Tema : Generaliti asupra acionrilor electrice 1.Rolul i funciile acionrilor electrice. 2.Definiia i schema structural a acionrilor electrice. 3.Clasificarea acionrilor electrice.1.n viaa cotidian i n industrie tot ce este n micare reprezinto acionare. Acionare cu motoare electrice se numeteacionare electric. Cu ajutorul acionrilor electrice se prelucreaz diferite materiale i produse , se asigur transportarea a obiectelor i pasagerilor, se faciliteaz procesele din domeniul casnic. Rolulacionrilor electrice const n eliberareaomului deo munc grea , obositoare i nociv. Acionrile electrice ndeplinesc urmtoarele funcii:1. Demararea, reglarea i frnarea.2. Automatizarea proceselor tehnologice.Prioritile acionrilor electrice:1. Flexibilitatea ,care este cauzat de proprietile energiei electrice ( distribuia, transportarea, transformarea dintr-o form n alta .a.).2. Se utilizeaz motoare de o gam larg de putere i vitez.3. Diferite scheme constructive ale motoarelor electrice .4. Acionrile electrice funcioneaz n cele mai diverse condiii de mediu ( temperaturi joase sau foarte nalte , diferite presiuni).5. Sunt adaptive la regimul de funcionare .6. Sunt programabile.2.Acionare electric reprezint un sistem electromecanic format din convertor , motor electric , transmisie mecanic , main de lucru i sistem de comandcu scopul antrenrii n micare a organului de funcionare a mainii de lucru i controlul acestei micri conform procesului tehnologic. CS ME TM MLR C MEMEM EEUeUar12pn-UUUUUEEPartea de fortaSistem de comandaCS- convertor static, servete pentru corelarea parametrilor electrici ai motorului electric cu reeaua sau cu sursa de alimentare.ME- motor electric , convertete energia electric n energie mecanic .TM- transmisie mecanic , servete pentru convertirea energiei mecanice n energie mecanici ajustareaparametrilor de micare a mainiide lucrula parametriimotorului electric.Sistemul de comandeste format din regulatorul R , comparatorul C i msurtorul M. Msurtorul reprezint un sistem de traductoare sau senzori pentrumsurarea diferitor parametriatt electrici ct i mecanici ,tensiunea, curentul, viteza, cuplul, sarcina .a.nU U ,....1- semnalele de comand n partea de for care se transmit in sistemul de comand . Se transform n semnale de reacie rUcare se compar cu semnalul de prescriere al micrii pU , din 1acestea dou semnale comparatorul C formeaz semnalul de acionare aU care se transmite la intrarea regulatorului . Regulatorul conform structurii sale formeazsemnalul de comand cU , care se transmite la intrarea convertorului static . Conform semnalului cU convertorul static micoreaz sau majoreaz tensiunea , frecvena , energiei electrice de alimentare a motorului electric.Acionarea electric cu sistem de comand i regulatorul se numete acionare electric automatizat.Convertorul static este format din : - tranzistoare IGBT ~1000 A.- tiristoare GTO.3.Acionrile electrice sunt clasificate conform tipului fiecrui element al sistemului .Elementul principal al acionrii electrice este motorul electric .Dupa tipul motorului electric se deosebesc acionri electrice de curent continuu i curentul alternativ. Dup tipul convertorului static acionarea electric se clasific : 1) dc-dc ( chopper) ;2) ac-dc (redresor);3) ac-ac (convertor de frecven);4) dc-ac (invertor). Dup tipul transmisiei mecanice:1) Reductor sau multiplicator ;2) Transmisie prin curea sau lan;3) Transmisie cu manivel. Dezvoltarea acionrilor electrice este legat att de dezvoltarea motoarelor electrice ct i a electronicii de putere. Nivelul actual al electronicii de putere permite crearea unor sisteme de acionri foarte performante care cu 15-20 ani n urm era imposibil, ca exemplu servete acionarea electric cu motoare cu reluctan variabil care conine pe stator poli cu bobine concentrice iar rotorulnu conine nfurri. Tema : MecanicaAcionrilor Electrice1. Ecuaia fundamental de micare a AE.2. Raportarea cuplurilor i momentelor de inerie .3. Caracteristicile mecanice ale motoarelor electrice si mainilor de lucru.4. Regimul staionar si stabilitatea static AE.1.Se consider AE format numai din motor i main de lucru. ME ML MMs Principal problem a mecanicii AE const n determinarea dependenii vitezei unghiulare a sistemului in funcie de timp.2 = f (t)Viteza se caracterizeaz att prin valoare ct direcie sau sens. Sensul dup acele de ceasornic poate fi considerat ca semn (+) n sens contra (- ).n orice moment de timp, viteza este determinat de cuplu motorului M si cuplul rezistent al mainii de lucru adic a sarcinilorsi momentul de inerie sumar al maselor rotative ( j ) .Cuplul sarcinilorsM este format de cuplul util ( tiere, achiere ,transportare ) i cuplurile de frecare. Analogic vitezei ,cuplurile au sens plus sau minus . n cazul cndcuplul motorului are acelai sens ca viteza se numete cuplul motor , iar maina electric funcioneaz n regim motor. Dac cuplul i viteza motorului au sensuri opuse atunci maina electric funcioneaz n regim de generator sau frn electric. Cuplurile de sarcin pot fi active sau reactive. n cazul sarcinii active sensul cupluluinu depinde de direcia de rotaie. Exemplul: mecanismul de ridicare-coborre a ascensorului.n cazul sarcinii reactive la schimbarea sensului de micare cuplul sarcinii i schimb sensul i este opus. Acionarea electric funcioneaz sau n regim staionar ( viteza este constant ) sau n regim dinamic (viteza variabil).

+ +-M+M-M+MRegim frina(generator ) Regim motor ( sens direct ) Regim motor( sens invers)Regim generator (frina)IIIVIIII Condiia funcionrii n regim staionar este :- suma cuplurilor motori sarcin este nul. 0 M - Ms (1)Ecuaia (1) este numit ecuaie de micare a regimului staionar. n cazul cnd viteza variaz n timp

0 dtd n sistem apare un cuplu suplimentar numit cuplul dinamic

dtdMdJ (2)n acest regim ecuaia cuplurilor se scrie:d sM M M (3) sau dtdJ sM M(4)Ecuaia (4) este ecuaia fundamental de micare a acionrii electrice.

2.Pentru acionrile electrice care conin i transmisie mecanic, de exemplu un reductor, utilizarea ecuaiilor(1)-(4) n mod direct nu este posibil.Considerm o transmisie mecanic format dintr-un sistem cu roi dinate cu n axuri .Este cunoscut 3i - factorul de transmisie; - randamentul transmisiei mecanice.

MLM MLsisPPentru a evita rezolvareaunui sistemde n ecuaii difereniale de tipul (4), n practic se utilizeaz procedeul de raportare a sistemului real la unalt sistem echivalent mai simplu numit model. MEML J, r, i1 1 1J, r, i2 2 2J, r ,in n nMML MLMRaportarea cuplurilor se efectueaz n baza principiului de pstrare a puterii. ME ML MMs

iM MMM PML ML MLsel mod Formula de raportare a cuplului de sarcin la arborele motorului . Formula de raportare a momentelor de inerie la arborele motorului se obine din condiia pstrrii constante a energiei cinetice n sistemul real i n sistemul model : 2 2 2222112 2 2 2 2....2 2....2 2 2MLMLnnMML ML n n n n miJiJiJiJJ JJ J J J J+ + + + + ++ ++ 3.Definiie : Caracteristic mecanic reprezint dependena vitezei n funcie de cuplu ,

) (M f caracteristic mecanic;

) (i caracteristic electromecanic.Caracteristica mecanic a motorului electric pentru condiii nominale de perfecionare i n absena elementelor auxiliare din circuite se numete caracteristic mecanic natural sau fundamental .4Dac una din aceste condiii este nclcat aceast caracteristic este artificial sau nereglabil.Rigiditatea caracteristicii mecanice reprezint raportul de variere a vitezei de varierea sarcinii.

M

coieficent de rigiditate .Dup rigiditate caracteristicile mecanice ale motoarelor electrice se mpart:- caracteristici mecanice absolut rigide . (Motorul sincron).- caracteristic mecanic rigid (motor de curent continuu cu excitaie independent) Motorul Asincron.- caracteristic mecanic moale( MES, MEM ) motoare cu excitaie mixt i serie. MMS MEI MES MEM MA Caracteristicile mecanice ale mainilor de lucru se mpart n 3 clase :- caracteristic mecanic tip-ventilator ; (parabolic)- caracteristic mecanic tip-traciune ; (hiperbolic)- caracteristic mecanic tip-lift . (liniar)Caracteristicile mecanice liniare snt specifice pentru mecanismele de ridicare coborre (ascensor, macaraua electric, podul rulant).5

MHiperbolica(de tractiune )Caracteristicalineara (lift )Convier Parabolica ( ventilator )Caracteristica de traciune este specific pentru transport electric, iar cea parabolic pentru vintilatoarea, compresoare. 4.Caracteristicile mecanice se utilizeaz pentru alegerea motorului electric pentru maina de lucru respectiv , determinare regimului de funcionare staionar i a stabilitii statice a acionrii electrice. Acionarea electric funcioneaz n regim staionar cnd lipsete varierea vitezei n timp. Condiia matematic este egalitatea cuplului motor cu a cuplului sarcinii. sM M Examinm acionare electric format dintr-un motor cu excitaie independent MEI i o main de lucru de tip traciune. Divizm axa vitezelor n cteva segmente cu valorile , , , , , , ,7 6 5 4 3 2 1

MMMLMEIML124567MMEICaracteristica comuna3Pentru fiecare vitez determinm grafic cuplul motorului M i cuplul sarcinii s. Diferena lor se depune pe linia orizontal in partea cuplului mai mare. Pentru viteza a 2-a linia care unete aceste puncte se numete caracteristic comun a acionrii electrice. Cu ajutorul caracteristicii comune se determin punctul de funcionare n regim staionar i stabilitatea static a acionrii. Punctul de intersecie a caracteristicii comune cu axe vitezei este punctul de funcionare n regim staionar viteza respectiv se numete vitez staionar.6 Difiniie: n cazul scoaterii acionrii electrice din regim staionar sub o anumit for extern iar mai apoi la dispoziia acestor fore acionarea electric se ntoarce n regim staionar iniial. Acionarea electric este static, stabil n alt caz ea este instabil.De exemplu: Dintr-o anumit cauz la variere1 a sarcinii viteza s-a majorat cu 1 . n cazul cnd raportul varierii sarcinii i varierii vitezei este negativ 011< .Tema: Ecuaiile i regimurile de funcionare ale motorului de curent continuu cu excitaie independent ( MEI ).1. ) Schema principal de conectori ecuaiile caracteristicilorstatice MEI ;2. ) Regimurileenergetice MEI ;3. ) Regimurile de frnare MEI .1. Schema principal de conectare MEI ( n regim motor ) este :

eEEU-+I RRU+- EMIeiseLa funcionarea n regim motor se consum de la surs energie electric EE care se transform n energie mecanic EM transmisia mainii de lucru. Considerm c curentul de excitaie este constant i fluxul este constant, rezistena indusului este cu mult mai mare ca inductivitateanctultima se neglijeaz iL 20 .sR- o rezisten suplimentar, ecuaia de tensiune a circuitului rotoric este : e R R I Us i+ + ) ((1.1) Undee tensiune electromotoare indus n nfurare rotoric.

const deoarece c k e , k k constanta constructiv a motorului nlocuim tensiunea electromotoare(1,2) n (1,1) i separm viteza sR RIUi + relaia1.3 care reprezint dependenta vitezei de curent, se numete ec. caracteristicii electromecanice MEI .Cuplul motorului de curent continuu se determin ca produsul fluxului la curent 7I c I k M (1.4)nlocuim curentul(1.4)n(1.3)i obinem2c R RMcUs i + Relaia (1.5) reprezint funcia vitezei de cuplu i se numete ec. caracteristicii mecanice MEI Deoarece tensiunea de alimentare este constantpentru CU= const = 0- viteza ideal a motor CU=02c R RMc R RIs i s i+ + Caracteristicile mecanice i electromecanicreprezint linii drepte M(I)M n nR=0 sR>0s0nCMartiificala(de reglare ) Caracteristica mecanic obinut pentru tensiunea nominal schema de conectareprincipal in absena elementelor auxiliare se numete caracteristic mecanic fundamental sau principal. 2. Regimurile energetice MEI.n dependen de cadran al planului MEI funcioneaz n urmtoarele regimuri:1) n punctul 1 cnd viteza rotorului 0 i cuplul sarcinii este egal cu zero M=0 MEI funcioneaz n mers-n-gol ideal.2)0 ,sc pM M M - regim de scurtcircuit + + c I R R Us i) (sc sc scs iI c M IR R UI + 0 . 3) n punctul 3 maina funcioneaz n regim nominal cu viteza nominal cu. ,n nM M 8 M1M2M0np n0Regim motor ( sens direct )Regim frina(generator)Regim motor(sens invers)Regim frina(generator)Deoarece rezistena intern a nfurrii rotorice este mic i inductivitile sunt neglijabile , cuplul de s.c. al motorului de curent continuu depete de 10-20 ori . Pentru a alimenta curentul i cuplul de s.c. pornirea MEI se realizeaz prin inserarea unor rezistene suplimentare Rs n circuitul rotoric. 3.Regimurile electrice de frnareMEI.Definiie: Regimul de frnareelectric se realizeaz n cazurile cnd schema de conectare prevede un anumit sens al vitezei iar rotorul dup inerie sau sub aciunea sarcinii se nvrtete n sens opus. Acionarea electric se aplic n practic la frnarea accelerat a rotorului sau la funcionarea mainii n regim generator. MEI are trei regimuri de frnare electric:1) Generator cu recuperare energiei n reea ;2) Frnare contra curent sau contra conectare;3) Frnare dinamic.Regimul generator cu recuperarea energiei n reea are loc n cazul dac viteza rotorului depete viteza de mers-n-gol ideal. 0 >.Pentru aceast condiie TEM rotoriceste mai mare ca tensiunea aplicat din care cauz fa de regimul motor curentuli schimb sensul: . , 0 U c ERc UIi< < Ca rezultat i cuplul i schimb sensul devenind cuplu de frnare , este n contra sens cu viteza. Schema de conectare MEI n regim generator este urmtoarea. eEEU-+I RREMIisMMs9 n regim generator MEI consum energie mecanic de la maina de lucru , o convertete n energie electric i o cedeaz sau regenereaz n reea. n practic acest regim poate avea loc n maina de ridicare-coborre la coborrecu vitez mare. Graficul carcteristicii mecanice n regim generator este urmtorul:MRegim motor (sens direct)Regim frina( generator )00> Ecuaiile caracteristicii electromecanice i mecanice sunt:m o t o r r e g i mcRMcUcRIcUii; + + 2 Regimul contracurent- se realizeaz prin 2 metode :1. Reostatic 2. Schimbarea polaritii tensiunii de alimentare a unei nfurri .La metoda reostatic n circuitul rotoric se introduce o rezisten suplimentar de o aa mrime nct cuplul sarcinii depete cuplul de scurt circuit , sub aciunea cuplului de sarcin rotorul i schimb sensul de rotire.MM Ms scsFr]na contracurent(metoda reostati ca ) Regimul de contracurent prin metode reostatic se aplic la coborrea greutilor de o vitez mic. Frnare contracurent prin metoda schimbrii polaritii fie a tensiunii rotorice, de excitaie se aplic pentru schimbarea sensului de turaie .10 eEEU+-I RREMIisMMs Schimbarea polaritii tensiunii se realizeaz n condiia vitezei rotorului egal cu valoarea i direcia vitezei din regim motor . MM21345-M0ssfRegi m motor(sens di rect )Frinare contraconectareRegim motor(sens i nvers )n punctul 1 MEI funcioneaz n regim motor cu vitez staionar s.La schimbarea polaritii tensiunii rotorice curentul i cuplul i schimb sensul, cuplul devenind de frnare. Din cauza ineriei mecanice pentru aceiai vitez a contorului MEI trece prin p.1 n p.2 pe o caracteristic reostatic sub aciunea cuplului sarcinii i a cuplului de frnare MEI rotorul i micoreaz viteza . Dac n punctul 3 sursa de alimentare se deconecteaz atunci rotorul se stopeaz, n alt caz rotorul i schimb direcia de rotaie trece n cadranul 3i n punctul 4 rezistena suplimentar se scurteaz .Motorul trece de pe caracteristica reostatic din p.4 n p.5, pentru o caracteristic fundamental la conectare n contra sens . n acest regim curentul este cauzat de suma tensiunii aplicate i a tensiunii electromotoare, adic curentul n acest regim depete practic de 2 ori curentul din regimul motor, din aceast cauz ca schimbarea polaritii n circuitul rotoric se introduce concomitent o rezisten suplimentar anumit rezisten de contra conectare .motors icIR RE UI 2 >+ Ecuaiile motorului n acest regim sunt:11;++ ++ 2c R RMcUc R RIcUs is iDac la funcionarea n regim motor staionar nfurarea rotoric se deconecteaz de la sursa de alimentare i se unteazco o rezisten suplimentar , nfurarea de excitaie rmnnd conectat la sursa de alimentare , atuncimaina electric va funciona n regim de frnare dinamic. Sub aciunea tensiunii electromotoare curentul i schimb sensul schimbnd i sensul cuplului motor. Cuplul de frnare al motorului mpreun cu cuplul rezistent al sarcinii accelerat vor frna rotorul. eRiMMs I+-UeI eRd Deoarece tensiunea de frnare este nul U=0 , ecuaiile caracteristicilor electromecanice i mecanic au forma. ;+ + 2c R RMc R RIs is idRrezisten dinamic.

1 2MM-MRRRd123ds0Regim motorddFrinare dinamica3 2 1d d dR R R > >Frnarea dinamic asigur cel mai scurt timp de frnare a motorului.Tema: Caracteristicile statice ale motorului de curent continuu cu excitaie serie( MES).1. Schema principal de conectare i ecuaiile caracteristicilor statice (MES).2. Regimurile de frnare MES.121.Motorul de curent continuu cu excitaie serie ( MES ) se deosebete de MEI prin conectarea n serie a nfurrii de excitaie cu nfurarea rotoric din aceast cauz fluxul MES este variabil i depinde de sarcin ( de curentul rotoric ). Pentru regimul motorschema principal de conectare MES este:

eEEU-+I RREMisMMsReMotorul MES convertete energie electric n energie mecanic. Pentru MES sunt valabile ecuaiile caracteristicilor statice MEI( );+ + 2 kR RMkUkR RIkUs is i(1)

sRrezistena suplimentar. Pentru MES fluxuleste funcie de curent ). (I f Aceast dependen se numete caracteristic de magnetizare i se prezint n tabele pentru marca de oel al motorului. Caracteristica este linear i nu are soluie analitic . Pentru analiza calitativconsiderm c fluxul depinde de curent.

I (2)I La nlocuirea ecuaiei 2 n prima a sistemului 1 se obine: kR R RI k Us e i+ + (3) Ecuaia (3) este ecuaia caracteristicii electromecanice a MES. Cu considerarea relaiei (2) cuplul MES este :2I k I k M (4) kMI(5) La substituirea curentului din 5 n 3 se obine:13kR R RM kUs e i+ + (6)Ecuaia (6) este ecuaia caracteristicii mecanice a MES:.kR R RB sikUA undeBMAs e i+ + Ecuaia 6 are 2 asimptote:- cnd atunci M 0;- cnd B atunci M .Graful caracteristicii mecanice MES arat astfel:.R =0R >0artificialafundamentalaM-BssDin analiza ecuaiei (6) se poate conchide urmtoarele :1) Caracteristica mecanic MES are forma unei hiperbole, este cauzat de dependena fluxului de curent.2) MES nu poate funciona fr sarcin, pentru a evita distrugerile mecanice sarcina minim admisibil este de: min (0,15-0,25)n 3) Deoarece caracteristica mecanic nu intersecteaz axa vitezei MES nu poate funciona n regim generator cu recuperarea energiei n reea . 2. Regimurile de frnare MES MES poate funciona n regimuri de frnare electric :1) contraconectare2) dinamicRegimul de frnare contraconectare se realizeaz prin 2 metode :1) Metoda reostatic2) Metoda schimbrii polaritii tensiunii unei nfurri 1) La metoda reostatic rezistena R s este att de mare nct cuplul sarcinii s este mai mare ca cuplul de pornire al motorului sub aciunea cuplului de sarcin rotorul i schimb sensul de rotaie 14McontracurentRegim motor410 5 MR=0R>> 0-MMs sspfFrinare contracurentRegim motorSens i nvers 2) Conform metodei schimbrii polaritii frnare contraconectare se realizeaz prin schimbarea polaritii numai a unei nfurri .eEEU+-IREMfMMs f

( ) 0 < I k M fLa schimbarea polaritii MES trece din regimul 1 n regimul contracurent p.1 unde apare cuplul de frnaref . Sub aciunea cupluluis if viteza se reduce la zero punctul (5) iar mai apoi trece n regim motor sens invers .Aceast schem se aplic n practic pentru reversul motorului.2) Regimul de frnare dinamic Frnarea dinamic se realizeaz prin 2 metode :1). cu excitaie independent, analogic la MEI2). cu autoexcitaie 15 La frnare dinamic ca autoexcitaie circuitul motorului este deconectat de la sursa de alimentare i untat cu o rezistena suplimentar .n acelai timp schema se modific n aa fel nct curentul n nfurare de excitaie s-i menin sensul ca i n regimul motor. Pentru excitaie iniial se folosete fluxul remanent:l lI l + + 0 00 0 0 eEMMMsdRd12MMFrinare dinamica cu autoexcitatie sTema:Caracteristicile statice ale motorului asincron.1. Schema principal de conectare i ecuaiile caracteristicilor statice ale motorului asincron (MA).2. Regimurile energetice ale motorului asincron.3. Regimurile de frnare electric a MA.1. Se consider un MA trifazat cu rotorul nfurat , se alimenteaz cu tensiunea1Ui frecvena 1f comun energiei electrice din reea.16EE U, fR , xR,xEMMMsRA B C1 12 22s1 1~~~MA1 1, X Rrezistena i inductana fazei statorice; 2 2, X R rezistena i inductana fazei rotorice. La inelele motorului se conecteaz o rezisten suplimentar sR2. Indicele prim arat c parametrii rotorici sunt raportai la nfurarea statoric. Energia electric este convertit n energie mecanic EM . Rotorul se rotete cu viteza , dezvolt cuplul motorului M care antreneaz o sarcin cu cuplul Ms.Pentru MA este cunoscut schema echivalent n .UIIRXRX XRs111 2212I00 salunecarea motorului;0viteza de sincronism al cmpului magnetic statoric;p numrul perechilor de poli;;60;21010pfnpf X I R , , - rezistena , inductana i curentul circuitului de magnetizare. Conform schemei echivalente curentul rotoric este:) ( ) (2 1 112X XsRRUIi + + + (1). ) 25 . 0 10 . 0 (); ( , I12 2I Is f I I I + Relaia (1) reprezint dependena curentului de alunecarea i se numete ecuaia caracteristicii electromecanice a motorului asincron. Graficul acestei caracteristici este:17IS0 1III0012Pierderile electrice n rotor:). 3 (); 2 ( ) ( 30 0 222 2 2S M M M PI R P Din (2) i (3) cuplul motor M va fi:). 4 () ( 3022 2SI RM Dup substituirea curentului din (1) i (4) se obine relaia:). 5 (] ) ' ( )'[(' 322 12 21 0221X XSRR SR UM+ + +Care exprim dependena cuplului de alunecare M=f(S) i se numete ecuaia caracteristicii mecanice a motorului asincron. Caracteristica mecanic a motorului asincron are urmtoarea form:1M00 1MmMpRegim motor sens directRegim frinageneratormotor-MmgeneratorSm0). 7 () ' ('); 6 (] ) ' ( [ 2322 121222 121 1 021X X RRSX X R RUMmm+ +t + + t18 Cuplul maximal este funcie de ptratul tensiunii i nu depinde de rezistena rotoric. Alunecarea critic este funcie de rezistena rotoric i depinde de tensiunea de alimentare.Pentru calcularea i construirea caracteristicilor mecanice a MA se utilizeaz formula simplificat a liu Kloss:. ) 8 (2SSSS MMmmm+ Pentru ); ( ;2mmmmS f SSMM avem S S SfS S MM avem S Sm mm 2)Frnare contracurent sau contraconectare. Se realizeaz prin dou metode:1. metoda reostatic numai pentru MA cu rotorul nfurat ;2. metoda schimbrii a succesiunii fazelor.La metoda reostatic la inelele rotorului se conectez o rezisten suplimentar att de mare nct cuplul de pornire devine mai mic ca cuplul sarcinii. Sub aciunea cuplului de sarcin rotorul i schimb sensul de rotaie.-MR=0R>02sps0s0 MMFrinare contracurent2sS1MAR' 2sM >Ms pAceast metod se aplic n acionrile de ridicare-coborre la coborrea cu vitez mic i frnarea. Confom metodei schimbrii de succesiune a fazelor se schimb cu locurile la sursele de alimentare numai dou faze ale nfurrii statorice. n acest caz rotorul se nvrtete dup inerie n direcia regimului motor iar cmpul magnetic i cuplul mainii i schimb sensul.19M-s000M1 234Regim motor sens directRegimcontra -conactareRegim motor sens inversAMAB CDac la funcionarea n regim motor sens direct (punctul 1) are loc schimbarea succesiunii a dou faze statorice , MA trece din p.1 n p.2 , unde sub aciunea cuplului de sarcin i a cuplului de frnare a mainii pe curba 2-3 are loc micorarea vitezei pn la 0 , dac n punctul 3 alimentarea se ntrerupe rotorul se va stopa , dac nu trece n cadranul III punctul 4 , unde MA va funciona n regim motor sens invers.Aceast metod se aplic n parctic pentru realizarea reversului motorului ( cu schimbarea sensului de rotaie ). 3) Frnare dinamic a MA Are loc atunci cnd la funcionarea n regim motor n nfurarea rotoric se deconscteaz de la sursa trifazat i se conecteaz la o surs de curent continuu, n acest rotorul dup inerie ntr-un cmp magnetic nemicat i cuplul MA devine cuplu de frnare.Ms00M1 2Regim motor sens directAMAB CFrinare dinamica(generator sincron)+-Alt metod a frnrii dinamice este frnarea cu autoexcitaie.20$0$%&&21ACIONRI ELECTRICE CU MOTOARE SINCRONE I MOTOARE SPECIALE.1. Acionare electric cu motoare sincrone. Motoarele sincrone au caracteristica mecanic absolut rigid , la varierea sarcinii viteza rmne neschimbat. Exist MS cu excitaie electromagnetic i MS cu magnei permaneni .MMS+-MS EEMMS MPMotoarele sincrone se utilizeaz n pompe , compresoare, climatizoare etc. Neajunsul MS , cuplul de pornire nul.MMmaxCaracteristica unghiulara sin0max M MM p Pentru a asigura pornirea MS pe rotor se monteaz i o nfurare scurtcircuitat numit nfurare de amortizare.2. Motorul de curent continuu cu excitaie mixt ( MEM)Conine dou nfurri de excitaie:1- n serie;2- n paralel.22IIWesse+- > >e se sMEM poate funciona n toate regimurile de frnare : generator cu recuperarea energiei n reea , frnare contracurent , frnare dinamic. 3. Motor universal cu colector.Este un motor asemntor cu motorul cu excitaie n serie , care poate fi alimentat att n curent continuu ct i n curent alternativ. :HHHH:8 804. Motor pas cu pas Un motor sincron cu alimentarea separat pentru fiecare pol.5. Motorul cu reluctan variabil Se numete motorul veacului XXI. Acest motor are nfurare numai pe stator , rotorul cu poli apareni fr nfurri.SRM- switch reluctance motor.PSRMMA2236. Acionri electrice cu motoare monofazate.Motorul asincron monofazat conine pe stator o nfurare bifazat :1) De pornire;2) De funcionare, plasate sub090 electrice. Deoarece pentru crearea cmpului magnetic sunt necesare dou condiii:1) Deplasarea sub 090electrice a nfurrilor n spaiu.2) Alimentarea fazelor cu tensiuni n timp cu 090electrice. Din aceast cauz pornirea motorului monofazat poate fi realizat cu ajutorul unor elemente auxiliare de pornire.$%& &S I8n practic deseori se utilizeaz motorul asincron trifazat n regim monofazat. Pot fi aplicate diferite scheme de conectare n acest regimCCpff pnnfC CIUC) 3 2 (2800 24fpCCf pnnfC CIUC) 3 2 (4800 &Innfn fIUCP P190075 . 01

7. Acionare electromagnetic Este realizat n baza unui electromagnet dute-vino : ventile n sistemele hidraulice , ciocane electrice , maini de presat-tanat, maini de btut untul , vibratoare electrice.%RELQD$UPDWXUDP RELODFDUFDVD252627Tema: Reglarea parametrilor acionrilor electrice1. Noiune de reglare a parametrilor acionrilor electrice.2.Indicii cantitativi de reglare a vitezei.1) Puterea , curentul, cuplul , viteza , acceleraia, poziia se numesc coordonate ale acionrilor electrice , pentru realizarea procesului tehnologic necesar poate fi realizat reglarea vitezei cuplului i ali parametri de acionri.pornireRegim stationarFrinareL Definiie : Reglarea a coordonatelor acionrilor electrice se numete schimbarea forat a parametrilor motorului electric n scopul realizrii micrii necesare a mainii de lucru. Cu alte cuvinte reglarea are loc atunci cnd se schimb forat caracteristica mecanic a motorului electric.MMM1 2012Variere a vitezei(nu este regalaj )MMs012RRs1s2R < Rs1 s2reglare Reglarea coordonatelor acionrilor electrice poate fi realizat n sisteme deschise (regalarea parametric) . La reglarea parametric are loc varierea parametrilor motorului fr a lua n consideraie influena perturbaiilor din exterior.AEm (perturbatie )Sistem deschisn sisteme deschise diapazonul reglrii este relativ mic ++3) Zon de reglare, n jos sau n sus fa de caracteristica fundamental;MIn susCaracteristica fundamenatalaIn josMIn susCaracteristica fundamenatalaIn jos4) Stabilitatea caracteristicii de reglare , nalt sau joas ( n corespundere cu rigiditatea caracteristicii );29MJoasainaltaM 5) Sarcin admisibil ( din punct de vedere al nclzirii motorului); 6) Eficacitatea economic.Tema: Reglarea parametric a vitezei motorului de curent continuu.1) Metoda reostatic.2) Metoda varierii fluxului de excitaie.3) Metoda varierii tensiunii de alimentare a nfurrii rotorice.Din ecuaiile motorului ) 2 () () 1 (2 kR RMkUk R RIkUs is i+ + =f(I)- caracteristic electromecanic;=f(M)-caracteristica mecanica.Rezult c poate fi reglat prin varierea tensiunii, fluxului i rezistenei rotoric din circuitul rotoric. kU0 viteza mers n gol ideal (3)++ 2) ( kR RMk R RIs i s idecalaj de vitez ( 4) 00VV1) Metoda reostatic de reglare a vitezei MEI. 30eEEU-+I RRU+- EMIeiseLa varierea rezistenei suplimentare Rs din circuitul rotoric conform (3) ,const 0iar decalajul =f ( Rs) . La varierea Rs se obin urmtoarele caracteristici de reglare.VVVVV&DUDFWHULVWLFDIXQGDPHQWDOD5 55555VVVVV0&UDFWHULVWLFLGHUHJODUH0 V Neajunsul metodei const n dependena pierderilor de putere proporional cu alimentarea rotorului..0s M P 4. Metoda frecvenial de reglare a vitezei motorului asincron.48 La varierea frecvenei sursei de alimentare var1 fvariaz i viteza de sincronismvar20 pf .Important pentru aceast metod este c pierderile de putere .000 0const M s M P 4.1. Legile de reglare a frecvenei.Pentru a asigura indici de reglare nali odat cu varierea frecvenei se regleaz i tensiunea de alimentare nct capacitatea de suprancrcare a motorului s rmn constant. ); 1 ( constMMsm La neglijarea rezistenei statorice n comparaie cu inductivitile:. ) 2 () ( 232122 1 02fUAx xUMf fm+Pentru dou sarcini diferite cu indici i i k ( ) . 4). 3 (11212212sksikifkfisk kfksi ifiMMffUUconstM f UM f UEcuaia (4) reprezint legea principal de reglare a frecvenei tensiunii. Din (4) obinem pentru sarcini cu caracter tipic urmtoarele legi particulare . Pentru sarcin constant obinem :a) ) 5 ( ,1constfUconst Mfs , (lift).Odat cu varierea frecvenei trebuie variat proporional i tensiunea;b) Pentru sarcini cu caracter parabolic obinem); 6 (1constfU fc) Pentru sarcini cuhiperbolic:1 M (traciune);) 7 (1constfU f.49MMm060n01020304Un , fU , f U , f U , f U , f U , f 1n n11 11213 314 4 =constCaracteristicilefundamentala4 3 2 1 64 3 2 1f f f f f fU U U U Unn> > > > >> > > >2Pentru alimentarea motorului asincron cu tensiune i frecven variabil pot fi utilizate att convertoare electromecanice ct i convertoare statice . Ca preferin se utilizeaz convertoarele statice.CicloconvertoareMAA B CA BCT1 T3 T5T2T4T6 T7 T9 T11 T12 T13 T15T17T14 T16 T18 T8 T10Tiristoarele impare formeaz semiunda pozitiv , iar cele pare semiunda negativ a tensiunii de alimentare a fazei statorice. 50U U U A1 B1 C1UUAT1 T3T5TcT2 T4 T6pauz t00Tc este durata ciclului care determin frecvena de ieire a cicloconvertorului . Reglarea acestei frecvene se obine prin varierea duratei pauze 0tdintre semiunde. Cicloconvertorul asigur reglarea lin a vitezei cu un randament (97 98 )% , asigur varierea independent a tensiunii i frecvenei , nu necesit elemente auxiliare pentru stingerea tiristoarelor .Ca neajuns se menioneaz diapazonul mic de variere a frecvenei , ) 4 . 0 0 (1f fc factor de putere mic 8 . 0 cos , numr de elemente de putere , tiristoare.Convertoare de frecven indirecte cu circuit intermediar de curent continuu .Convertorul indirect conine dou blocuri de for redresor i invertor.Redresor Invertor SCI SCRSC CMA BGLCUc=varfc =varU=constf=const11convertorSistem de ComandaUpDac ntre redresor i invertor se conine o inductivitate , atunci invertorul este de curent , dac este o capacitate se numete invertor de tensiune. 515253MAT1 T3 T5T4 T6 T2CD1 D3 D5D4 D6 D2T7 T9T11D7D9 D11T10 T12 T8D10 D12 D8Tiristoarele T1 T6 aparin redresorului , T7 T12 aparin invertorului. Diodele D1 D6 , D7 D12 , L1 i C1 servesc ca circuite forate. n convertoarele moderne cu cureniiA I 800 500 ~ se utilizeaz ca element de for tranzistoare IGBT . Pentru curenii mai mari se folosete tiristoare complet comandate GTO. Pentru a obine o form mai bun a tensiuni de ieire se aplic principiul de reglare PDM puls width modulation. Pentru aceasta n loc de redresorul comandat cu tiristoare se utilizeaz un redresor necomandat la ieirea cruia se instaleaz un chopper.54n sistemele moderne poate fi aplicat comanda scalar cu varierea tensiuni sau a frecvenei n mod obinuit comanda vectorial cu orientare dup cmp i principiu controlului direct al cuplului:.sd sq sq sd mpi i M La reglarea frecvenial a motorului sincron diapazonul de reglare se majoreaz pn la 1 : 10000 1000 , reglarea n ambele zone , reglare lin , caracteristic de reglare rigid , randament nalt (pierderile nu depind de alunecare).The Clarke and Park TransformationsThe idea of the Clarke transformation is that the rotating stator current vector that is thesum of the 3 phase currents can also be generated by a bi-phased system placed on thefixed axis and as shown in Figure 3.Figure 3. (a,b,c)->(,) Projection (Clarke Transformation)55The projection of the stator current vector in this fixed frame gives:In this new frame, the expression of the torque is still dependent on the position of therotor flux, preventing any easy solution of the electrical differential equation.To remove this dependency, the electrical equations are projected in a 2-phase (d,q)system (Figure 4) that rotates at the speed of the electrical speed of the rotor and wherethe d axis is aligned with the electrical position of the rotor flux. In this frame, the electricalexpression of the torque becomes independent from e.Figure 4. (,)->(d,q) Projection (Park Transformation)The equations corresponding to this transformation are given by:In this new system, the expression of the electrical equations are greatly simplified:dThe equations corresponding to this transformation are given by:In this new system, the expression of the electrical equations are greatly simplified:565758Evolution of Industrial Motor Control5960Tem: Calcularea puterii i alegerea motoarelor electrice.1. Esena i etapele alegerii motorului electric.2. nclzirea motoarelor electrice.3. Serviciul de funcionare de lung durat i calcularea puterii motorului.4. Serviciul de scurt durat i calcularea puterii motorului.5. Serviciul intermitent periodic i calcularea puterii motorului.1. Calcularea puterii i alegerea motorului electric este una din cele mai importante probleme ale acionrilor electrice , ct se ine cont de factorii tehnici att i de cei economici . Alegerea unui motor electric nseamn a alege un motor de o aa putere care satisface cerinele ciclului tehnologic al mainii de lucru , funcioneaz n mediul ambiant corespunztor i n acelai timp are o nclzire normal.Gradul de nclzire a motorului este determinat de clasa izolaiei al motorului n cauz . Calcularea puterii i alegerea motorului se realizeaz n trei etape : I. Calcularea prealabil a puterii motorului electric , ca baz pentru aclcularea puterii servete diagrama sarcinii , care este dependena cuplului funcie de timp M=f(t) i tahograma . ) (t f MttstMPornireSarcinaMdinConform acestei diagrame: 1.Etap:s r motorM k M >>

3 , 1 1 , 1rKcoeficient de rezerv.61Viteza motorului s motor >. Din catalog se alege un motor cu puterea nominal nu mai mic ca puterea motorului calculat.calcul catamotor nomP P log pentru viteza dat.2.Etap: se verific capacitatea de pornire i suprancrcare a motorului corespunztor sarcinii . La varierea vitezei n sistem apare un cuplu dinamic..;;;max log maxlogmaxsarcina catasarcina p cata psarcina din s motors motor dinM MM MM M M MM MdtdJ M>> + 3.Etap: Se verific motorul dup gradul de nclzire , este criteriul decisiv n alegerea motorului.2. La funcionarea motorului pierderile de putere cauzeaz producerea unei cantiti de cldur care asigur nclzirea motorului , iar alt parte se cedeaz n mediul ambiant.;+ + ) 2 () 1 (. c d d t A P d td d da m b i a n t m m o t o recuaia echilibrului termic.Unde P sunt pierderile de putere ale motorului; c capacitatea termic specific a motorului; A capacitatea de cedare a cldurii a motorului n mediul ambiant; t timpul; supratemperatura , reprezint diferena dintre temperatura motorului i temperatura standard a mediului ambiant.. 40); 3 (0..Cambiant mambiant m motor Ecuaia diferenial (2) are o soluie :) 4 ( ) (Tts in se + .Unde seste supratemperatura staionar , APs ;T constanta termic de timp al motorului ACT ;intemperatura iniial.PPincs1in121IncalzireracireP2 P1T ract=(3:4)Trac rac62n funcie de graficul sarcinii i nclzire rcire sunt definite opt servicii standard de funcionarea a motoarelor electrice care se noteaz. 8 1 S S3. S1 serviciul de lung durat .Definiie : Serviciul de lung durat S1 se caracterizeaz prin funcionarea cu putere nominal care dureaz att de mult timp nct supratemperatura motorului atinge valoare staionar.stP,P1Cu acest serviciu funcioneaz pompele ventilatoarelor . n cazul cnd sarcina are putere constant puterea motorului se calcul dup formule. De exemplu pentru o pomp putere motorului se calcul conform formulei:transm pompH VP Unde

este densitatea specific lichidului; V volumul de lichid pompat ntr-o unitate de timp;H coloana de ridicare a lichidului;

pomprandamentul pompei;

transm randamentul transmisiei.n multe cazuri puterea motorului variaz n timp n funcie de sarcin , dar n acelai timp supratemperatura lui atinge valoarea staionar.tPPPPPPPPPPPP 112233445566Pt t t ttt12 3 45 6Pentru sarcin variabil puterea motorului se determin prin dou metode:1. Metoda pierderilor medii;2. Metoda mrimilor echivalente.). 5 (......2 12 2 1 1nn nmedt t tt P t P t PP+ + + + + + 63Dac pierderile nominale ale motorului ales din catalog sunt mai mare sau egalcu pierderile medii calculate , atunci se consider c supratemperatura motorului nu va depi supratemperatura admis a clasei de izolaie.). 6 (med nomP P Relaia o reprezint condiia verificrii termice a motorului . Conform metodei mrimilor echivalente se calculeaz mrimea echivalent ( puterea , cuplul,curentul).{ }). 8 (; , ,); 7 (......2 12222 121ech nom ech nomechnn nechP P X XI M P Xt t tt X t X t XX + + ++ + +4. S2 regim de scurt durat.Motorul electric funcioneaz cu sarcin nominal ntr- un interval de timp cu durata de o aa valoare nct supratemperatura motorului nu atinge valoarea staionar , dup care urmeaz o pauz att de lung nct temperatura motorului scade pn la valoarea temperaturii mediului.PttPnsfTimpul de funcionare este standardizat cu valorile min 90 , 60 , 30 , 15 ft. Pentru acest serviciu se produc motoare speciale cu capacitate mecanic i termic majorat.5. S3 serviciul intermitent periodic. Const din perioade cu durata de funcionare cu sarcin nominal i pauze . Duratade funcionare nu este att de mare nct supratemperatura s ating valoarea staionar , iar pauza este att de mic nct supratemperatura motorului nu coboar la zero.64PttPnsfTt 0 % 100TTDRFfdurata relativ de funcionare, acest parametru este standardizat cu valorile 15,25,40,60 %. T=10min.65