 |  |
|
MASINA ASINCRONA
Masina asincrona este o masina electrica de curent alternativ la care turatia este variabila in functie de cuplul rezistent aplicat la arbore.
La aceasta masina turatia rotorului este mai mica decat turatia campului magnetic invartitor .
Masina asincrona poate functiona in trei regimuri :
- motor electric
- frana electromagnetica
- generator electric
De regula se utilizeaza ca motor sau frana electromagnetica.
1) Clasificare :
cu poli ecranati
- motoare asincrone monofazate :
cu faza auxiliara
cu rotor in scurtcircuit
- motoare asincrone trifazate :
cu rotor bobinat
2) Domeniul de utilizare :
- actionarea masinilor si utilajelor industriale
- actionarea masinilor unelte
- actionarea instalatiilor si utilajelor de ridicat si transportat greutati ( lifturi, ascensoare, macarale, poduri rulante )
- ventilatoare industriale
- electropompe
- masini si aparate electrocasnice (masini de spalat, frigidere, ventilatoare, instalatii de climatizare)
3) Avantaje :
- simplitate constructiva
- randament mecanic superior
- cuplu de pornire mare
- permite inversarea sensului de rotatie
- siguranta in functionare
4) Dezavantaje :
- turatia este variabila in functie de cuplul rezistent
- curentul de pornire mare necesita limitarea prin anumite metode de pornire
- reglarea turatiei necesita aparate si echipamente electronice complexe
5) Elemente constructive :
Statorul ( inductor ) :
- carcasa turnata din fonta sau aliaj de aluminiu este prevazuta cu nervuri pentru marirea suprafetei de racire. Pe carcasa se afla cutia de borne iar in interiorul acesteia placa de borne.
- scuturi ( capace frontale ), pentru sustinerea rotorului
- carcasa ventilatorului
- pachetul de tole statoric prevazut la interior cu canale de tip deschis sau semideschis. Tolele sunt confectionate din tabla de otel electrotehnic ( aliaj Fe-Si ) de 0,5 mm grosime.
- bobinajul statoric de tip distribuit alcatuit din trei infasurari distincte izolate intre ele si fata de miez numite si faze. Infasurarile sunt identice ( dimetrul conductorului, pasul, numarul de bobine, numarul de spire) si sunt amplasate in canale decalate la 120 dupa o schema specifica.
- dispozitivul portperii, prevazut cu perii colectoare, elemente elastice,borne de legare in circuit inchise intr-o carcasa separata, este prezent numai la motoarele de puteri mari si foarte mari cu rotor bobinat.
Rotorul ( indus ) :
- arbore drept cu sectiune variabila in trepte din otel
- lagare cu rostogolire ( rulmenti )
- pachet de tole rotoric prevazut cu canale de tip inchis sau semiinchis in functie de tipul bobinajului
- bobinajul rotoric in scurtcircuit ( colivie ),turnat din aliaj de Al la motoarele de puteri mici
- bobinajul rotoric de tip distribuit asemanator celui din stator la motoarele de puteri mari.
Acest bobinaj are o conexiune de tip stea cu inceputurile legate la trei inele de contact dispuse pe arbore. Inelele din bronz sau alama dura sunt izolate intre ele si fata de arbore.
- ventilator cu pale pentru racire
6) Functionarea motorului asincron trifazat cu rotor in scurtcircuit :
Bobinajul statorului poate fi conectat in stea sau triunghi.
Conexiunea stea ( la motoare de puteri mici ) se executa de regula in interiorul bobinajului, situatie in care sunt accesibile trei conductoare ( inceputurile ) care se conecteaza la fazele retelei R ,S ,T.
Conexiunea stea se poate realiza si la placa de borne, legand sfarsiturile U2 , V2 , W2 intr-un punct
neutru si inceputurile la fazele retelei R, S, T.
In acest caz pentru curenti si tensiuni exista relatiile :
Schema conexiunii Placa de borne:
Conexiunea triunghi (utilizata la motoare de puteri medii si mari) se obtine legand sfarsitul unei faze cu inceputul fazei urmatoare. Se obtin astfel trei puncte ( borne ) care se leaga la fazele retelei R, S, T.
In acest caz pentru curenti si tensiuni rezulta relatiile :
Schema conexiunii Placa de borne :
Bobinajul statoric este alimentat cu un sistem trifazat simetric de tensiuni alternativ sinusoidale, care determina un sistem similar de curenti :
; 
; 
Acesti curenti produc in miezul feromagnetic un flux magnetic variabil in timp si spatiu, care induce in bobinajul rotorului curenti alternativ sinusoidali. Prin interactiunea dintre fluxul magnetic inductor si curentii indusi, asupra barelor bobinajului rotoric se exercita forte electromagnetice. Totalitatea acestor forte produce cuplul electromagnetic activ care pune rotorul in miscare de rotatie.
Fluxul magnetic inductor produce in intrefier un camp magnetic invartitor de turatie:
= 
f = 50 Hz , frecventa curentului alternativ industrial
p = numarul de perechi de poli determinat de modul de inseriere a bobinelor.
Practic bobinajul statorului poate avea una pana la sase perechi de poli pentru care rezulta urmatoarele turatii de sincronism :
p
= 1 → = 3000 rot ∕min p = 4 → = 750 rot ∕min
p
= 2 → = 1500 rot ∕min p = 5 → = 600 rot ∕min
p = 3 → = 1000 rot ∕min p = 6 → = 500 rot ∕min
Turatia
rotorului este mai mica decat turatia campului magnetic invartitor din
acest motiv motorul se numeste asincron :
Motorul nu poate functiona cu turatia campului magnetic invartitor pentru ca in acest caz nu mai apare fenomenul de inductie electromagnetica.
Se defineste o marime adimensionala numita alunecare care exprima abaterea relativa a turatiei rotorului fata de turatia de sincronism:
Practic: S = 1-
3 % la motoare de puteri mari
S = 3―6 % la motoare de puteri mici
Turatia rotorului se poate exprima in functie de alunecare si turatia de sincronism :
n = ( 1- S )
In momentul pornirii : n = 0 → S
La turatia de sincronism: n =
→ S
Frecventa curentilor indusi in rotor in functie de alunecare va fi:
In momentul
pornirii: 
= f
La turatia
de sincronism: = 0
Deoarece motorul nu poate functiona la turatia de sincronism rezulta :
Regimurile de functionare ale masinii
asincrone :
- regimul
de motor : n < ; 0 < S < 1
- regimul de generator: n > ; S < 0
- regimul de frana: n
< 0 ; S > 1
7) Cuplul electromagnetic.Caracteristica mecanica:
Motorul absoarbe din retea puterea electrica activa: P = √3Ul Il cos φ
Puterea mecanica la arbore: Pm
< P1 Randamentul motorului: 
Pierderile totale in motor: P1 - Pm = PCu + PFe + Pf,v + PAl
PCu = pierderi prin efect Joulle ( caldura ) in bobinajul primar
PFe = pierderi in miezul feromagnetic al statorului
Pf,v = pierderi prin frecare in lagare si ventilatie
PAl = pierderi prin efect Joulle ( caldura ) in bobinajul rotorului
Obs : Pierderile in miezul feromagnetic al rotorului sunt neglijabile deoarece curentii indusi in bobinajul rotorului au frecventa mica ( de ordinul Hz)
Cuplul mecanic la arbore va fi:
Ω
Ω [ rad / sec ] = viteza unghiulara a rotorului
Caracteristicile mecanice ale motorului asincron trifazat
a) Caracteristica: M = F( s )
b) Caracteristica: n = F( s )
Conditia de pornire in sarcina: Mp
> Mrez
Daca in timpul functionarii : Mrez > Mmax motorul se opreste: n = 0.
Aceasta reprezinta o situatie de avarie care conduce la cresterea curentului absorbit de motor la valori mari.
Practic curentul devine egal cu curentul de pornire : I = ( 3 ÷ 5 ) In,
ceea ce determina supraincalzirea bobinajului. Motorul trebuie deconectat rapid de la retea prin protectia la suprasarcina asigurata cu un bloc de relee termice.
8) Metode de pornire a motorului asincron trifazat cu rotor in scurtcircuit :
Pornirea reprezinta regimul dinamic de trecere a motorului din starea initiala de repaus, ( n = 0 ) intr-un regim stationar corespunzator unei turatii oarecare n ≠ 0
Pornirea eficienta a motorului necesita indeplinirea unor conditii contradictorii :
- curent de pornire cat mai mic
- cuplu de pornire cat mai mare
- durata de pornire cat mai mica
Astfel pentru motorul asincron trifazat cu rotorul in scurtcircuit, in functie de tipul conexiunii si puterea motorului se utilizeaza mai multe metode de pornire:
8.1. Pornirea prin cuplare directa la retea:
Metoda se aplica motoarelor cu puterea nominala: Pn < 2,5 kW
Aceste motoare au un moment de inertie redus, astfel ca timpul de pornire este relativ scurt. Pornirea se face manual sau automat prin simpla conectare a infasurarii statorice la reteaua trifazata de tensiune.
8.2. Pornirea stea - triunghi:
Metoda se poate aplica motoarelor care functioneaza in mod normal cu conexiunea stea.
Pornirea se poate face manual cu ajutorul unui comutator stea - triunghi, sau automat cu contactoare si releu de timp.
Prin conectarea initiala in stea, tensiunea care se aplica unei infasurari din bobinajul statoric este: Uf = 230 V
Cind motorul atinge turatia corespunzatoare acestei tensiuni, se modifica conexiunea bobinajului in triunghi, iar tensiunea aplicata infasurarii drvine: Ul = 400 V
Prin aceasta metoda curentul de pornire este de trei ori mai mic.
In acelasi timp insa, si cuplul de pornire scade de trei ori.
Pornirea stea - triunghi este insotita de socuri de curent si de cuplu, din acest motiv se aplica motoarelor cu pornire in gol sau cu sarcina redusa.
8.3. Pornirea cu bobine de reactanta:
Principiul metodei consta in alimentarea motorului in momentul pornirii cu o tensiune redusa obtinuta prin inserierea unor bobine de reactanta X.
Upb = α Un
In acest mod se obtine si o reducere corespunzatoare a curentului de pornire: Ipb = α Ip
Prsctic pornirea decurge astfel:
- se inchide intreruptorul K1,si astfel motorul este alimentat cu tensiunea Upb < Un ;
- dupa un timp cind motorul atinge turatia corespunzatoare acestei tensiuni se inchide intreruptorul K2 care scurtcircuiteaza bobinele X, si motorul este alimentat la tensiunea nominala Un . In acest moment apare un soc de curent si de cuplu.
Metoda este simpla si nu necesita costuri mari. Se aplica in cazul motoarelor cu porniri rare in gol sau cu sarcina redusa.
Obs: In principiu in locul bobinelor se poate utiliza un reostat trifazat in trepte dar in acest caz apar pirderi suplimentare prin efect Joulle.
8.4. Pornirea cu autotransformator trifazat:
Prin aceasta metoda se obtine opornire fara socuri de curent sau de cuplu.
Pornirea decurge astfel:
- se inchide intrteruptorul K2,care realizeaza o conexiune de tip stea a infasurarilor autotransformatorului;
- se pozitioneaza inversorul I pe pozitia 2, corespunzatoare cursorului autotransformatorului;
- se inchide intreruptorul principal K1
- se regleaza autotransformatorul in sensul cresterii tensiunii pina la atingerea valorii nominale: Un. In acest timp creste turatia si cuplul activ al motorului.
9) Inversarea sensului de rotatie :
Se realizeaza foarte simplu prin inversarea intre ele a doua faze ale retelei de alimentare. Comanda poate fi facuta manual, cu ajutorul unui comutator cu came, sau automat cu contactoare de sens.
10) Reglarea turatiei motorului asincron :
Reglarea turatiei motorului asincron trifazat la un cuplu rezistent constant, se poate face in principiu prin mai multe metode:
a) Metode prin care se actioneaza asupra statorului:
- prin modificarea valorii tensiunii de alimentare
- prin modificarea frecventei tensiunii de alimentare
- prin modificarea numarului de perechi de poli in bobonajul statorului
b) Metode prin care se actoineaza asupra rotorului ( numai pentru motoare cu rotor bobinat )
- cu ajutorul unui reostat
Alegerea unei metode de reglaj presupune luarea in consideratie si a altor aspecte:
- gama de reglare a turatiei definita ca raport intrte turatia maxima si turatia minima
- domeniul de reglaj ( monozonal sau bizonal )
- caracterul reglajului ( continuu sau in trepte )
- indicele economic ( costurile echipamentului, pierderi suplimentare )
10.1. Reglarea turatiei prin modificarea valorii tensiunii de alimentare:
Datorita fenomenului de saturatie magnetica, reglajul este posibil numai pentru valori mai mici decit tensiunea nominala. Se obtin astfel caracteristicile artificiale de tensiune plasate sub caracteristicamecanica naturala ( reglaj monozonal ).
Acestea explica comportarea motorului la cuplu rezistent constant: U↓ n↓
Caracterul reglajului depinde de tipul sursei de tensiune utilizate. Este posibil un reglaj continuu sau in trepte.
Indicele economic este favorabildin punct de vedere al pierderilor,dar nefavorabil din punct de vedere economic deoarece necesita o sursa de CA variabila, de regula scumpa.
10.2. Reglarea turatiei prin modificarea frecventei tensiunii de alimentare:
Din considerente de saturatie a miezului magnetic nu se actioneaza numai asupra frecventei f, ci si a valorii tensiunii U, astfel incit sa fie satisfacuta conditia:
Reglajul, in acest caz se poate realiza in doua moduri:
- la cuplu constant
- la putere constanta
Aceasta este o metoda de reglaj moiderna si performanta.
Gama de reglaj a turatiei este foarte mare: γ =
Domeniul de reglaj este bizonal ( deasupra si sub caracteristica mecanica naturala )
Caracterul reglajului este continuu )
Indicele economiceste favorabil din punct de vedere al pierderilor, dar nefavorabil din punct de vedere al investitiei, sursa de tensiune fiind foarte scumpa.
10.3. Reglarea turatiei prin modificarea numarului de perechi de poli:
Prin modificarea numarului de perechi de poli se modifica turatia de sincronism, n1 si implicit turatiarotorului, n.
Metoda este aplicabila numai pentru motoare cu rotor in scurtcircuit, care au in stator unbobinaj special care permite modificarea din exterior a modului de inseriere a bobinelor astfel sa rezulte un numar diferit de perechi de poli. Practic acest lucru se face cu un comutator manual sau automat.
Gama de reglaj este redusa. Se pot realiza doua maxim trei trepte de reglaj.
Domeniul de reglaj este monozonal, sub caracteristica naturala.
Metoda nu conduce la pierderi suplimentare, dar necesita bobinaje mai complicate si deci mai scumpe.
10.4. Reglajul reostatic al turatiei:
Metoda poate fi utilizata doar pentru motoare de puteri mari, cu rotor bobinat.
Forma caracteristicilor mecanice se observa in figura.
Gama de reglaj este relativ redusa: γ = 3÷5
Domeniul de reglaj este monozonal ( sub caracteristica mecanica naturala )
Metoda implica pierderi suplimentare prin efect Joulle. Reostatul este de tip trifazat in trepte si este relativ ieftin.
11) Frinarea motoarelor asincrone:
Frinarea reprezinta un regim dinamic prin care cuplul motor este opus cuplului rezistent.
In acest mod sunt posibele trei metode de frinare.
11.1. Frinarea contracurent:
Metoda presupune urmatoarele etape:
- decuplarea motorului de la retea
- modificarea succesiunii fazelor
- realimentarea motorului
Daca este un motor cu rotorul bobinat, inaintea realimentarii acestuia pentru micsorarea socului de curent, se introduce in circuitul rotoric o rezistenta suplimentarea.
Daca este un motor cu rotorul in scurtcircuit, pentru a diminua socul de curent, se realimenteaza la o tensiune redusa. Cind motorul se opreste, ( n = 0 ) trebuie deconectat de la retea, altfel motorul porneste in sens invers, ( reversare de sens
Metoda este simpla, eficienta si forte des utilizata in practica.
11.2. Frinarea dinamica:
Metoda necesita parcurgerea urmatoarelor etape:
- decuplarea motorului de la retea
- alimentarea infasurarii statorului cu tensiune continua dupa una din schemele urmatoare:
Punctul de functionare evolueaza ca in figura. Motorul se opreste fara reversare de sens ( nu mai porneste in sens invers ).
Bilantul de puteri este favorabil.
Metoda necesita o sursa de curent continuu.
11.3.Frinarea recuperativa:
Aceasta nu este o frinare propriu-zisa ci doar o limitare de viteza.
Motorul este antrenat din exterior la o turatie, n > n1 si trece in regim de generator, sau frina cu recuperare. Din punct de vedere energetic este o metoda favorabila, dar nu produce oprirea efectiva.
Acest document nu se poate descarca
| Copyright © 2024 - Toate drepturile rezervate QReferat.com | Folositi documentele afisate ca sursa de inspiratie. Va recomandam sa nu copiati textul, ci sa compuneti propriul document pe baza informatiilor de pe site. { Home } { Contact } { Termeni si conditii } |
Documente similare:
|
Cauta document |