Masini Electrice 1 Curs 5

8/15/2019 Masini Electrice 1 Curs 5

1/34

2015-2016 Masini electrice 1 - Curs 5 1

MAŞINI ELECTRICECurs 5: Maşina asincronă (de inducţie):Generalităţi, construcţie şi funcţionare

Prof.dr.ing. Claudia MARŢIŞ([email protected])

Departamentul de Maşini şi Acṭionări ElectriceGrupul de Sisteme Electromecanice

(www.ems.utcluj.ro)


2/34


GENERALITĂŢI

A fost concepută in 1889 de Michael von Dolivo-Dobrovolski

Este cea mai r ăspândită maşină electrică

Are o gamă foarte largă de aplicaţii Se construieşte pentru o gamă largă de puteri, de la câţiva W la MW, pentrufrecvenţa de 50Hz, tensiuni sub 500V, de 3kV, 6kV, 10kV

Turaţiile pentru care se construiesc sunt de 500, 600, 750, 1000, 1500 şi 3000rpm


3/34


AVANTAJE

Simpilitate constructivă, robusteţe, fiabilitate

Siguranţă în exploatare,stabilitate în funcţionare, exploatare, manevrare şi

întreţinere simplă

Preţ de cost redus

Performanţe tehnice ridicate(cuplu mare de pornire,randament ridicat)

Alimentare direct de lareţeaua trifazată

DEZAVANTAJE

Şoc mare la pornire

Factor de putere relativ

scăzut Caracteristică mecanică dură


4/34


CONSTRUCŢIA MAŞINIIASINCRONE

1. Înfăşurare statorică

2. Carcasă

3. Miez statoric

4. Miez rotoric5. Colivia cu bare

6. Scut portlagăr

Se execută în două varianteconstructive:

Maşină asincronă cu rotor bobinat (cuinele)

Maşină asincronă cu rotor înscurtcircuit (în colivie)


5/34


Părţile constructive ale maşinii asincrone


6/34


MIEZ MAGNETIC: realizat din tole din oţel electrotehnic, cu grosimea de 0.5mm, izolate între ele.

JUGSTATORIC

JUGROTORIC

DINTESTATORIC

DINTEROTORIC

CRESTĂTURĂ STATORICĂ

CRESTĂTURĂ ROTORICĂ


7/34


ÎNFĂŞURĂRI STATORICE: realizate din conductor de cupru, distribuite încrestăturile statorice


8/34


Înfăşurări distribuite: Rezultă prin înserierea unor bobine elementare sau secţii,plasate în crestături, care sunt str ăbătute de fluxuri diferite, având poziţii

diferite în spaţiu.

Bobină elementară formată din două spire înseriate


9/34


Înfăşurare în dublu strat Înfăşurare în simplu strat


10/34


ÎNFĂŞURĂRI ROTORICE: realizate din conductor de cupru sau aluminiu, încolivie sau distribuite în crestăturile rotorice (rotor bobinat)

Bare rotorice


11/34


Bare sudate sau lipite de inele din cupru

Din aluminiu, turnate sub presiune

Colivie dublă

1. Miez din tole

2. Bare interioare3. Bare exterioare4. Inele de scurtcircuitare

Colivie simplă


12/34


Procesul de fabricatie/asamblare a masinilor de inductie


13/34


PRINCIPIUL DE FUNCŢIONARE ALMAŞINII ASINCRONE

La baza funcţionării maşinii asincrone stăcâmpul magnetic învârtitor

Y

A

X

C B

Z1

2

3

4

5

6

0 i i i C B A

α

A

B

C


14/34


2π 0

τ

α

1 2 7 8

t f 2 sin I t sin I t i 1 max 1 max A

π Armonica fundamentală de-a lungul întrefierului a

solenaţiei fazei A

t i 2 t AA

Solenaţia fazei A

α

α

t i t AA _2 b Solenaţiabobinei 2 a

fazei A

Solenaţia

bobinei 1 afazei A

t i t AA _1 b

Considerăm că fiecare bobină are o

singur ă spir ă

t i A


15/34


ΘA

c

A0

A2 B

Câmpul magnetic corespunzătorsolenaţiei ΘA:

δc – întrefierul echivalent


16/34


α 0 B A

α 0025 .0 B

A

α 005 .0 B A

α 0075 .0 B

A

2π 0 π α 01 .0 B A

Variaţia inducţiei magnetice a câmpului magnetic generat de faza A

Reprezentarefazorială

Reprezentare de-a lungul întrefierului


17/34


α 01 .0 B A

α 0125 .0 B

A

α

015 .0 B A

α 0175 .0 B

A

2π 0 π

α 02 .0 B A

Reprezentarefazorială

Reprezentare de-a lungul întrefierului


18/34


Armonica fundamentală asolenaţiei fazei A

Repartiţia reală asolenaţiei fazei A

Maşină asincronă cu o singurăpereche de poli (p=1)

Maşină asincronă cu douăperechi de poli (p=2)

α 2π π 0

τ

τ

τ – pas polar

] crestaturi [ p 2

Z ] ; m [

p 2

D s

Faza A alimentată cutensiune sinusoidală

α


19/34


Masina de inductie cu 3 perechi de poli - Faza A distribuita in crestaturi


20/34


0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12-15

-10

-5

0

5

10

15

Timp [s]

C u r e n t f a z a A [

A ]

Curentul in faza A

Modul in care se modifica inductia in masina(alimentand numai faza A) de-a lungul celor 0.12s

Stator cu 36 de crestaturi, infasurari indublu strat

Faza A alimentată cu tensiune sinusoidală

Masina are 3 perechi de poli


21/34


Harta campului magnetic siliniile de camp la momentul

t=0.015s

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12-15

-10

-5

0

5

10

15

Timp [s]

C u r e n t f a z a A [

A ]

Reprezentarea vectoriala ainductiei magnetice in masina

Parte din faza A

Curentul in faza A


22/34

Harta campului magnetic siliniile de camp la momentul

t=0.015s


0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12-15

-10

-5

0

5

10

15

Timp [s]

C u r e n t f a

z a A [

A ]

Curentul in faza A Inductia in intrefier si armonica fundamentalaa acesteia la momentul t=0.015 s

0 60 120 180 240 300 360

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

Unghi [grade]

I n d u c t i a [ T ]


23/34


0 60 120 180 240 300 360 -1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

Unghi la centru [grade]

I n d u

c t i a

[ T ]

BδA(α,t): Inductia magnetica in intrefier data de curentul din faza A

BδC(α,t): Inductia magnetica in intrefier data de curentul din faza C

BδB(α,t): Inductia magnetica in intrefier data de curentul din faza B

Bδ(α,t) = BδA(α,t) + BδB(α,t) + BδC(α,t): Inductia magnetica totala in intrefier la momentul t=0.015s


24/34


Stator cu 36 de crestaturi,

infasurari in dublu strat Masina are 4 perechi de poli

Cele trei infasurari alimentatecu un sistem trifazatechilibrat de curenti

Harta inductieimagnetice in masina

0 60 120 180 240 300 360-1

-0.5

0

0.5

1

Unghi [grade]

I n d u c t i e

i n t r e f i e r [ T ]

Distributiainfasurarilor increstaturi

Inductiamagnetica in intrefier


25/34


Câmpul rezultant este un câmp magnetic învârtitor:

p t sin B 2

3 t ,B

1

Viteza unghiulară de rotaţie este Ω1 (în radiani/secundă),sau n1 (în rotaţii/minut), a câmpului magnetic învârtitor :

p f 60 n

p

1

1

1

1

n1 [rot/min] a câmpului magnetic învârtitor poartă numele de viteză desincronism

Amplitudinea câmpului magnetic învârtitor este constantă: B 2

3


26/34


27/34


Stator

Rotor

Întrefier

n1- vitezacâmpului magnetic

învârtitor

n - vitezarotorului

Alunecarea maşinii:

100 n

n n [%] s sau

n

n n s

1

1

1

1

Viteza relativă a câmpului magnetic învârtitor faţă de rotor:

1 1 2 sn n n n

http://educypedia.karadimov.info/library/Slip_-_Induction_Motor.swf

http://educypedia.karadimov.info/library/Slip_-_Induction_Motor.swfhttp://educypedia.karadimov.info/library/Slip_-_Induction_Motor.swfhttp://educypedia.karadimov.info/library/Slip_-_Induction_Motor.swfhttp://educypedia.karadimov.info/library/Slip_-_Induction_Motor.swf


28/34


REGIMUL DE MOTOR

0


29/34


REGIMUL DE GENERATOR

n1

n>n1

Câmpul magnetic învârtitor

Rotorul maşinii asincrone

Conductorrotoric

Fem

0s

Se alimentează înfăşurările statorice cu un sistem trifazat de tensiuni sinusoidale şi seantrenează rotorul din exterior la o turaţie n mai mare decât turaţia n1 în acelaşi sens cu

câmpul învârtitor.


30/34


REGIMUL DE FRÂNĂ

s 1

Se alimentează înfăşurările statorice cu un sistem trifazat de tensiuni sinusoidale şi seantrenează rotorul din exterior la o turaţie n mai mare decât turaţia n1 în sens contrar

câmpului învârtitor.

Regimul se aplică în anumite cazuri de acţionări cu motoare electrice, când se cere o frânarerapidă a motorului sau, în cazul macaralelor, o viteză constantă de coborâre a sarcinii.


31/34


FUNCŢIONAREA ÎN REGIM DEMOTOR A MAŞINII ASINCRONE

ÎN GOL CU ROTORUL ÎN

REPAUS

Se alimentează înfăşurările statorice cu un sistemtrifazat de tensiuni sinusoidale.

Stator

Rotor în repaus

Înfăşurare rotoricădeschisă

1

u

u w

u w

k w f E

k w f E

2212

1111

2

2

kw1, kw2 – factori de înfăşurare

Maşina asincronă se comportăca un transformator, curaportul de transformare dat

de:

2 2 w

1 1 w

2

1 e

w k

w k

E

E k

Puterea absorbită de motor dela reţea acoperă pierderile în

înfăşurările statorice şi cele înmiezul statoric şi rotoric:

2 Fe 1 Fe 2 01 1 10 p p I m 3 P


32/34


ÎN SARCINĂ

Înfăşurare rotorică închisă (in scurt

circuit)

Se alimentează înfăşurărilestatorice cu un sistem trifazat de

tensiuni sinusoidale.

Stator

1

u

Tensiunea electromotoareindusă, E2, generează uncurent I2 prin înfăşurarea

rotorică.

Se produce un cupluelectromagnetic ce pune înmişcare rotorul cu viteza:

1 n s 1 n

1 2 u 2 w 2 2 s 2 u 1 w 1 1 1 sf f cu k w f 2 E si k w f 2 E

Rotor in colivie

Se alimenteazainfasurarea

rotorica de la periiprin inelelecolectoare

Rotor bobinat

Se generează uncurent I2 prin

înfăşurarea rotorică.


33/34


Pentru masina cu p=3


34/34

2015 2016 Masini electrice 1 Curs 5 34

Curentul I2 produce la rândul lui un câmp învârtitor, căruia îi corespundefluxul Φ2, a cărui viteză faţă de rotor este:

1

1 2

sn p

sf 60

p

f 60

n 2

Viteza câmpului învârtitor, reprezentat de fluxul Φ2, faţă de stator este:

1 1 1 _1 n n s 1 sn n n n 2 2

Câmpul rotorului se învârteşte cu aceeaşi viteză desincronism n1 ca şi câmpul statoric, oricare ar fi alunecarea.

Masini Electrice 1 Curs 5

Documents

Transcript of Masini Electrice 1 Curs 5