatul de frnare de rezisten , punctul de funcionare se deplaseaz din A n B (pe caracteristica 3), unde cuplul electromagnetic fiind negativ ncepe procesul de frnare i viteza de rotaie ncepe s scad. Dac cuplul rezistent al mainii de lucru este de tip reactiv viteza de rotaie scade pn la 0, procesul de frnare ncheindu-se cu oprirea sistemului de acionare electric, n timp ce n cazul mainilor electrice de lucru cu cuplu rezistiv de tip potenial, viteza de rotaie se stabilizeaz la o valoare nenul asigurnd coborrea sarcinii cu viteza constant (punctul C de pe caracteristica mecanic 3).Dac nu se introduce reostatul de frnare n rotor (cazul motoarelor cu rotorul n scurtcircuit), frnarea are loc pe caracteristica mecanic natural de frnare notat cu 2 n figura 3.28.
Modificarea efectului de frnare (cuplul de frnare, timpul de oprire sau viteza de coborre) se realizeaz prin modificarea valorii rezistenei de frnare i prin modificarea tensiunii continue aplicate nfurrii statorice.
n figura 3.29 este prezentat schema de comand automat pentru pornirea i frnarea dinamic a motoarelor asincrone cu rotorul n scurtcircuit.
Pentru pornire se nchide ntreruptorul bipolar (cu rol de separator) i se apas butonul de pornire (normal deschis cu revenire). Astfel, se alimenteaz bobina contactorului (din circuitul 3) care i va nchide contactele (de automeninere), din circuitul 5 i contactele principale din circuitul de for 1 i motorul pornete.
Prin contactul (acum nchis) se alimenteaz i bobina releului de timp din circuitul 5, care i va nchide contactul normal deschis cu temporizare la deschidere din circuitul 6.
Pentru oprirea prin frnare dinamic se acioneaz butonul (normal deschis cu revenire) din circuitul 6, alimentnd astfel bobina contactorului , care prin deschiderea contactului din circuitul 3, scoate de sub tensiune contactorul . Astfel, nfurarea statoric trifazat este scoas de sub tensiunea alternativ i alimentat cu tensiune continu prin transformatorul i puntea redresoare . Concomitent cu anclanarea contactorului , bobina releului pierde alimentarea, iar contactul su din circuitul 6 se va deschide cu temporizare (timpul de deschidere al acestuia trebuie s fie ceva mai mare dect timpul de frnare). Astfel, dup terminarea procesului de frnare, bobina contactorului este scoas de sub tensiune, toate contactele acestuia revin la starea iniial, schema fiind pregtit pentru o nou pornire.
Pentru oprirea fr frnare dinamic se acioneaz butonul (normal nchis cu revenire) din circuitul 3. Protecia la scurtcircuit se realizeaz cu ajutorul siguranelor fuzibile , i releelor maximale de curent , iar protecia la supracurent cu ajutorul blocului de relee termice .
Aceast metod de frnare asigur o frnare energic la viteze mari, se aplic la oprirea mecanismelor cu moment de inerie mare fiind utilizat, n funcie de caracterul sarcinii, fie la oprire fie la funcionarea la o vitez dorit. Ca dezavantaje ale metodei se remarc necesitatea existenei unui echipament suplimentar i pierderile de energie nsemnate, energia de frnare transformndu-se n cldur n motor i n reostatul de frnare.
Frnarea subsincron este o metod de frnare utilizat n special la mainile de lucru cu cuplu rezistent de tip potenial, avnd avantajul c nu permite inversarea sensului de rotaie. Metoda const n alimentarea nfurrii trifazate statorice cu un sistem trifazat nesimetric de tensiuni cu o nesimetrie bine determinat, concomitent cu introducerea n circuitul rotoric (dac acest lucru este posibil) a unui reostat de frnare.
Una din cele mai simple metode de creare a simetriei o constituie alimentarea monofazat care se poate realiza cu o schem similar cele prezentate n figura 3.30.
Se tie c la alimentarea unei nfurri monofazate cu o tensiune sinusoidal, apare un cmp magnetic oscilant, care poate fi descompus n dou cmpuri magnetice nvrtitoare de sensuri opuse. Acestora le corespund dou cupluri electromagnetice: - de sens direct i - de sens invers, fiecare ncercnd s-i imprime rotorului un anumit sens de rotaie.
Caracteristicile mecanice corespunztoare celor dou cupluri sunt simetrice fa de origine i sunt prezentate n figura 3.31. Cu linie ntrerupt sunt prezentate caracteristicile meca-nice naturale (fr rezistoare n circuitul rotoric), iar cu linie continu caracteristicile artificiale reostatice (puternic cztoare) corespunztoare celor dou cupluri i caracteristica mecanic rezultant.
Dup cum se vede n figura 3.31, caracteristica mecanic rezultant se afl situat integral n cadranele II i IV ceea ce evideniaz faptul c maina se gsete n permanen n regim de frnare electromagnetic.
Dac iniial, maina funcioneaz n punctul A n regim de motor, (pe caracteristica mecanic natural la alimentare simetric), la nceperea frnrii punctul de funcionare se deplaseaz n B, punct din care, datorit cuplului negativ , sistemul de acionare i va reduce treptat viteza. Dac maina de lucru este cu cuplu rezistent de tip reactiv, frnarea se ncheie cu oprirea sistemului, iar dac cuplul rezistent este de tip potenial, funcionarea se va stabiliza n punctul , sarcina cobornd cu viteza constant .
Modificarea cuplului de frnare, respectiv a vitezei de coborre se poate realiza prin modificarea rezistenei rotorice echivalente.
Fig. 3.1. Motorul asincron cu rotorul bobinat (seciune longitudinal).
e)
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
d)
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
c)
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
b)
a)
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Photoshop.Image.5 \s
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Photoshop.Image.5 \s
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Photoshop.Image.5 \s
Fig. 3.2. Forme de crestturi:
a - statorice; b - rotorice.
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
Perie
ROTOR
Fig. 3.3. Utilizarea reostatului de pornire
i / sau reglaj la motorul asincron cu rotorul bobinat.
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
Fig. 3.4. Semne convenionale
pentru maina asincron trifazat:
a - cu rotorul bobinat; b - cu rotorul n scurtcircuit.
a b
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
Fig. 3.5. Schema echivalent a mainii asincrone.
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
Fig. 3.6. Diagrama fazorial
a motorului asincron.
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
Fig. 3.7. Schema echivalent
a mainii asincrone
cu mrimile rotorice raportate.
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
Fig. 3.8. Diagrama fazorial
la maina asincron
cu mrimile rotorice raportate la stator.
NTREFIER
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
Fig. 3.9. Diagrama bilanului de puteri pentru motorul asincron.
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
Fig. 3.10. Caracteristica randamentului.
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
Fig. 3.11. Caracteristica cuplu alunecare
a mainii asincrone.
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
Fig. 3.12. Caracteristica mecanic
a motorului asincron.
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
a b
Fig. 3.13. Schema electric pentru pornirea direct:
a unidirecional; b - bidirecional
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
Fig. 3.14. Caracteristica EMBED Equation.3 corespunztoare pornirii
cu comutator stea-triunghi.
Fig. 3.15. Comanda automat a pornirii cu comutator stea-triunghi:
a circuitul de for; b circuitul de comand.
b
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
a
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
Fig. 3.16. Pornirea motoarelor asincrone cu autotransformator.
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
Fig. 3.17. Pornirea cu bobine de reactan.
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
Fig. 3.18. Schema electric a) i caracteristica de pornire b)
pentru pornirea reostatic a motoarelor asincrone.
b
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
a
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
Fig. 3.19. Caracteristicilor cuplu-alunecare (a)
i mecanice (b) naturale i artificiale de tensiune.
a b
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
Fig. 3.20. Caracteristicile cuplu-alunecare
a - mecanice naturale; b - artificiale reostatice.
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
a b
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
b
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
a
Fig. 3.21. Caracteristicile cuplu-alunecare (a)
i mecanice (b) naturale i artificiale de frecven
a b
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
Fig. 3.22. Modificarea numrului de perechi de poli
la motorul asincron
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
Fig. 3.23. Caracteristicile mecanice
ale motorului asincron cu dou viteze
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
Fig. 3.24. Frnarea prin contracurent.
Fig. 3.25. Frnarea n contracurent
a mainilor de lucru cu cuplu rezistent
de tip potenial.
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
