Regimuri Dinamice

ale mainilor electrice

Analiza experimental i numeric a regimurilor tranzitorii ale motorului asincton trifazat

Iacob Ionut Alexandru

Grupa 131EA

I. Chestiuni de studiat

A. ncercri experimentale

A. 1. ncercarea n gol, scurtcircuit a mainii asincrone trifazate. A. 2. Determinarea rezistenelor nfurrilor. A. 3. Determinarea parametrilor schemei electrice echivalente pe baza ncercrilor de gol i

scurtcircuit.

A. 4. Vizualizarea i nregistrarea mrimilor electrice ale a motorului asincron la pornirea direct, stea-triunghi i reostatic.

B. Simularea funcionrii motorului asincron

B. 1. Implementarea n MATLAB - Simulink a modelului de regim dinamic.

B. 2. Simularea pornirii directe n gol i n sarcin. B. 3. Simularea pornirii Y/ n gol i n sarcin. B. 4. Simularea pornirii reostatice n gol i n sarcin. Ip=2In B. 5. Validarea modelelor numerice.

II. Scheme electrice de montaj

A.1. ncercarea de gol i scurtcircuit

A.4.a. Pornirea direct i stea triunghi

A.4.b. Pornirea reostatic

B.2 Simularea pornirii directe

Schema general

B.3 Simularea pornirii Y/

Schema general

III. Date nominale

1. Maina cu rotorul n colivie (folosit pentru pornirea direct i stea- triunghi): Pn=3.5 kW

Un=220/380 V /Y In=13.8/8 A /Y

nn=1420 rot/min

F=0,005 Nms

cos( )n=0.8

J=0,05 Kg m2

F=0.005 Nms

R1=1.5

2. Maina cu rotorul bobinat (folosit pentru pornirea reostatic): Pn=3 kW

Un=220/380 V /Y

In=12.5/7,25 A /Y

cos( )n=0,8

nn=1400 rot/min

J=0,06 Kg m2

F=0,001 Nms

U20=380V

I2n=5,5 A

R1=1.4 R2=5.65

Treptele reostatului de pornire:

Rp1=81.5

Rp2=42.2

Rp3=21.4

IV. Tabele de date si prelucrarea lor

A. 1. ncercarea n gol, scurtcircuit a mainii asincrone trifazate.

a) Maina cu rotorul n scurtcircuit a) 1. ncercarea n scurt-circuit

a) 2. ncercarea n gol

b) Maina cu rotorul n bobinat b) 1. ncercarea in scurt-circuit

Usc_U Usc_V Usc_W Isc_U Isc_V Isc_W Psc U1sc I1sc cos(sc)

[V] [V] [V] [A] [A] [A] [W] [V] [V] [-]

94,8 93,5 94 8 7,4 7,8 643 94 7,73 0,510

b) 2. ncercarea n gol

U1_U U1_V U1_W I1_U I1_V I1_W P10 U10 U2^2 I10 cos(10) P'10

[V] [V] [V] [A] [A] [A] [W] [V] [V*V] [V] [-] [W]

400 399 399,5 6,1 5,7 5,7 276 400 159600 5,83 0,068 232

381 379 380 5,3 5 5 248 380 144400 5,10 0,074 214

351,8 350 350,5 4,5 4,2 4,2 221 351 123037 4,30 0,085 197

324 323 323 3,9 3,8 3,8 200 323 104544 3,83 0,093 181

294 293 293,5 3,2 3,1 3,1 177 294 86142 3,13 0,111 164

260 258,5 259 2,7 2,7 2,6 159 259 67167 2,67 0,133 150

216 214,5 215,3 2,1 2,1 2,1 146 215 46340 2,10 0,186 140

A. 2. Determinarea rezistenelor nfurrilor.

S-a determinat rezistena unei faze statorice prin msurtoare direct cu ohmmetru. a. Maina cu rotorul n scurtcircuit

R1=1.5 b. Maina cu rotorul n bobinat

R1=1.4 R2=5.65

A. 3. Determinarea parametrilor schemei electrice echivalente pe baza ncercrilor de gol i scurtcircuit.

a. Maina cu rotorul n scurtcircuit Extrapolarea mrimilor ncercrii de scurtcircuit nominal de la tensiune redus la tensiunea nominal pe

baza nregistrrii curentului la pornirea direct:

Calculul parametrilor:

U1

Rs

Xs

I2

Rr

Xs

I1

Usc

Rsc

Xsc

I1n

Usca

Uscr

88,5353

21623

3 22scn

scn

scI

PR ;

17,288,5

353

380

3

2

2

2

sc

2

scn

nsc R

I

UX ;

28,36,288,5ssc'

r RRR ;

08,12

17,2

2' scrs

XXX

0034,05022

48,1

5022' scrs

XLL

U10

Rs

Xs

RFe

X

I10

I10

I10a

-E

V22,21583.208.1988,03

38083,26,215,0

3

380

sin3

cos3

22

2

10ns10n

2

10ns10n

IX

UIR

UE

116,083,222,2153

83,26,23275

3

3

3)cos(

2

10n

2

10n10

10n

'

10'

10

IE

IRP

IE

P s ;

59,655116,083,2

22,215

)cos( '1010n10aFe

I

E

I

ER ;

58,76993,083.2

22,215

)sin( '1010n10

I

E

I

EX ;

H122,05022

58.76

5022

X

L .

b. Maina cu rotorul bobinat.

V380nU ;

A 56,57scn I ;

W4.3464373,7

57,562

sc

2

sc

scn

scn

P

I

IP .

Calculul parametrilor:

U1

Rs

Xs

I2

Rr

Xs

I1

Usc

Rsc

Xsc

I1n

Usca

Uscr

58,357,563

47,344097

3 22scn

scnsc

I

PR ;

48,158,3

57,563

380

3

2

2

2sc

2

scn

nsc R

I

UX ;

28,23,158,3ssc'r RRR ;

74,02

48,1

2' scrs

XXX

HX

LL 0024,05022

48,1

5022' scrs

U10

Rs

Xs

RFe

X

I10

I10

I10a

-E

V23,2151,574,0997,03

3801,53,1074,0

3

380

sin3

cos3

22

2

10ns10n

2

10ns10n

IX

UIR

UE

065,01,523,2153

1,53,13248

3

3

3)cos(

2

10n

210n10

10n

'10'

10

IE

IRP

IE

P s ;

82,648065,01,5

23,215

)cos( '1010n10aFe

I

E

I

ER ;

0982,59979,01,5

23,215

)sin( '1010n10

I

E

I

EX ;

H0162,05022

0982,5

5022

XL .

A. 4.a. Vizualizarea i nregistrarea mrimilor electrice ale a motorului asincron la pornirea reostatica in gol

A. 4. B.Vizualizarea i nregistrarea mrimilor electrice ale a motorului asincron la pornirea reostatica in sarcina.

A.4.2.a.1 Vizualizarea si inregistrarea marimilor electrice ale motorului asincron la pornirea stea-triunghi in

gol caz favorabil.

A.4.2.a.2 Vizualizarea si inregistrarea marimilor electrice ale motorului asincron la pornirea stea-triunghi in

gol caz nefavorabil.

A.4.2.b.2 Vizualizarea si inregistrarea marimilor electrice ale motorului asincron la pornirea stea-triunghi in

sarcina.

A.4.3.a.1 Vizualizarea si inregistrarea marimilor electrice ale motorului asincron la pornirea directa in gol.

A.4.3.a.2 Vizualizarea si inregistrarea marimilor electrice ale motorului asincron la pornirea directa in

sarcina.

B. 1. Implementarea n MATLAB - Simulink a modelului de regim dinamic. C.

a) Pornirea direct

turatia/

cuplu/alunecarea

V_L1

L1

L2

L3

triunghi

Continuous

powergui

curentii

MATLAB

Function

MATLAB Fcn

-K-

Gain1

60/2/pi

Gain

Tm

mA

B

C

Asynchronous Machine

SI Units

b) Pornirea Stea\Triunghi

Parametrii motorului asincron

Cuplul de sarcin (0 la pornirea mainii asincrone n gol)

b. Pornirea Y/ n sarcin Caz favorabil 2.15 cu 2.17

Nefavorabil 2.15 cu 2.23

c. Pornirea reostatic

Rp1=79

Rp2=41

Rp3=42

Tp1=0.58

Tp2=0.85

Tp3=1.15

B. 2. Simularea pornirii directe

a) pornirea n gol

a. curenii din stator b. turaia

Evoluia mrimilor electrice i mecanice la pornirea direct n gol obinute prin simulare

b) pornire n sarcin

Evoluia mrimilor electrice i mecanice la pornirea direct n sarcin obinute prin simulare

D. 3. a) Simularea pornirii Y/ n gol

1. caz favorabil

a. cuplul la ax d. turaia

b. curenii din rotor

Curentii din stator

B3. Simularea pornirii Yd in gol :

Caz nefavorabil, n=f(t); me=f(t)

Curentii din rotor

Curentii din stator

B3. Simularea pornirii Yd in sarcina :

Caz favorabil, n=f(t); me=f(t)

Curentii din rotor

Curentii din stator

B3. Simularea pornirii Yd in sarcina :

Caz nefavorabil, n=f(t); me=f(t)

Curentii din rotor

Curentul din stator

VI. Observaii i concluzii In cadrul laboratorului nu s-a realizat simularea in Simulink pentru motorul cu rotorul bobinat, pornire cu

ajutorul reostatului.

Pornire astea-triunghi se utilizeaza in mod obisnuit pentru motoarele de joasa

tensiune care functioneaza cu infasurarile statorice conectate in triunghi, pornesc in gol

sau antreneaza masini de lucru care dezvolta cuplu static proportional cu viteza sau cu

patratul vitezei.

Pentru schimbarea conexiunii din stea in triunghi, se folosesc comutatoare manual sau scheme automate cu

contactoare.

Curentul sicuplul de pornire se micsoreaza de trei ori fata de cazul pornirii directe

Cu infasurarea statorica conectata in triunghi. Trecerea de la stea la triunghi se face la atingerea

vitezei de rotatie de circa 90-95 % din viteza de sincronism, nerespectarea atingerii

vitezei, face separarea salturi de current si de cuplu apropiate de ce le realizate la pornirea

directa in triunghi, ceea ce anuleaza avantajele specific acestui procedeu de pornire.

Conditiile in care poate fi aplicata aceasta metoda, motoarelor asincrone cu rotorul in scurtcircuit:

- motoarele pornesc in gol sau cu sarcina redusa;

-motoarele au scoase toate cele 6 capete ale infasurarii statorice la cutia cu borne;

-motoarele pot functiona in conexiune-triunghi la tensiunea retelei electrice trifazate .

Pentru micorarea curenilor de pornire i cresterea cuplului de pornire se conecteaz la bornele rotorice a mainii asincrone un reostat. n primul moment al pornirii, rezistenta suplimentar este mare asigurand un cuplu de pornire mare Mmax.

Dimensionarea reostatului de pornire se face pe baza limitelor Imax i Imin n care se admite variaia curentului la pornire. Cu ct limitele sunt mai apropiate cu att pornirea este mai fin, iar numarul treptelor de pornire va crete, odat cu acesta va crete i timpul de pornire a mainii; cu alte cuvinte maina nu va mai avea bruscri la pornire dar va porni mai greu.

La pornirea unui motor electric procesele tranzitorii electromagnetice se desfoar ntr-un interval de timp mult mai mic n raport cu cele mecanice, deci se poate admite c pentru fiecare valoare a vitezei de rotaie din intervalul de pornire, curenii, tensiunile i fluxurile au valorile din regimul staionar pentru viteza de rotaie considerat,iar expresiile mrimilor electromagnetice sunt cele din regim permanent.

Cu ct avem mai multe trepte a reostatului de pornire cu att pornire este mai lin nu avem ocuri de cuplu la ax. Cu ct avem mai multe trepte la reostatul de pornire, regimul tranzitoriu va fi mai lung.

ocul de curent care apare la pornirea direct este periculos uneori pentru reeaua electric, care nu poate suporta cureni att de mari n cazul unor motoare puternice. n cazul alimentrii de la o reea slab se impune micorarea curenilor de pornire. ocul de curent este periculos i pentru motor (riscnd s se distrug izolaia).