Motoarele electrice - Gabriel Dorin Milian.pptx

25
Motoarele electrice

Transcript of Motoarele electrice - Gabriel Dorin Milian.pptx

Motoarele electrice

Motoarele electriceUnmotor electric(sauelectromotor) este un dispozitiv electromecanic ce transform energia electric n energie mecanic. Transformarea n sens invers, a energiei mecanice n energie electric, este realizat de ungenerator electric. Nu exist diferene de principiu semnificative ntre cele dou tipuri demaini electrice, acelai dispozitiv putnd ndeplini ambele roluri n situaii diferite. Majoritatea motoarelor electrice funcioneaz pe baza forelor electromagnetice ce acioneaz asupra unui conductor parcurs de curent electric aflat n cmp magnetic. Exist ns i motoare electrostatice construite pe baza forei Coulomb i motoare piezoelectrice. Fiind construite ntr-o gam extins de puteri, motoarele electrice sunt folosite la foarte multe aplicaii: de la motoare pentru componente electronice (hard disc, imprimant) pn la acionri electrice de puteri foarte mari (pompe, locomotive, macarale).Motoarele electrice pot fi clasificate: -dup tipul curentului electric ce le parcurge: motoare de curent continuu i motoare de curent alternative;- in funcie de numrul fazelor curentului cu care funcioneaz, motoarele electrice pot fi motoare monofazate sau motoare polifazate (cu mai multe faze).Clasificarea motoarelor electrice:Funcioneaz pe baza unui curent ce nu-i schimb sensul, curent continuu. n funcie de modul de conectare al nfurrii de excitaie, motoarele de curent continuu se mpart n patru categorii: a) Cu excitaie derivaie b) Cu excitaie serie c) Cu excitaie mixt d) Cu excitaie separate Motoare de curent continuua) Motoare asincrone;Mainile electrice asincrone sunt cele mai utilizate maini n acionrile cu maini de curent alternativ. S-au dat mai multe definiii n ceea ce privete maina electric asincron. Dou dintre cele mai folosite definiii din domeniul acionrilor electrice sunt:o main asincron este o main de curent alternativ pentru care viteza n sarcin i frecvena reelei la care este legat nu sunt ntr-un raport constant.o main este asincron dac circuitului magnetic i sunt asociate dou sau mai multe circuite ce se deplaseaz unul n raport cu cellalt i n care energia este transferat de la partea fix la partea mobil sau invers prin fenomenul induciei electromagnetice.Motoare de curent alternative:O caracteristic a mainilor asincrone este faptul c viteza de rotaie este puin diferit de viteza cmpului nvrtitor, de unde i numele de asincrone. Ele pot funciona n regim de generator (mai puin rspndit) sau de motor. Cea mai larg utilizare o au ca motoare electrice (n curent trifazat), fiind preferate fa de celelalte tipuri de motoare prin construcia mai simpl (deci i mai ieftin), extinderea reelelor de alimentare trifazate i prin sigurana n exploatare.La aceste motoare, viteza scade puin cu sarcina; din acest motiv caracteristica lor mecanic se numete caracteristic tip derivaie. Motoarele asincrone se folosesc n acionrile n care se cere ca turaia s nu varieze cu sarcina: maini-unelte obinuite, ventilatoare, unele maini de ridicat, ascensoare, etc.b) Motoare cu inele de contact ( rotorul bobinat);c) Motoare cu rotorul n scurtcircuit;d) Motoare de tipuri speciale;e) Motoare cu bare nalte;f) Motoare cu dubl colivie Dolivo-Dobrovolski;g) Motoare sincrone.

Motorul de curent continuu a fost inventat n 1873 de Znobe Gramme prin conectarea unui generator de curent continuu la un generator asemntor. Astfel, a putut observa c maina se rotete, realiznd conversia energiei electrice absorbite de la generator. Astfel el a constatat, c generatorul "iniial" era de fapt o main electric reversibil, care putea lucra ca un convertizor de energie bidirecional.Motorul de curent continuu are pe stator polii magnetici i bobinele polare concentrate care creeaz cmpul magnetic de excitaie. Pe axul motorului este situat un colector ce schimb sensul curentului prin nfurarea rotoric astfel nct cmpul magnetic de excitaie s exercite n permanen o for fa de rotor.

Motorul de current continuun funcie de modul de conectare a nfurrii de excitaie motoarele de curent continuu pot fi clasificate n:

motor cu excitaie independent - unde nfurarea statoric i nfurarea rotoric sunt conectate la dou surse separate de tensiune;motor cu excitaie paralel - unde nfurarea statoric i nfurarea rotoric sunt legate n paralel la aceai surs de tensiune;motor cu excitaie serie - unde nfurarea statoric i nfurarea rotoric sunt legate n serie;motor cu excitaie mixt - unde nfurarea statoric este divizat n dou nfurri, una conectat n paralel i una conectat n serie.nfurarea rotoric parcurs de curent va avea una sau mai multe perechi de poli magnetici echivaleni. Rotorul se deplaseaz n cmpul magnetic de excitaie pn cnd polii rotorici se aliniaz n dreptul polilor statorici opui. n acelai moment, colectorul schimb sensul curenilor rotorici astfel nct polaritatea rotorului se inverseaz i rotorul va continua deplasarea pn la urmtoarea aliniere a polilor magnetici.Pentru acionri electrice de puteri mici i medii, sau pentru acionri ce nu necesit cmp magnetic de excitaie variabil, n locul nfurrilor statorice se folosesc magnei permaneni.Turaia motorului este proporional cu tensiunea aplicat nfurrii rotorice i invers proporional cu cmpul magnetic de excitaie. Turaia se regleaz prin varierea tensiunii aplicat motorului pn la valoarea nominal a tensiunii, iar turaii mai mari se obin prin slbirea cmpului de excitaie. Ambele metode vizeaz o tensiune variabil ce poate fi obinut folosind un generator de curent continuu (grup Ward-Leonard), prin nserierea unor rezistoare n circuit sau cu ajutorul electronicii de putere (redresoare comandate, choppere).

Motorul de curent alternativMotoarele de curent alternativ funcioneaz pe baza principiului cmpului magnetic nvrtitor. Acest principiu a fost identificat de Nikola Tesla n 1882. n anul urmtor a proiectat un motor de inducie bifazat, punnd bazele mainilor electrice ce funcioneaz pe baza cmpului magnetic nvrtitor. Ulterior, sisteme de transmisie prin curent alternativ au fost folosite la generarea i transmisia eficient la distan a energiei electrice, marcnd cea de-a doua Revoluie industrial. Un alt punct important n istoria motorului de curent alternativ a fost inventarea de ctre Michael von Dolivo-Dobrowlsky n anul 1890 a rotorului n colivie de veveri.

Motorul de inducie trifazatMotorul de inducie trifazat (sau motorul asincron trifazat) este cel mai folosit motor electric n acionrile electrice de puteri medii i mari. Statorul motorului de inducie este format din armtura feromagnetic statoric pe care este plasat nfurarea trifazat statoric necesar producerii cmpului magnetic nvrtitor. Rotorul este format din armtura feromagnetic rotoric n care este plasat nfurarea rotoric. Dup tipul nfurrii rotorice, rotoarele pot fi de tipul:rotor n colivie de veveri (n scurtcircuit) - nfurarea rotoric este realizat din bare de aluminiu sau -mai rar- cupru scurtcircuitate la capete de dou inele transversale.rotor bobinat - capetele nfurrii trifazate plasate n rotor sunt conectate prin interiorul axului la 3 inele. Accesul la inele dinspre cutia cu borne se face prin intermediul a 3 perii.Prin intermediul induciei electromagnetice cmpul magnetic nvrtitor va induce n nfurarea rotoric o tensiune. Aceast tensiune creeaz un curent electric prin nfurare i asupra acestei nfurri acioneaz o for electromagnetic ce pune rotorul n micare n sensul cmpului magnetic nvrtitor. Motorul se numete asincron pentru c turaia rotorului este ntotdeauna mai mic dect turaia cmpului magnetic nvrtitor, denumit i turaie de sincronism. Dac turaia rotorului ar fi egal cu turaia de sincronism atunci nu ar mai avea loc fenomenul de inducie electromagnetic, nu s-ar mai induce cureni n rotor i motorul nu ar mai dezvolta cuplu.Turaia motorului se calculeaz n funcie alunecarea rotorului fa de turaia de sincronism, care este cunoscut, fiind determinat de sistemul trifazat de cureni.Motorul de inducie monofazatn cazul n care sistemul trifazat de tensiuni nu este accesibil, cum este n aplicaiile casnice, se poate folosi un motor de inducie monofazat. Curentul electric monofazat nu poate produce cmp magnetic nvrtitor ci produce cmp magnetic pulsatoriu (fix n spaiu i variabil n timp). Cmpul magnetic pulsatoriu nu poate porni rotorul, ns dac acesta se rotete ntr-un sens, atunci asupra lui va aciona un cuplu n sensul su de rotaie. Problema principal o constituie deci, obinerea unui cmp magnetic nvrtitor la pornirea motorului i aceasta se realizeaz n mai multe moduri.Prin ataarea pe statorul mainii la un unghi de 90 a unei faze auxiliare nseriat cu un condensator se poate obine un sistem bifazat de cureni ce produce un cmp magnetic nvrtitor. Dup pornirea motorului se deconecteaz faza auxiliar printr-un ntreruptor centrifugal. Sensul de rotaie al motorului se poate schimba prin mutarea condensatorului din faza auxiliar n faza principal.n locul fazei auxiliare se poate folosi o spir n scurtcircuit plasat pe o parte din polul statoric pentru obinerea cmpului nvrtitor. Curentul electric indus n spir se va opune schimbrii fluxului magnetic din nfurare, astfel nct amplitudinea cmpului magnetic se deplaseaz pe suprafaa polului crend cmpul magnetic nvrtitor.Motorul sincron trifazatEste o main electric la care turaia rotorului este egal cu turaia cmpului magnetic nvrtitor indiferent de ncrcarea motorului. Motoarele sincrone se folosesc la acionri electrice de puteri mari i foarte mari de pn la zeci de MW.Statorul motorului sincron este asemntor cu statorul motorului de inducie (este format dintr-o armtur feromagnetic statoric i o nfurare trifazat statoric). Rotorul motorului sincron este format dintr-o armtur feromagnetic rotoric i o nfurare rotoric de curent continuu. Pot exista dou tipuri constructive de rotoare: cu poli necai i cu poli apareni. Rotorul cu poli necai are armtura feromagnetic crestat spre exterior i n cresttur este plasat nfurarea rotoric. Acest tip de motor are uzual o pereche de poli i funcioneaz la turaii mari (3000 rpm la 50 Hz). Rotorul cu poli apareni are armtura feromagentic sub forma unui butuc poligonal pe care sunt plasate miezurile polilor rotorici i bobine polare concentrate. n unele situaii n locul bobinelor polare concentrate se pot folosi magnei permaneni. Motorul sincron cu poli apareni are un numr mare de poli i funcioneaz la turaii mai reduse. Accesul la nfurarea rotoric se face printr-un sistem inel-perie asemntor motorului de inducie. Motoarele sincrone cu poli apareni pot avea cuplu chiar i n lipsa curentului de excitaie, motorul reactiv fiind cel ce funcioneaz pe baza acestui cuplu, fr nfurare de excitaie i fr magnei permaneni.

Motorul sincron monofazatEste realizat uzual ca motor sincron reactiv cu sau fr magnei permaneni pe rotor. Asemntor motoarelor de inducie monofazate, motoarele sincrone monofazate necesit un cmp magnetic nvrtitor ce poate fi obinut fie folosind o faz auxiliar i condensator fie folosind spir n scurtcircuit pe polii statorici. Se folosesc n general n acionri electrice de puteri mici precum sistemele de nregistrare i redare a sunetului i imaginii.

Proiect realizat de:Gabriel Dorin Milian