Motorul cu poli ecranati

Masterand: Lucanu Andrei

TAMAE1

CAPITOLUL IMAINA DE INDUCIE (SAU ASINCRON)

Maina asincron este o main de curent alternativ , cu cmp magnetic nvrtitor , al crei rotor are turaia diferit de cea sincron ( a cmpului nvrtitor ) , dependent de caracteristica cuplu-turaie a dispozitivului cu care este cuplat . Maina asincron se mai ntlnete n literatura de specialitate i sub numele de maina de inducie .

1.1. Elemente constructive

Ca orice main electric rotativ , maina asincron este format din cele dou pri principale : cea fix statorul , iar cea mobil rotorul .

Statorul este compus din carcas , scuturi i miezul statoric , confecionat din tol;e de oel electrotehnic de form cilindric cu crestturi interioare n care se situeaz nfurrile statorului .

Rotorul este compus dim miez rotoric de form cilindric alctuit din tole de oel electrotehnic asamblate pe arbore i prevzute cu crestturi periferice pentru situarea nfurrii rotorice . Pe arborele rotoric se mai afl ventilatorul , iar la motoarele cu rotorul bobinat , inelele colectoare .

Dup felul nfurrilor rotoarele sunt n scurtcircuit ( de execuie normal cu simpl colivie , cu bare nalte i cu dubl colivie ) sau sunt bobinate cu nfurri trifazate ce pot fi conectate prin intermediul inelelor i al periilor la reostatul de pornire sau de reglaj al turaiei .

Intrefierul dintre stator i rotor este limitat la valorile minime admisibile din considerente mecanice ( 0,35 mm la motoarele mici pn la 1,5 mm la motoarele mari ) .

Infurrile se confecioneaz din cupru rotund pentru motoarele de mic putere i din bare late de cupru pentru puteri mari . Izolaia bobinajului ntre spire i fa de pereii crestturii depinde de valoarea tensiunii , temperaturii maxime la funcionarea n regim permanent ( dat de clasa de izolaie ) de forma i dimensiunile crestturii , precum i de tipul bobinajului .

Infurrile rotorului motoarelor asincrone sunt de dou feluri : bobinate i n scurtcircuit .

La rotoarele bobinate se folosete mai ales nfurarea de tip ondulat , cu bobine formate din bare de cupru cu laturile active situate n dou straturi . Capetele fazelor se conecteaz la cele trei inele , situate pe arborele rotorului ( izolate ntre ele ) n contact cu periile legater galvanic la bornele de conectare ale reostatului de pornire de reglaj al turaiei .

Pentru a micora pierderile prin frecare i uzura periilor motoarelor cu inele i n special la cele care nu necesit reglajul turaiei se prev dispozitive de scurtcircuitare a inelelor i de ridicare a periilor.

Motoarele cu rotorul n scurtcircuit au circuitele rotorului n form de colivie de veveri simpl , fig 1.1.a,b ; n figura b s-a prezentat un detaliu de rotor .

Fig. 1.1.a

Fig. 1.1. b

Ele sunt confecionate din aluminiu sau bare nalte de cupru , scurtcircuitate la capete cu inele .

Pe lng acestea , exist rotoare dubl colivie , care prezint din punct de vedere constructiv nc o colivie periferic din alam sau bronz special , cu rezisten relativ mare i reactan de dispersie relativ mic i care are un rol important la pornire . Colivia interioar este de regul confecionat din cupru , avnd o rezisten mic i reactan relativ mare , jucnd un rol important pe timpul funcionrii .

2.2.Cmpul magnetic nvrtitor

Un sistem trifazat de bobinaje parcurs de cureni simetrici creeaz n ntrefierul mainii un cmp magnetic radial , nvrtitor , cu viteza de rotaie 1 , proporional cu pulsaia 1 a curenilor i invers proporional cu numrul de perechi de poli p , adic 1 = 1/p . Sensul de rotaie al cmpului este cel de succesiune a curenilor din fazele sistemului trifazat .

Cmpul magnetic total n ntrefier , rezult din nsumarea celor trei cmpuri radiale componente i are valoarea : pentru o main cu o singur pereche de poli .

Expresia obinut corespunde unui cmp magnetic nvrtitor cu repartiie sinusoidal n spaiu , de argument , avnd viteza unghiular egal cu pulsaia 1.

La mainile cu p perechi de poli , o succesiune trifazatde bobine ocup 2/p din perimetrul cercului interior al cilindrului armturii statorice , armtura posednd p succesiuni trifazate de bobine . La o perioad a curenilor trifazai , cmpul rotitor cu p perechi de poli se va deplasa cu un unghi egal cu 2/p ( n loc de 2 ca n cazul unei singure perechi de poli ) i deci viteza unghiular a sa va fi de 1 = 1/p ( se tie din capitolul I c 1 = p1 )

Unghiul p ( multiplul de ori al unghiului geometric ) este denumit unghi electric .

Expresia cmpului magnetic nvrtitor cu repartiie sinusoidal a unei armturi trifazate cu p perechi de poli devine : (1.1)

Datorit cmpului magnetic nvrtitor cu repartiie sinusoidal n spaiu , circuitele fazelor statorului i rotorului nlnuie fluxuri magnetice simetrice sinusoidale n timp .

Pulsaia fluxurilor din fazele statorului este identic cu cea a curenilor statorici 1 = 1/p .

Pulsaia fluxurilor dun fazele rotorului este determinat de viteza de rotaie a cmpului nvrtitor fa de rotor i de numrul de perechi de poli ai acestuia ( de regul identic cu cel al statorului) . Dac exprimm diferena dintre viteza cmpului nvrtitor din stator 1 i cea a rotorului 2 , definim mrimea adimensional numit alunecare , notat cu s :

, adic :

(2.2)Folosind expresia de mai sus , putem scrie pulsaia fluxului din fazele rotorului ca fiind proporional cu alunecarea i cu pulsaia curenilor statorici :

(2.3)1.3. Schema electric echivalent a circuitelor mainii asincrone

Funcional , o main asincron este un transformator dinamic generalizat .

Infurrile statorului ( primare sau inductoare ) alimentate la tensiuni electrice sinusoidale simetrice sunt parcurse de cureni simetrici i creeaz un cmp magnetic nvrtitor cu repartiie aproximativ sinusoidal n ntrefier . In nfurrile rotorului ( secundare sau induse ) conectate n scurtcircuit sau la elemente cu impedane echilibrate se induc tensiuni electromotoare ( dac viteza de rotaie este diferit de viteza cmpului nvrtitor al curenilor statorici , denumit vitez de sincronism ) .

Curenii rotorici creeaz un cmp magnetic nvrtitor propriu , denumit cmp de reacie a indusului , cu viteza de rotaie fa de rotor egal cu diferena dintre viteza cmpului nvrtitor al curenilor statorici i viteza rotorului . Antrenat de rotor , acest cmp are , fa de stator chiar viteza cmpului nvrtitor al curenilor statorici .

Se stabilete un cmp magnetic nvrtitor rezultant principal , care induce tensiuni electromotoare de rotaie (dinamice ) n fazele statorului i rotorului .

Fenomenul induciei electromagnetice este analog celui de la transformatoare , deosebindu-se ns de acesta prin natura sa , la transformatoare fenomenul induciei electromagnetice fiind static , prin pulsaie .

La funcionarea ca motor , cnd viteza rotorului este mai mic dect cea de sincronism , cmpul nvrtitor exercit un cuplu electromagnetic asupra rotorului , antrenndu-l n sensul micrii . La turaia de sincronism nu se mai induc tensiuni electromotoare i deci nici cureni n circuitele rotorului , cuplul electromagnetic fiind nul . La turaii mai mari dect turaia de sincronism , impuse rotorului de un motor primar de antrenare , cuplul electromagnetic acioneaz asupra rotorului n sens opus micrii, maina asincron funcionnd ca generator electric .

Circuitele electrice cuplate magnetic ale statorului , respectiv rotorului au rezistene , inductiviti de dispersie i inductiviti utile ale cror valori nu difer de la o faz la alta , sistemul celor trei faze fiind simetric i echilibrat din punct de vedere electric i magnetic .

De aceea regimul permanent simetric de funcionare poate fi studiat pentru o singur faz, ca i cnd sistemul trifazat ar fi compus din trei scheme monofazate independente .

Schema monofazat echivalent a mainii asincrone , figura 1.2. a . este asemntoare schemei echivalente a transformatorului .

Fig. 1.2.a.Ea conine elemente de circuit ( rezistene , reactane ) i transformator dinamic ideal ( analogul transformatorului static ideal ) . Inductivitile de dispersie ale fazelor corespund fluxurilor de dispersie magnetic ( proporionale cu intensitile curenilor din fazele respective ) ale cror linii de cmp nlnuie numai conductoarele fazelor statorice sau rotorice ( n crestturi i la capetele de bobine ) .

Rezistena R01 echivaleaz efectul pierderilor n fier care sunt proporionale cu ptratul amplitudunii fluxului magnetic principal i deci i cu ptratul valorii efective U01 a tensiunii la borne corespunztoare .

Reactana de magnetizare este , ca i la transformator , asociat inductivitii utile L01 corespunztoare aproximativ tubului de flux fascicular principal ( comun , util ) care are reluctana Rm01 ( a ntrefierului i a miezului statoric i rotoric ) . Factorul intervine n expresia fluxului magnetic nvrtitor , iar coeficientul de nfurare al fazelor statorului K1 precum i rotorului K2 se datoreaz faptului c nfurrile au bobinele cu pas scurtat i sunt repartizate n crestturi diferite , nct spirele N1 respectiv N2 ale unei faze nu nlnuie toate simultan acelai flux magnetic . Coeficientul de nfurare este deci un factor de ponderare al nlnuirii fluxului fascicular de ctre spirele nfurrii . Valorile sale sunt apropiate de unitate ( 0,95-0,99 ) pentru fundamental i zero pentru armonice .

Tensiunile cu valori efective U01 i U02 sunt induse n fiecare faz statoric ( la pulsaia 1) respectiv rotoric ( la pulsaia R = = s1 ) de ctre fluxul magnetic principal ( util ) rotitor . Folosind reprezentarea n complex , se obin expresiile : (1.4) (1.5)Tensiunea U02 echilibreaz cderile de tensiune n rezistena R2 i n reactana de dispersie a unei faze rotorice ( considerat n scurtcircuit ; n cazul general se includ i elementele circuitului exterior ) : (1.6)Cu acestea rezult ecuaia de tensiune a circuitului secundar din schema echivalent : (1.7)Dup efectuarea transferului , prin raportarea parametrilor circuitului secundar la cel primar , se obine schema echivalent din figura 1.2.b. Transformatorul ideal n-a mai fost reprezentat n aceast schem , bornele sale fiind scurtcircuitate dou cte dou .

Fig.1.2.b

Parametrii schemei electrice echivalente se pot determina pe cale experimental cu ajutorul ncercrii de mers n gol (s=0 ) i n scurtcircuit (s=1 ) , cu rotorul calat ( blocat ) , n mod asemntor ncercrii transformatorului . Datorit ntrefierului mrit ( comparativ cu cel de la transformatoare , practic nul ) , curentul de mers n gol este mai mare , iar reactana de magnetizare mai mic ( de cca zece ori n uniti relative ) fa de cele ale transformatorului .

Pe baza schemei echivalente se studiaz n mod intuitiv regimurile de funcionare ale mainii .Considernd alunecarea s ca un parametru caracteristic al regimului de funcionare , pentru tensiune dat ( aplicat motorului de la reeaua de alimentare ) se scriu fr dificultate ecuaiile de tensiuni i cureni ale mainii : (1.8) + (1.9) (1.10)

CAPITOLUL II

CONSTRUCTIA SI FUNCTIONAREA MOTOARELOR MONOFAZATE CU POLI ECRANATI

In figura 2.1 sunt prezentate 2 modele de moatoare monofazate cu poli ecranati.

Figura 2.1.

Figura 2.2.

Figura de mai sus reprezinta schema electrica a unui motor monofazat cu poli ecranati.

Solenatia :

determina fluxul determina fluxul Compunerea solenatiilor motorului cu poli ecranati

Figura 2.3.

Compunerea a doua campuri pulsatorii

Ca suma a doua solenatii invartitoare de amplitudini diferite, care se rotesc in sensuri opuse cu viteze egale.

Solenatia invartitoare directa :

Solenatia invartitoare inversa:

Compunerea a doua solenatii pulsatorii

Schema echivalenta a circuitului magnetic al motoarelor

monofazate cu poli ecranati

Cuplul motorului monofazat cu poli ecranati

Solenatia masinii contine armonici de ordinul 3,5,7 cele mai mari fiind cele de ordinul 3.

Solenatia invartitoare de ordinul 3 fiind spatiala si eliptica are viteza mai mica de trei ori decat solenatia invartitoare fundamentala.

Alunecarea rotorului fata de acest camp armonica este :

Cuplul T3 de tip asincron care se anuleaza pentru respectiv s=2/3.

Caracteristica mecanica a motorului cu poli ecranati:

Efectul armonicilor de ordinul 5 si 7 asupra caracteristicilor motorului cu poli ecranati

Caracteristicile de functionare ale motorului cu poli ecranati :

Schema echivalenta a motorului cu poli ecranati

Modelul matematic al motoarelor cu poli ecranati:

CUPRINS

Masina de inductie ................................................................................................2

Constructia si functionarea motoarelor cu poli ecranati........................................9

Compunerea solenatiilor......................................................................................10

Cuplul motorului cu poli ecranati........................................................................13

Schema echivalenta a motorului cu poli ecranati................................................15

1.2.3 Motoare asincrone monofazate cu poli ecranai Constructiv, motoarele cu poli ecranai sunt caracterizate printr-o mare diversitate. Acestea pot avea statorul cu poli apareni, cu nfurarea concentrat sau cu poli necai, cu

nfurarea repartizat n crestturi. Construcia cu poli apareni domin i este utilizat pentru o

plaj de puteri de la fraciuni de watt pn la 200 W [54]. n Tabelul 1.1 sunt prezentate sumar caracteristicile motoarelor monofazate descrise

anterior, avantajele i dezavantajele tipurilor de motoare amintite. TABEL 1.1: Sumar al caracreristicilor motoarelor monofazate asincrone. Tip Motor Cu dou

nfurri i comutator Cu

condensator pornire Cu condensator

conectat permanent Cu dou

condensatoare: pornire i funcionare Cu poli ecranai Domeniu putere nominal [CP] 1/6-1 1/4-2 1/100-1 3/4-3 1/1000-1/4 Randament 50-60% 50-60% 55-65% 80-100% 20-40%

Factor de putere 0,6-0,7 0,6-0,7 0,8-1 0,8-1 0,5-0,6 Cuplu pornire

(procent din

cuplu maxim) 100% Pn la 300% 50-80% Pn la 300% 40-50%

Aplicaii tipice Porniri dese i timpi lungi de

funcionare;

Cuplu mare la pornire, curent mare absorbit la pornire

Folosit n

acionrile cu

turaie variabil

Echipamente cu

cuplu mare la pornire, eficien crescut n timpul funcionrii.

Ventilatoare de mic putere; Echipamente

cu turaie variabil;

Avantaje 1. Cuplu

pornire mediu; 2. Randament mediu.

1. Cuplu la pornire mare. 2. Valoare mic a curentului absorbit la pornire.

1. Poate fi folosit

n controlul

turaiei; 2. Eficien

crescut n

funcionare; 3. Zgomot redus.

1. Cuplu mare la pornire; 2. Valoare mic a curentului absorbit

la pornire; 3. Variaii mari ale gabaritului; 4. Randament crescut n

funcionare.

1. Pre sczut de producie; 2. Poate fi folosit n

controlul

turaiei.

Dezavantaje

1. Valoare mare a

curentului absorbit; 2. Nu poate fi folosit n

controlul

turaiei.

1. Pre superior motorului cu 2

nfurri; 2. Nu poate fi folosit n

controlul

turaiei.

1. Cuplu sczut la pornire; 2. Variaii mari ale turaiei cu

cuplul.

1. Pre ridicat producie; 2. Nu poate fi folosit n controlul

turaiei;

1. Randament sczut; 2. Cuplu la pornire

sczut.Pagina 19

_1411461628.unknown