7/25/2019 L5a_v4

1/6

1

Lucrarea 5a

Reglarea vitezei motorului asincron cu rotorul bobinat prin

conectare n cascad

1.Generaliti

Maina asincron dublu alimentat este caracterizat prin faptul c rotorul acesteiaeste prevzut cu trei nfurri, care sunt conectate la trei inele montate pe arborelemotorului. Accesul la inele dinspre cutia cu borne se face prin intermediul a 3 perii, carealunec pe aceste inele. Prin intermediul acestui sistem se poate modifica rezistenacircuitului rotoric, i ca urmare se pot controla direct curenii din nfurrile rotorice.

Maina dublu alimentat este singura main capabil s funcioneze la cuplunominal pn la dublul vitezei de sincronism.

n practic, maina asincron dublu alimentat (n regim de motor sau de generator)prezintprobleme de stabilitate, necesit ntreinere datorit sistemului perii-colector, iarcaracteristica prezint discontinuitate la turaia de sincronism, unde inducia nu mai are loc.

Ca toate celelalte tipuri de maini electrice, motorul dublu alimentat are nevoie decurent activ pentru a produce cuplu, respectiv de curent reactiv pentru a se magnetiza.Curentul de magnetizare fiind n general mult mai mic dect cel activ, practic nu afecteazrandamentul, exceptnd cazul n care maina funcioneaz la cuplu foarte redus, caz n carecurentul de magnetizare este dominant. Ca i la motorul sincron cu nfurare de excitaie,fluxul magnetic poate fi produs de ctre curentul statoric, curentul rotoric, sau n comun dectre ambii cureni. La acest tip de motor, maina poate fi magnetizat n totalitate prin

rotor, caz n care motorul va funciona cu factor de putere unitar. La viteza de sincronism, nrotor curentul va fi curent continuu, ca i la o main sincron obinuit. La viteze diferite decea de sincronism, curentul n rotor este alternativ. n regim de funcionare asincron, rotorulva trebui alimentat cu putere reactiv, n cazul n care acesta este folosit pentru a magnetizamotorul. Curentul rotoric este necesar i pentru a produce cuplu, pe lng rolul de amagnetiza motorul, astfel n rotor pe lng puterea reactiv va fi prezent i puterea activ.

Frecvena i amplitudinea tensiunii rotorice este proporional cu alunecarea (adiccu diferena dintre turaia de sincronism i cea a rotorului). n repaos frecvena va fi aceeaicu frecvena cmpului nvrtitor din stator, iar amplitudinea va fi determinat de raportul

ntre numrul de spire statorice i rotorice. Se poate spune deci, c n repaos, maina dublualimentat funcioneaz ca un transformator.n funcie de regimul de funcionare, rotorulfie necesit, fie genereaz putere activ n funcie de vitez i cuplu. Dac maina producecuplu, i funcioneaz n regim de motor, rotorul va genera putere dac viteza este mai micdect cea de sincronism (regim subsincron). n repaos toat puterea cu care se alimenteazstatorul (exceptnd pierderile) este returnat prin intermediul rotorului. Cantitatea deputere activ depinde de cuplu. Dac cuplul este nominal, ntre stator i rotor va circulaputerea nominal. Ca i la alte maini, randamentul este sczut la viteze mici, deoarececurentul este necesar pentru a produce cuplu, ns puterea mecanic produs est e foartemic (aceasta fiindprodusul ntre cuplu i vitez).

Dac motorul funcioneaz la viteze ce depesc viteza de sincronism (regimsuprasincron) randamentul este mult superior n comparaie cu motoarele alimentate doar

ntr-o singur parte. Ca exemplu, la vitez maxim, maina dublu alimentat cu acelai

7/25/2019 L5a_v4

2/6

2

numr de spire n stator i n rotor produce acelai cuplu la vitez dubl (deci putere dubl)dect motorul cu rotor n scurtcircuit. Pierderile, care se consider proporionale cu cuplul,sunt aproximativ la fel. Astfel randamentul, care reprezint raportul dintre puterea produs(util) i cea absorbit, este mult mai bun. Pe de alt parte convertorul de frecven carealimenteaz rotorul controleaz doar 50% sau mai puin din puterea motorului, deci i

pierderile prin convertor sunt mai mici ca i n cazul convertoarelor de frecven carealimenteaz motoarele alimentate doar ntr-o singur parte i prin care circul 100% dinputerea motorului.

La funcionare n regim suprasincron mainile dublu alimentate depescperformanele tuturor celorlalte tipuri de maini, deoarece pot funciona la cuplu constantpn la dublul vitezei de sincronism. Totui, trebuie menionat faptul, c motoarele dublualimentate nu pot genera cuplu nominal pe volum mai mare dect cele simplu alimentate.Puterea mai mare rezult doar din faptul c se pot obine turaii mai mari dect cea desincronism fra slbi cmpul. n ceea ce privete metodele de reglare a turaiei motoruluidublu alimentat, acesta se poate realiza intervenind fie n stator, fie prin rotor.

Dinspre partea de stator, metodele de reglare a turaiei sunt identice cu celeaplicabile la motorul asincron cu rotor n scurtcircuit, unde acesta se poate realiza prinreglarea amplitudinii i/sau a frecvenei tensiunii de alimentare.

n completarea acestor metode de reglare, viteza motorului dublu alimentat poate fireglat i prin rotor, metodele cele mai cunoscute fiind:

a)Variaia rezistenei circuitului rotoric;b)Variaia reactanei de scpri a circuitului rotoric;c) Variaia alunecrii prin conectare n cascad.

n prezenta lucrare se va efectua reglarea turaiei unui motor asincron cu inelecolectoare prin conectare n cascad.

2.Consideraii teoretice

Reglajul turaiei prin conectare n cascad

Puterea din rotor poate fi recuperat prin inelele motorului cu ajutorul unorechipamente auxiliare. n continuare se vor trata cascadele de curent continuu, la careputerea din rotor se redreseaz. Puterea de alunecare este definit de relaia:

(2.1)n care s-a notat:alunecarea;puterea electromagnetic.

Puterea disponibil n rotor poate fi recuperat n dou moduri:

- Prin redresare n putere de curent continuu urmat de transformarea n puteremecanic, care este retransmis la arborele unui motor asincron cu ajutorul unuimotor de curent continuu. Aceast metod este cunoscut sub denumirea decascad Krmer.

- Prin redresare n putere de curent continuu care este mai apoi restituit napoi n

reeaua de alimentare trifazat prin intermediul unui convertor static de frecven(CSF), cunoscut sub denumirea de cascad Scherbius.

7/25/2019 L5a_v4

3/6

3

n figura 2.1 este prezentat schema de principiu a cascadelor de curent continuu, iarcaracteristicile mecanice statice de reglaj a cascadelor este artatn figura 2.2.

Puterea mainilor auxiliare sau a redresoarelor este determinat de puterea rotoric , la alunecare maxim, fiind puterea electromagnetic transmis prin

ntrefier. n general alunecarea maxim . Cuplarea n cascad n apropiere

de nu este economic, deoarece mainile auxiliare se apropie ca putere de mainileprincipale. De aceea pornirea se realizeaz cu mainile auxiliare deconectatei numai dup se realizeaz conectarea n cascad. Din acest motiv, conectarea n cascad esterecomandat la acionri de puteri mari.

MI

R

S

Tus,fs

Ps

Ps(1-s)

URD

IRD

Pems

Kramer

Scherbius

Fig. 2.1. Schema de principiu a cascadelor de curent continuu.

(rad/s)

M (Nm)MN

N

0

0

U 0RD

0

1 maxU URD RD

0

Fig. 2.2. Caracteristicile statice de reglaj ale cascadelor.

Tensiunea de comand se consider tensiunea de ieire a redresorului, . Dacacesta crete, va determina o scdere a vitezei motorului. Pentru a mri curentul din

7/25/2019 L5a_v4

4/6

4

circuit, tensiunea va trebui mrit. Dac curentul din circuitul rotoric este zero nu se va maiproduce cuplu. n general cascadele se utilizeaz n regim de motor, adic M>0.

Cascada Krmer

n figura 2.3 este prezentat schema de reglare a vitezei pentru cascada Krmer.Tensiunea redresat este aplicat unui motor de curent continuu cu excitaie independent.

MI

R

S

Tus,fs

PsIRD

TG

Rezistene

de pornire

MCCEx

-0 t

Regulator

de vitez

0 t

IRDrefref

ms

IRDms

Regulator

de curent

Generator

impulsuri de

comand

convertor

excitaie

Ue

e

E

-+ +

URD

Fig. 2.3. Schema de reglare a cascadelor Krmer.

Domeniul de reglaj al vitezei este redus, din cauza motorului de curent continuu.Mrimile prin intermediul crora se realizeaz reglajul sunt: tensiunea de excitaie respectiv fluxul de excitaie a motorului de curent continuu. Sistemul de reglaj are ncomponen un regulator de vitez i un regulator de curent (al curentului ) care vadetermina unghiul de comand al redresorului.

3.Montajul experimental

Legend:SURS D.C. Surs de curent continuu reglabil (110 V, -0.9 - +0.9 A).

ATAutotransformator trifazat (220 V, 18 A).RdTP - punte redresoare trifazat.

7/25/2019 L5a_v4

5/6

5

Ampermetre 0-20 A.Voltmetru 0-250 Vcc.Voltmetru 0-250 Vcc.Voltmetru 0-250 V~.Reostat 30 .

Reostat 29 .Comutator basculant.Comutator tripolar.Date de catalog:

MCCMotor de curent continuu MIMotor asincron cu inele

turaia de sincronism

SURSD.C.

Excitaie

MCC

Aa

VaK1

MI

As

Vs R

S

T

K2

AT

RrARD

Rf

VRD

RdTP

Fig. 3.1. Montajul experimental.

4.Mersul lucrrii

1. Se realizeaz montajul din figura 3.1.2. Se alimenteaz excitaia mainii de curent continuu la valori nominale

.3. Se ajusteaz .

4.

Se alimenteaz AT, se mrete constant pn la 220 V, se nchide , i sepornete motorul asincron.

7/25/2019 L5a_v4

6/6

6

5. Se citesc valorile din tabel pentru mers n gol, (deschis), apoi se nchide i serealizeaz msurtori pentru diferii cureni de sarcin (cel puin dou valori).Rezultatele se trec n tabel.

6. Se repet punctul 5 considernd i . Rezultatele se trec n tabel.7. Se repet punctele5-6 considernd i . Rezultatele se trec

n tabel.8. Se ridic caracteristicile mecanice ()pentru urmtoarele cazuri:

a. La variaia rezistenei rotorice i b. La variaia tensiunii de alimentare i

9. Relaii de calcul:

()

Nr.

crt.

[V]

[A]

[V]

[A]

n[rpm]

[V]

[A]

[]

[W]

[W]

[W]

[rad/s]

1

2

3

4

5

6

7

8

910

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27