proiect MASINA ASINCRONA

41
COLEGIUL TEHNIC ,,ELIE RADU”, Municipiul PLOIEȘTI PROIECT PENTRU EXAMENUL DE CERTIFICARE A COMPETENŢELOR PROFESIONALE NIVEL IV CALIFICAREA: Tehnician Electrotehnist Îndrumător proiect: Prof ing. VLAD ILEANA Absolvent: BACIU ANA MARIA 1

description

MASINA ASINCRONA

Transcript of proiect MASINA ASINCRONA

Page 1: proiect MASINA ASINCRONA

COLEGIUL TEHNIC ,,ELIE RADU”,

Municipiul PLOIEȘTI

PROIECT PENTRU EXAMENUL DE CERTIFICARE A

COMPETENŢELOR PROFESIONALE NIVEL IV

CALIFICAREA: Tehnician Electrotehnist

Îndrumător proiect:

Prof ing. VLAD ILEANA

Absolvent:

BACIU ANA MARIA

1

Page 2: proiect MASINA ASINCRONA

2015

2

Page 3: proiect MASINA ASINCRONA

Tema proiectului

CONSTRUCTIA SI FUNCTIONAREA

MASINII ASINCRONE

3

Page 4: proiect MASINA ASINCRONA

CUPRINS

Argument............................................................................................................. 4Cap.1. Construcţie........................................................................................................... 5

1.1 Elemente contructive ale maşinii asincrone.................................................... 41.2 Statorul maşinii aincrone ............................................................................... 41.3 Rotorul maşinii asincrone ............................................................................... 51.4 Carcasa maşinii asincrone............................................................................... 81.5 Întrefierul maşinii asincrone............................................................................ 8

Cap.2. Regimuri de funcţionare..................................................................................... 92.1 Vitezele şi alunecarea...................................................................................... 92.2 Regimul de motor ........................................................................................... 102.3 Regimul de generator ............................................................................... 112.4 Regimul de frână electromagnetică................................................................. 12

Cap.3. Tipuri de porniri ........................................................................................... 133.1 Pornirea motorului asincron ................................................................... 133.2 Conectarea directă de la reţea ................................................................... 143.3 Pornirea directă a unui motor într-un singur sens........................................... 153.4 Pornirea unui motor în ambele sensuri ....................................................... 153.5 Comanda pornirii stea-triunghi ................................................................... 163.6 Pornirea cu autotransformator......................................................................... 183.7 Pornirea cu rezistenţe RS ............................................................................... 19

Cap.4. Modalităţi de modificare a turaţiei .................................................................. 214.1 Reglarea turaţiei prin modificarea rezistenţei rotorice .............................. 224.2 Reglarea turaţiei prin modificarea numărului de perechi de poli .................. 23

Norme de protectie a muncii si psi........................................................................ 26 Bibliografie............................................................................................................ 28 Anexe.................................................................................................................... 29

4

Page 5: proiect MASINA ASINCRONA

ARGUMENT

Maşina asincronă este cea mai raspândită maşină electrică. Ea se întâlneşte pe scara largă în acţionările electrice din toate sectoarele industriale şi sociale, îndeosebi în regimul de motor trifazat, pentru acţionarea maşinilor unelte, a pompelor, a compresoarelor, a morilor cu bile, a macaralelor electrice, a podurilor rulante, a aparaturii medicale, a aparaturii electrocasnice etc.

Motoarele asincrone se construiesc pentru o gamă foarte largă de puteri (de la ordinul unităţilor de W până la ordinul zecilor de MW), pentru tensiuni joase (sub 500V) şi tensiuni medii (3 kV, 6 kV sau 10 kV) şi având turaţia sincronă la frecvenţa f = 50Hz egală în mod uzual cu n = 500, 600, 750, 1000, 1500 sau 3000 rot/min, în funcţie de numărul de perechi de poli.

Principalele avantaje ale motoarelor asincrone faţă de alte tipuri de motoare electrice sunt: simplitate constructivă; preţ de cost redus; siguranţă mare în exploatare; performanţe tehnice ridicate (cuplu mare de pornire, randament ridicat); stabilitate în funcţionare, exploatare, manevrare şi întreţinere simplă; alimentare direct de la reţeaua trifazată de c.a..

Dintre principalele dezavantaje putem enumera: şoc mare de curent la pornire; factor de putere relativ scăzut; caracteristică mecanică dură;

Regimul de generator al maşinii asincrone este mai rar folosit datorită puterii reactive (de magnetizare) relativ mare pe care maşina trebuie s-o ia de la reţea.

În acţionările electrice, în cazuri speciale, maşina asincronă poate funcţiona pentru scurtă durată şi în regimul de frână electrică.

5

Page 6: proiect MASINA ASINCRONA

CAP.1 CONSTRUCTIA

1.1. Elemente constructive ale maşinii asincrone

Maşinile asincrone se execută în două forme constructive: maşina asincronă cu rotorul bobinat (cu inele); maşina asincronă cu rotorul în scurtcircuit (în colivie).

Statoarele în ambele cazuri sunt identice.

1.2. Statorul maşinii asincrone

Statorul maşinii asincrone joacă rolul de inductor. În stator se obţine un câmp magnetic învârtitor, pe cale electrică, cu ajutorul unei înfăşurări trifazate parcurse de curenţi alternativi trifazaţi, înfăşurare aşezată în crestături.

Din punct de vedere constructiv, statorul are forma unui cilindru gol realizat din ţole de oţel electrotehnic de 0,5 mm grosime, izolate între ele cu lac izolant sau oxizi ceramici.

Crestăturile se obţin prin ştanţarea tolelor înainte de împachetarea miezului şi pot fi semiînchise sau deschise. Crestăturile semiînchise (Figura 3a) prezintă avantajul unui flux de dispersie mai redus, dar înfăşurarea trebuie realizată din conductor rotund şi introdusă fir cu fir, neputând fi realizată afară pe şablon. Crestăturile semiînchise se utilizează la maşini de puteri mici.

Crestăturile deschise (Figura 1b) permit realizarea înfăşurării afară pe şablon dar prezintă un flux de dispersie mai mare. Se utilizează la maşini de puteri mari.

Figura 3 Figura 4

6

Page 7: proiect MASINA ASINCRONA

Înfăşurarea statorului se realizează de cele mai multe ori în două straturi şi cu pas scurtat.

Înfăşurările într-un singur strat se utilizează numai la maşinile de putere mică.

1.3. Rotorul maşinii asincrone

Rotorul maşinii asincrone joacă rolul de indus având forma unui cilindru plin realizat din tole din oţel electrotehnic de 0,5 mm, izolate sau neizolate. La periferia rotorului se află crestături realizate tot prin stanţare, în care se introduce înfăşurarea rotorică.

Dacă maşina asincronă este cu rotorul bobinat, atunci înfăşurarea rotorică este de tipul înfăşurărilor de c.a. trifazate, cu pas diametral, într-un strat sau în două straturi. Crestăturile în acest caz sunt semiînchise având de obicei forma de pară (Figura 4).

Dacă maşina este cu rotorul în scurtcircuit, atunci înfăşurarea rotorică este de tipul colivie realizată prin turnare din bare de Cu sau Al scurtcircuitate la capete de două inele din acelaşi material (Figura 5). Turnarea coliviei se face prin injecţie direct în crestăturile rotorice, acestea fiind de data aceasta închise sau semiînchise (Figura 6 a). La maşini de puteri mai mari pentru reducerea curentului de pornire se folosesc colivii cu bare înalte (Figura 6 b) sau duble colivii (Figura 6 c). Colivia superioară S are secţiunea mai mică şi deci rezistenţă ohmica mai mare dar reactanţa este mai mică. Ea joacă rolul de înfăşurare de pornire limitând curentul de pornire care având frecvenţa relativ mare nu permite fluxului magnetic inductor să pătrundă în adâncimea rotorului până la colivia inferioară. Odată maşină pornită frecvenţa curentului rotoric scade (f2=s×f1) fluxul inductor pătrunde mai adânc în rotor îmbrăţişând colivia I care având secţiunea mai mare va avea rezistenţa ohmică mai mică, reactanţa relativ mare iar curentul va circula preponderent prin ea. Din acest motiv se mai numeşte şi colivie de lucru.

a) b) c)

Figura 5 Figura 6

În cazul maşinii cu rotorul bobinat, capetele înfăşurării rotorice sunt scoase în exterior cu ajutorul unor contacte alunecătoare compuse din trei inele de bronz solidare cu rotorul pe care alunecă perii din bronz grafitat fixate şi izolate faţă de carcasa maşinii (Figura 7).

7

Page 8: proiect MASINA ASINCRONA

Ventilaţia înfăşurării statorice se realizează de obicei la puteri mici şi medii cu ajutorul ventilatorului axial montat pe axul maşinii (Figura 7), iar ventilaţia înfăşurării rotorice se realizează cu ajutorul aripioarelor de pe inelele de scurtcircuitare care se toarnă odată cu colivia.

Figura 7

8

Page 9: proiect MASINA ASINCRONA

1.4. Carcasa maşinii asincrone

Carcasa se execută din aluminiu sau fontă prin turnare. Carcasa poartă tălpile de fixare ale maşinii, inelul de ridicare, cutia de borne, plăcuţa indicatoare şi scuturile frontale. În scuturi se montează lagărele (rulmenţii) pe care se sprijină axul maşinii (Figura 7).

La maşina asincronă cu inele, unul din scuturile frontale susţine portperiile, împreună cu periile de contact şi dispozitivul de ridicare a periilor şi scurtcircuitare a inelelor (dacă există).

Carcasa susţine miezul statorului împreună cu înfăşurarea sa şi asigură posibilitatea de centrare faţă de rotor.

1.5. Întrefierul maşinii asincrone

Întrefierul este spaţiul liber rămas între miezul feromagnetic al rotorului şi miezul statoric.

Lăţimea întrefierului la maşina asincronă se consideră constantă (se neglijează deschiderea crestăturilor) şi are o valoare foarte mică (0,1…2mm) în vederea obţinerii unui curent de magnetizare cât mai redus, respectiv a unui factor de putere ridicat.

În Figura 7 s-a reprezentat o secţiune longitudinală printr-o maşină asincronă cu rotorul bobinat, pe care se pot evidenţia cele mai multe din elementele constructive ale maşinii asincrone prezentate mai sus.

9

Page 10: proiect MASINA ASINCRONA

CAP.2 REGIMURI DE FUNCTIONARE

Maşina asincronă poate funcţiona stabil în trei regimuri: regimul de motor; regimul de generator; regimul de frână electrică.

În practică, însă, maşina asincronă este utilizată aproape în totalitatea cazurilor în regimul de motor, regim care va constitui obiectul studiului nostru în continuare. De multe ori regimul de funcţionare al maşinii de lucru antrenate de motorul asincron impune acestuia funcţionarea în regim de generator sau de frână electromagnetică.

2.1. Vitezele şi alunecarea

Viteza de sincronism: [rot/s]

Alunecarea:

Vitezarotorului:

Viteza câmpului învârtitor statoric faţă de rotor:

2.2. Regimul de motor

În regim de motor maşina absoarbe putere electrică din reţea, pe la bornele înfăşurării statorice şi furnizează la arbore, putere mecanică. Acesta este cel mai utilizat regim de funcţionare al maşinii asincrone. Bilanţul de puteri este redat în figura de mai jos.

10

Page 11: proiect MASINA ASINCRONA

Figura 8Unde:P1 - puterea electrică absorbită pe la bornele înfăşurării statorice;PM - puterea electromagnetic ă (transferată în rotor prin intermediul câmpului electromagnetic);Pmec - puterea mecanică;P2 - puterea utilă la arbore;pJ1 - pierderile prin efect Joule, din înfăşurarea statorului;pFe - pierderile în miezul feromagnetic;pJ2 - pierderile prin efect Joule, din înfăşurarea rotorului;pmec+v - pierderile mecanice şi de ventilaţie.Viteza rotorului, în acest caz, este mai mică decât viteza de sincronism (0 < Ω < Ω1, 0 < s < 1).

Figura 9

2.3. Regimul de generator

Dacă maşina este antrenată, cu ajutorul unui motor auxiliar, în sensul de mişcare, cu o viteză Ω > Ω1 (s < 0), se schimbă sensul de deplasare al rotorului faţă de câmpul inductor statoric. Prin urmare se va schimba şi sensul tensiunii electromotoare induse, respectiv al curentului indus şi implicit, al cuplului.

11

Page 12: proiect MASINA ASINCRONA

Figura 10

În această situaţie maşina primeşte putere mecanică de la arbore (de la motorul auxiliar) şi cedează putere electrică pe la bornele înfăşurării statorice. Se spune că maşina funcţionează în regim de generator. Bilanţul de puteri este redat în figura de mai jos.

Figura 11

Unde:

P1 – puterea electrică absorbită pe la bornele înfăşurării statorice;

PM – puterea electromagnetică (transferată în rotor prin intermediul câmpului electromagnetic);

Pmec – puterea mecanică;

P2 – puterea utilă la arbore;

pJ1 – pierderile prin efect Joule, din înfăşurarea statorului;

pFe – pierderile în miezul feromagnetic;

pJ2 – pierderile prin efect Joule, din înfăşurarea rotorului;

pmec+v – pierderile mecanice şi de ventilaţie.

12

Page 13: proiect MASINA ASINCRONA

2.4. Regimul de frână electromagnetică

În cazul regimului de frână electromagnetică, maşina este antrenată , din exterior, în sens contrar câmpului statoric (Ω < 0, s > 1).

Ea primeşte astfel putere mecanică pe la arbore, putere electrică pe la bornele înfăşurării statorice, întreaga putere rezultată, după acoperirea pierderilor, fiind disipat pe înfăşurări.

Figura 12

Bilanţul de puteri este redat în figura de mai jos.

Figura 13

13

Page 14: proiect MASINA ASINCRONA

CAP.4 TIPURI DE PORNIRI

Regimurile dinamice sunt legate de variaţia energiei la axul motorului, motorul fiind supus unei viteze variabile în timp, deci unei acceleraţii. Dintre regimurile dinamice importante amintim:

pornirea; reglarea turaţiei; frânarea; schimbarea sensului de rotaţie.

Variaţia energiei în timpul regimurilor dinamice antrenează variaţia unor mărimi electrice şi neelectrice ale motorului asincron, variaţii ce trebuiesc cunoscute datorită implicaţiilor ce le pot avea asupra funcţionării motorului.

3.1. Pornirea motorului asincron

Pornirea motorului asincron şi a oricărui motor, în general este legată de valoarea cuplului de pornire şi a şocului de curent la pornire. Pentru ca rotorul să se poată accelera trebuie ca motorul să dezvolte un cuplu mai mare decât cuplul rezistent produs de maşina de lucru acţionată şi de frecări. Diferenţa dintre cuplul motorului şi cuplul rezistent în decursul procesului tranzitoriu de pornire, determină şi timpul total de pornire, care poate influenţa sensibil productivitatea maşinilor de lucru.

Mărimea curentului de pornire absorbit de la reţeaua de alimentare este limitată de unele condiţii impuse de insăşi reţeaua electrică sau de motor. Valoarea instantanee a curentului statoric poate atinge de 10 - 14 ori valoarea curentului nominal. Pe măsură ce motorul accelerează şi alunecarea scade,scade şi curentul absorbit de la reţea până la limitele impuse de cuplul rezistent stationar. În cazul unor motoare puternice şi al unor reţele slabe, se impune micşorarea curentului de pornire.

Alegerea procedeului de pornire a motoarelor asincrone trebuie să aibă loc cu respectarea anumitor factori, printre care, unii legaţi de cerinţele sistemului de acţionare electrică, iar alţii de necesităţile reţelelor de distribuţie a energiei electrice. Se preferă o pornire lină, fără şocuri dinamice periculoase, mai ales a elementelor transmisiei. Curentul de pornire nu trebuie să conducă la suprasolicitări termice, dăunătoare mai ales izolaţiei infăşurărilor. Cuplul electromagnetic al motorului este necesar să asigure accelerarea rapidă a sistemului de acţionare.

14

Page 15: proiect MASINA ASINCRONA

3.2. Pornirea motoarelor cu rotorul în colivie. Conectarea directă de la reţea.

Motoarele asincrone cu rotorul în colivie pot fi puse în funcţiune fără nici un dispozitiv special, prin simpla aplicare a tensiunii la înfăşurarea statorică. Curentul iniţial de pornire coincide cu curentul de scurtcircuit curent a cărui valoare este de patru până la şapte ori curentul nominal. Zk este impedanţa de scurtcircuit (s = 1).

Curentul mare preluat de la reţea, deşi nu reprezintă un pericol direct pentru motor din cauza duratei de pornire relativ scurte, produce importante căderi de tensiune în reţeaua de alimentare, căderi care pot deranja alţi consumatori şi mai ales iluminatul electric din reţelele mixte de conectare şi măsurare.

Pornirea prin cuplarea directă la reţea este rapidă şi cu şocuri dinamice ridicate în elementele cinematice ale transmisiei. Din această cauză, motoarele cu rotorul în colivie au limitate ca valoare atât cuplurile de pornire a Mp, cât şi cuplurile maxime.

Datorită creşterii puterii reţelelor de alimentare, metoda cuplării directe la reţea a motorului asincron cu rotorul în colivie a luat o largă răspândire, atât în reţelele de joasă, cât şi în cele cu tensiuni până la 10 kV.

Pentru a răspunde la întrebarea dacă este posibilă sau nu conectarea directă a unui motor, practica a arătat că pentru o pornire normală trebuie îndeplinită condiţia unde Ip este puterea instalată iar In este puterea motorului.

Pornirea prin reducerea tensiunii de alimentare are ca scop reducerea curentului de pornire. Dar trebuie avut în vedere că prin reducerea tensiunii de alimentare se reduce şi cuplul care este proporţional cu pătratul tensiunii aplicate. Reducerea tensiunii se poate face prin pornirea motoarelor în stea dacă tensiunea nominală a reţelei este pentru triunghi, prin introducerea în circuitul de alimentare autotransformatorului sau a unor impedanţe.

Procedeele de pornire a motoarelor asincrone diferă după tipul constructiv al rotorului: în scurcircuit sau bobinat. În alegerea unuia sau alteia dintre metodele de pornire, vom avea în vedere şi considerentele de ordin economic.

Pornirea directă a motoarelor în scurtcircuit se întalneşte la acţionarea unor maşini unelte simple: ventilatoare, polizoare. Acest procedeu de pornire conduce la schemele cele mai simple şi mai sigure în exploatare, ele constând în aplicarea simultană în stator a tensiunilor nominale de fază. Curentul de pornire Ip coincide cu curentul de scurtcircuit la tensiunea nominală, fiind relativ ridicat. La motoarele cu colivie simplă, de puteri nominale, până la 100 W, curentului de pornire, la rotor blocat este de (5÷8) In.

15

Page 16: proiect MASINA ASINCRONA

3.3. Pornirea directă a unui motor într-un singur sens.

În figura de mai jos este redată schema electrică de principiu pentru comanda automatizată a pornirii directe a unui motor asincron într-un singur sens.

Figura 14. Pornirea directă a unui motor într-un singur sens

Dacă apăsam pe butonul de pornire b1 , cu întreruptorul a1 închis, contactorul C acţionează; se conectează astfel la reţea înfăşurarea statorică a motorului asincron cu rotorul în scurtcircuit. Prin închiderea simultană a contactului auxiliar normal deschis c se asigură alimentarea bobinei contactorului C, precum şi automenţinerea contactorului C, după încetarea apăsării butonului b1. Releele electromagnetice e2 de curent maximal protejează motorul la supracurenţi moderaţi, dar de durată. Motorul se opreşte după dorinţa prin acţionarea butonului de oprire b2, care întrerupe alimentarea bobinei contactorului C.

16

Page 17: proiect MASINA ASINCRONA

3.4. Pornirea unui motor în ambele sensuri.

Pentru pornirea în ambele sensuri, în comparaţie cu schema de pornire într-un singur sens, mai apare un contactor pentru celălalt sens de funcţionare şi o interblocare a contactoarelor, pentru evitarea unor comenzi greşite care ar putea duce la închiderea simultană a contactelor principale de forţă c1 şi c2 şi deci la scurtcircuitarea reţelei de alimentare. Funcţionarea schemei este asemănătoare cu schema de pornire într-un singur sens cu menţiunea că prin apăsarea butonului b1 motorul va funcţiona într-un sens, iar prin apăsarea butonului b2 motorul va funcţiona în celălalt sens. Schimbarea funcţionării dintr-un sens în altul se poate face după ce în prealabil motorul a fost oprit prin apăsarea butonului de oprire b3. Dacă sunt necesare mai multe butoane de comandă a pornirii şi a opririi amplasate în diferite locuri, butoanele de oprire se conectează în serie, iar butoanele de pornire în paralel.

Figura 15. Pornirea unui motor în ambele sensuri

17

Page 18: proiect MASINA ASINCRONA

3.5. Comanda pornirii stea-triunghi.

Curenţii de pornire se micşorează sensibil dacă se utilizează pornirea stea-triunghi. Această metodă de pornire indirectă constă în aplicarea tensiunilor nominale înfăşurărilor trifazate statorice, conectată iniţial în stea. La atingerea unei viteze de circa 95.90 %, din cea de sincronism, înfăşurarea trifazată se comută în triunghi. Comutarea poate avea loc manual folosindu-se un comutator stea-triunghi sau automat ca în figura de mai jos.

La apăsarea butonului de pornire b2 sunt alimentate simultan contactorul C1 şi releul de timp d1. Contactele c1 se închid conectând statorul motorului în stea. Contactul c1 permite alimentarea contactorului de linie C3, care conectează statorul la reţea. După un timp tp, reglat anterior, releul de timp d1 îşi închide, astfel că C1 îşi pierde alimentarea şi, închizând contactul c1 alimentează contactorul C3. Acesta îşi închide contactele principale care conectează înfăşurările statorului în triunghi. Releul de timp este reglat la timpul corespunzător atingerii a 95 % din viteza de regim staţionar.

Figura 16. Comanda pornirii stea-triunghi

18

Page 19: proiect MASINA ASINCRONA

Curentul şi cuplul de pornire se micşorează de trei ori faţă de cazul pornirii directe cu înfăşurarea statorică conectată în triunghi. Inconvenientul menţionat limitează aplicarea pornirii stea-triunghi numai acolo unde pornirea se face în gol, excluzându-se pornirile în plină sarcină cu acest porcedeu.

La comutarea în triunghi au loc salturi de curenţi şi de curenţi şi de cuplu, motorul trecând pe

caracteristica mecanică de funcţionare, corespunzătoare tensiunii .

Nerespectarea atingerii vitezei de rotaţie de circa 90.95 % din viteza de sincronism, la trecerea din stea în triunghi, face să apară salturi de curent şi de cuplu apropiate de cele realizate la pornirea directă în triunghi, ceea ce anulează avantajele specifice acestui procedeu de pornire.

Dacă după efectuarea pornirii stea-triunghi apar sarcini reduse în funcţionare, a mai mici de 1/3 din valoarea nominală, statorul poate fi comutat din nou în stea. În acest mod, scade curentul absorbit, factorul de putere şi randamentul îmbunătăţindu-se; se realizează astfel reducerea pierderilor de energie.

Pornirea stea-triunghi poate fi aplicată numai motoarelor asincrone, a căror înfăşurare statorică are accesibile toate cele şase borne, având tensiunea statorică de fază egală cu tensiunea de linie a reţelei de alimentare.

În reţeaua de distribuţie de joasă tensiune de 220/380 V de care dispunem, dacă pe plăcuţă indicatoare a motorului este scris 220/380 V, motorul nu poate fi pornit în stea-triunghi. Întradevar, tensiunea statorică nominală pe fază este de 220 V şi nu de 380 V, cât ar fi tensiunea ce s-ar aplica pe fază la conexiunea în triunghi a înfăşurării statorului. Motorul s-ar arde foarte repede, datorită unei tensiuni mai mari cu 73 % faţă de tensiunea nominală pe fază. Pe plăcuţa indicatoare trebuie să existe menţiunea 380/660 V, motorul comandându-se ca atare.

19

Page 20: proiect MASINA ASINCRONA

3.6. Pornirea cu autotransformator.

Schema de principiu a pornirii cu autotransformator este dată în figura de mai jos.

Pornirea se realizează prin închiderea contactelor de contactor c1, apoi c3; astfel, alimentarea maşinii de acţionare m2 se face prin autotransformatorul m1, la tensiunea redusă. La terminarea procesului tranzitoriu de pornire, se închid contactele c2 şi se deschid contactele c3 realizându-se legarea directă a maşinii m2 la reţea.

Figura 17. Pornirea unui motor cu autotransformator

Se introduc următoarele notăţii: curentul Ip, absorbit de m2 la pornirea prin autotransformatorul m1 cu tensiunea redusă Up; curentul IpN, absorbit de m2 la pornirea directă cu tensiunea nominală UN; curentul Ip, luat din reţea la pornirea prin autotransformatorul m1.

Scriind egalitatea puterilor absorbite de la reţea de m1 cu cea absorbită prin m1 de m2, adică UN* Ip=Up* Ip1, rezultă:

unde a este raportul de reducere al tensiunii aplicate la m2.

20

Page 21: proiect MASINA ASINCRONA

Aproximând a curentul absorbit de m2 scade proporţional cu tensiunea aplicată, se obţine:

Înmulţind aceste relaţii, rezultă raportul căutat:

Prin reducerea tensiunii, scade însă şi cuplul maşinii de pornire, adică cuplul se micşorează în acelaşi raport cu curentul.

Pornirea cu autotransformator este avantajoasă energetic, însă fiind costisitoare, este justificată numai în cazul maşinilor asincrone de putere mare.

3.7. Pornirea cu rezistenţe Rs.

Figura 18. Pornirea unui motor cu rezistenţe

21

Page 22: proiect MASINA ASINCRONA

Pornirea cu rezistenţe RS legate în serie în circuitul statoric al maşinii asincrone se face cu schema de mai jos. La pornire se închid contactele c1, iar contactele c2 rămân deschise. După terminarea pornirii se închid contactele c2.

Faţă de metoda cu autotransformator, prin acest procedeu, la aceeaşi reducere a cuplului se obţine un curent de pornire mai mare şi apar pierderi în rezistenţa Rs; în schimb schema este mai simplă. Procedeul se poate aplica la acţionările cu maşini de putere mică, la pornire cu sarcina redusă.

Pornirea cu bobina de reactanţă sau rezistenţe introduce în circuitul de alimentare se utilizează în cazuri rare din cauza rezistenţelor şi reactanţelor care sunt, în unele cazuri greu de suportat.

Totodată, la acelaşi curent iniţial de pornire, cuplul de pornire este mai mare în cazul utilizării autotransformatoarelor decât a bobinelor de reactanţă. Schema de principiu pentru acest caz este dată în figura de mai sus.

Mai general, se poate face remarca că toate metodele de pornire indirectă a motorului asincron prezintă inconvenientul reducerii cuplului de pornire. Din această cauză aceste metode nu sunt adecvate pentru pornirea în plină sarcină, la pornirile grele fiind pur şi simplu neaplicabile.

22

Page 23: proiect MASINA ASINCRONA

MODALITĂŢI DE MODIFICARE A TURAŢIEI

Procedeele de reglare a turaţiei motoarelor asincrone rezultă din expresia turaţiei:

şi constau în: variaţia frecvenţei f1 a tensiunii de alimentare; modificarea numărului de perechi de poli p; modificarea alunecării, s, prin modificarea rezistenţei rotorice.

Reglarea turaţiei prin modificarea frecvenţei şi tensiunii de alimentare prin menţinerea raportului

La reglajul în frecvenţă pentru a menţine factorul de supraîncărcare km constant şi pentru a evita saturarea maşinii la frecvenţe joase se menţine fluxul inductor constant variind şi tensiunea de alimentare în acelaşi raport cu frecvenţa ct.

Această condiţie este realizată cu ajutorul convertizoarelor statice de frecvenţă cu tiristoare.

Familia de caracteristici mecanice obţinută pentru diverse frecvenţe are un aspect foarte favorabil menţinând capacitatea de suprasarcină indiferent de viteză (Figura 17).

Figura 19 Figura 20

La frecvenţe supranominale f1 > f1n condiţia nu se mai poate realiza (s-ar periclita izolaţia

maşinii pentru U1 > U1n ) şi se menţine U1 = U1n , fluxul inductor statoric scăzând pe măsura creşterii frecvenţei (Figura 18).

Această metodă asigură o gamă largă de turaţii, o reglare fină fără pierderi de energie.

Deşi tehnica convertizoarelor de frecvenţă este astăzi bine pusă la punct totuşi aceste instalaţii sunt relativ scumpe (în comparaţie cu costul motorului) şi deformează reţeaua introducând armonici superioare şi mărind astfel pierderile suplimentare ale motorului.

4.1. Reglarea turaţiei prin modificarea rezistenţei rotorice

Această metodă de reglare se poate aplica numai motoarelor cu rotorul bobinat (cu inele).

Introducerea simetrică de rezistenţe în serie cu înfăşurările de fază rotorice modifică crescător alunecările critice aşa cum am văzut la pornirea motoarelor cu rotorul bobinat (Figura 16). După cum se poate observa din această familie de caracteristici mecanice la cuplu constant (Mn = M) alunecarea

23

Page 24: proiect MASINA ASINCRONA

creşte odată cu mărimea rezistenţei înseriate. Reostatele de reglare cu rezistenţe în trepte sunt asemănătoare cu cele de pornire, dar destinate pentru o funcţionare de lungă durată (deci mai voluminoase).

Prin introducerea în rotor a rezistenţelor suplimentare putem regla viteza în jos faţă de cea sincronă în limite largi, cu scăderea rigidităţii caracteristicii. Fineţea reglajului depinde de numărul treptelor reostatului de reglare.

Dezavantajele metodei constau în: eficienţa economică slabă datorită pierderilor mari prin efect termic pe

rezistenţele exterioare; necesitatea dimensionării speciale a reostatului de reglare pentru stabilirea

regimului termic, fapt ce îi măreşte costul considerabil; limitarea plajei de reglaj funcţie de mărimea cuplului de sarcină. La cupluri de

sarcină mici plaja de reglaj este considerabil redusă.

Cu toate aceste dezavantaje reglarea turaţiei motoarelor asincrone cu ajutorul reostatelor rotorice este larg utilizată în practică datorată în special simplităţii ei şi mai ales la acţionarea mecanismelor de ridicat (macarale, poduri rulante) care nu necesită un reglaj continuu de turaţie şi care funcţionează în regim intermitent.

4.2. Reglarea turaţiei prin modificarea numărului de perechi de poli

Modificând numărul de perechi de poli p, se modifică în trepte viteza de sincronism şi deci viteza de rotaţie a motorului asincron. Modificarea numărului de perechi de poli se poate face pe două căi:

prin introducerea în crestăturile statorului a două înfăşurări distincte cu număr diferit de poli, obţinându-se în acest fel două turaţii de sincronism diferite. Evident în acest caz, secţiunea crestăturilor va fi mai mare ducând la creşterea curentului de mers în gol şi a reactanţei magnetice de dispersie statorice. Ca urmare se obţin un factor de putere şi un randament scăzut.

prin realizarea înfăşurării statorice pe fiecare fază din două secţiuni identice care printrun comutator special pot fi conectate în serie sau în paralel, determinând astfel configuraţii cu p = 2 , respectiv p = 1 (Figura 19).

24

Page 25: proiect MASINA ASINCRONA

Figura 21Dacă motorul are rotorul bobinat, este necesară şi modificarea numărului de perechi de poli ai

înfăşurării rotorice, ambele înfăşurări trebuind să aibă acelaşi număr de perechi de poli. Din această cauză motoarele cu număr variabil de poli se construiesc de regulă cu rotorul în colivie, acesta adaptându-se în mod natural la numărul de perechi de poli ai înfăşurării statorice.

25

Page 26: proiect MASINA ASINCRONA

NORME DE PROTECŢIE A MUNCII ŞI PSI

Activitatea de tehnică a securitaţii muncii este reglementată la nivel de ţară prin “norme de protecţie a muncii”. Acestea cuprind cadrul general de tehnica a securitaţii muncii şi normele de igiena a muncii, obligatorii pentru toate ministerele de stat şi organizaţii obşteşti.Sub indrumarea ministerului muncii, fiecare departament, minister sau sector de activitate, elaboreaza norme de partamentare de protecţie a muncii, obligatorii pentru toate organizaţiile aflate în subordine.Personalul care lucrează în instalaţii electrice sub tensiune, va respecta următoarele principale măsuri:

1. foloseşte mijloace individuale de protecţie împotriva electrocutarii şi acţiunii arcului electric;Acestea sunt:

mijloace de protecţie izolante care au drept scop protejarea omului impotriva electrocutării prin atingere directă (clesti şi prajini electroizolante, manuşi, cizme, galoşi, covoare şi platforme electroizolante);

indicatoare mobile de tensiune pentru identificarea prezenţei sau lipsei tensiunii în zona de lucru;

panouri, paravane şi imprejmuiri pentru delimitarea şi protejarea zonei de lucru; placi avertizoare de avertizare a pericolului prezenţei tensiunii, de interzicere a unor acţiuni sau

de informare asupra unor particularităţi la punctele de lucru;La locurile de muncă, pentru diferitele lucrări în instalatiile electrice, se vor afişa instrucţiuni de protecţie a muncii, de acordare a primului ajutor şi revenire şi stingere a incendiilor.Executarea, exploatarea, întreţinerea şi repararea instalaţiilor electrice se vor face numai de electricieni calificati. Electricienii care trebuie sa execute lucrări sub tensiune, vor fi autorizati de conducerea inteprinderii, respectând urmatoarele cerinte:

să fie sănătoşi din punct de vedere psihic; să nu sufere de boli sau să aibă infirmităţi care le-ar putea stânjeni în activitatea lor; să posede cunoştinţele profesionale şi de protecţie a muncii, corespunzator funcţiei pe care o

deţin; să cunoască procedeele de scoatere sub tensiune a persoanelor electrocutate şi să le poată acorda

primul ajutor; Pentru ca electricienii să poată executa lucrări în buna sigurantă, personalul este supus

urmatoarelor tipuri de instructaje: instructajul introductiv general, care se efectuează la angajare, dureaza intre 8 ore şi 2 zile în

funcţie de specificul inteprinderii; instructajul şi verificarea cunostinţelor se consemnează în fişa individuală de protecţie a muncii;

instructajul la locul de muncă; durata nu depaşeşte 8 ore; conţinutul, instructajul şi verificarea cunostintelor se consemnează în fişa individuală de protecţia muncii;

instructajul periodic se executa în urmatoarele cazuri: lucrătorul a suferit un accident de muncă soldat cu incapacitate de muncă; lucrătorul a lipsit mai mult de 40 de zile; s-a modificat procesul tehnologic, utilaje şi tehnici noi; cand s-au modificat “normele de partamentare a muncii”

26

Page 27: proiect MASINA ASINCRONA

Norme de prevenire şi stingere a incendiilor

In medii normale şi în special în mediul exploziv se iau masuri care să prevină declansarea unui incendiu sau a unei explozii. Pentru aceasta, în functie de mediu, s-au stabilit o serie de masuri specifice care trebuiesc respectate dupa cum urmeaza:Se interzice folosirea în stare defectă a instalaţiilor electrice si a receptoarelor de energie electrica de orice fel, precum şi a celor uzate sau improvizate;

se interzice încalcarea reţelelor electrice peste sarcina admisă; se interzice suspendarea corpurilor de iluminat direct de conductoarele de alimentare; se interzice folosire instalaţiilor electrice neprotejate în raport cu mediul (etansare la praf şi

umezeală); se interzice executarea lucrărilor de intreţinere sau reparaţie a instalaţiilor electrice de către

personal necalificat şi neautorizat; se interzice folosirea la corpurile de iluminat şi a filtrelor de lumină, improvizaţiilor din carton,

hârtie sau alte materiale inflamabile; se interzice întrebuinţarea radiatoarelor şi a reşourilor electrice în alte locuri decât cele stabilite

sau în condiţii ce prezinta pericol de incendiu; se interzice utilizarea receptoarelor de energie electrica (fiare de calcat, reşouri, radiatoare, etc.),

fără luarea măsurilor de izolare termică, faţă de elemente inflamabile din încapere; se interzice lăsarea neizolată a capetelor conductoarelor electrice în cazul demontarii parţiale a

unei instalaţii

27

Page 28: proiect MASINA ASINCRONA

Bibliografie

1. BĂLĂ, C., Maşini electrice, Editura didactică şi pedagogică, Bucureşti, 1979.

2. BERGMAN, I., Proiectarea maşinilor electrice. Rotaprint, I.P.Iaşi, 1979.

3. BICHIR, I. N., Maşini electrice, Bucureşti, Editura ICPE, 1995.

28

Page 29: proiect MASINA ASINCRONA

Anexe

29