MINIPROIECT semestrul 2_ M2_ECHIPAMENTE ELECTRICE CLASA a-X-a

ELEV……………………………..

CLASA: 10…

DATA PREDARE PROIECT  S 27

Motorul asincron: pornirea directă

FIŞĂ DE DOCUMENTARE

Motorul asincron: pornirea directă

         Pentru pornirea motoarelor asincrone trebuie asigurate următoarele condiţii:

-  cuplul de pornire să fie suficient de mare

-  curentul de pornire să nu depăşească valoarea admisibilă pentru reţeaua de alimentare a motorului

-  durata procesului să fie cât mai scurtă

-   

         Alegerea metodei de pornire se face funcţie de reţeaua de alimentare (dacă este suficient de puternică) şi funcţie de mecanismul acţionat de motor.

Motoarele asincrone cu rotorul în scurtcircuit pot fi pornite utilizând următoarele metode:

a) pornirea prin cuplare directă la reţea;

b) pornirea stea-triunghi;

c) pornirea cu bobine de reactanţe;

d) pornirea cu autotransformator.

Pornirea prin cuplare directă la reţea

Această metodă, deşi este extrem de simplă (se realizează prin simpla cuplare la reţea a înfăşurării statorice), nu se utilizează decât pentru motoare de puteri mici (P_N< 2,5 kWla cele în construcţie normală).

Pornirea poate fi făcută manual, cu ajutorul unui comutator – de regulă cu came, sau automat, cu ajutorul unui contactor, respectiv disjunctor. Pentru motoare care sunt utilizate în anumite sectoare economice pornirea se face şi cu ajutorul demaroarelor.

Pornirea directă prin comandă manuală

a motorului asincron cu rotorul în scurtcircuit

Pornirea automată (cu contactor) a unui motor asincron cu rotorul în scurtcircuit

Pornirea prin cuplare directă a motoarelor de mică putere este posibilă, din următoarele considerente:

- reţeaua de alimentare e suficient de puternică

- şocurile de cuplu nu provoacă solicitări periculoase mecanismului acţionat

- secţiunea conductoarelor înfăşurării statorice este mică, ceea ce conduce la o rezistenţă mare, respectiv un curent I_1p (curentul statoric la pornire), relativ scăzut;

-    aceste motoare au momentul de inerţie mic, ceea ce determină pornirea lor înainte ca I_1psă atingă valoarea maximă.

FIŞĂ DE DOCUMENTARE

Motorul asincron: pornirea stea-triunghi

Metoda se poate utiliza doar la motoarele care în mod normal funcţionează în triunghi.

Pentru exemplificare se consideră două motoare ale căror tensiuni nominale (de linie), corespunzătoare conexiunilor stea ("Y") şi triunghi (""), sunt 380/220 Y/, respectiv 660/380 Y/. Dacă reţeaua de alimentare furnizează 380 V, singurul motor care poate fi pornit cu ajutorul acestei metode este cel de-al doilea.

Schema de principiu corespunzătoare pornirii stea-triunghi este prezentată în figura 2.3.9.

Pornirea cu două întreruptoare manuale

K – întreruptor cu pârghie; I – comutator stea-triunghi; 1 – poziţie stea; 2 – poziţie triunghi;

S – statorul maşinii asincrone; R – rotorul maşinii asincrone;

Pornirea motorului asincron, în acest caz, se realizează în felul următor (iniţial K₁şi I sunt deschise):

- se trece comutatorul stea-triunghi I pe poziţia 1 (corespunză­toare conexiunii stea a înfăşurării statorului);

- se alimentează înfăşurarea statorică prin închiderea întrerupto­rului K₁ (motorul porneşte, punctul său de funcţionare se deplasează pe caracteristica mecanică artificială de tensiune,  , corespunzătoare conexiunii "Y");

- atunci când turaţia atinge, aproximativ, valoarea 0,9 n₁ se trececomutatorul pe poziţia 2 (""), punctul de funcţionare deplasându-se, la turaţie constantă, pe caracteristica mecanică corespunzătoare ().

El evoluează pe această caracteristică până în momentul în care cuplul dezvoltat, M, devine egal cu cel rezistent, M_r.

Concluzionând, se poate spune că această metodă reuşeşte să limiteze curentul de pornire prin alimentarea cu o tensiune de fază redusă faţă de situaţia conectării la reţea în triunghi.

Observaţii:

1) Pentru reprezentarea calitativă a caracteristicilor din figura următoare s-a ţinut seama de faptul că o dată cu modificarea tensiunii de alimentare, U₁, alunecarea critică, s_k (respectiv turaţia critică, n_k), nu este afectată, în timp ce cuplul maxim M_k depinde de pătratul tensiunii.

Prin urmare, ţinând cont de faptul că o dată cu trecerea de la "Y" la "" tensiunea de fază, U₁, se modifică de  ori, rezultă: 

2) Curentul de pornire (valoarea de linie) corespunzător cazului ín care conectarea la reţea se face în stea se calculează cu relaţia:

unde cu U_1N a fost notată tensiunea nominală (de linie) a reţelei de alimentare, iar cu  curentul de fază corespunzător conexiunii stea.

Dacă pornirea s-ar face cu înfăşurarea statorică în conexiune triunghi, curentul de fază corespunzător ar avea valoarea

ceea ce conduce la următoarea valoare a curentului de pornire absorbit din reţe

Prin urmare, se obţine: 

Cele demonstrate anterior justifică următoarele concluzii:

- pornirea stea-triunghi este însoţită de şocuri de curent şi de cuplu;

- metoda prezintă avantajul unui curent de trei ori mai mic decât cel corespunzător conectării directe;

- cuplul de pornire scade de trei ori, ceea ce impune ca această metodă să poată fi utilizată doar pentru porniri în gol sau cu sarcină foarte mică.

FIŞĂ DE DOCUMENTARE

Motorul asincron: pornirea cu bobine de reactanţă (în circuitul statoric)

Principial, această metodă este asemănătoare cu cea anterioară, ea presupunând alimentarea motorului, în primul moment al pornirii, cu o tensiune redusă faţă de cea nominală.

Evoluţia punctului de funcţionare este asemănătoare cu cea din cazul anterior cu deosebirea că, în noua situaţie, nu se mai păstrează acelaşi raport al cuplurilor şi curenţilor. Astfel, dacă se alimentează cu un curent limitat de k ori, cuplul fiind direct proporţional cu pătratul curentului scade de k² ori

În concluzie, se poate spune că soluţia utilizării unor bobine de reactanţă este simplă şi ieftină. Metoda este însă însoţită de şocuri de curent şi de cuplu.

În plus, apare şi dezavantajul unei scăderi rapide a cuplului, ceea ce a determinat utilizarea metodei în cazul unor porniri rare, în gol sau cu sarcină redusă.

Observaţie:

În condiţii similare, se poate utiliza un autotransformator care are avantajul că, la pornire, cuplul scade în acelaşi raport cu intensitatea curentului de pornire. 

Pornirea cu bobine de reactanţă în circuitul statoric se realizează în felul următor (iniţial K₁ şi K₂sunt deschise):

- se închide K₁, în acest fel maşina asincronă fiind alimentată cu o tensiune, U_1p, obţinută ca diferenţă între tensiunea reţelei, U_1N, şi căderea de tensiune pe bobina de reactanţă X;

- după intrarea în turaţie, se închide K₂(se scurtcircuitează reactanţa X), motorului aplicându-i-se întreaga tensiune a reţelei.

FIŞĂ DE DOCUMENTARE

Motorul asincron: reglarea vitezei motoarelor asincrone

Modificarea turaţiei motoarelor asincrone, în timpul funcţionării, se poate realiza, prin modificarea parametrilor de care depinde caracteristica mecanică, şi anume:

-          modificarea, în sensul creşterii, a rezistenţei circuitului rotoric prin introducerea unei rezistenţe electrice reglabile, în circuitul rotoric (metodă utilizată la motoarele asincrone cu rotorul bobinat), metodă de regulă neeconomică;

-          schimbarea numărului de perechi de poli ai înfăşurării statorice (prin această metodă se obţine o variaţie în trepte a vitezei)

-          modificarea frecvenţei tensiunii de alimentare.

-          modificarea tensiunii de alimentare şi a frecvenţei în acelaşi timp astfel încât raportul constant, metoda cea mai utilizată înprezent datorită progreselor din domeniul electronicii de putere şi posibilităţilor de a realiza surse de tensiune alternativă reglabilă

Reglarea vitezei prin modificarea numărului de perechi de poli magnetici de pe stator: cele trei înfăşurări de fază sunt realizate din câte două semibobine care sunt conectate în două moduri diferite (o variantă – înseriate şi conectate în triunghi, cealaltă variantă – în paralel şi legate în stea). Comanda celor două conexiuni se realizează cu un comutator special.

Motorul de inductie trifazat

Nume: Zediu Emnuel Eduard

Clasa:10j

DATA:21.04.2015

Motorul de inducție trifazat

http://ro.wikipedia.org/wiki/Motor_electric

Motorul de inducție trifazat (sau motorul asincron trifazat) este cel mai folosit motor electric în acționările electrice de puteri medii și mari. Statorul motorului de inducție este format din armătura feromagnetică statorică pe care este plasată înfășurarea trifazată statorică necesară producerii câmpului magnetic învârtitor. Rotorul este format din armătura feromagnetică rotorică în care este plasată înfășurarea rotorică. După tipul înfășurării rotorice, rotoarele pot fi de tipul:

• rotor în colivie de veveriță (în scurtcircuit) - înfășurarea rotorică este realizată din bare de aluminiu sau -mai rar- cupru scurtcircuitate la capete de două inele transversale.
• rotor bobinat - capetele înfășurării trifazate plasate în 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 inducției electromagnetice câmpul magnetic învârtitor va induce în înfășurarea rotorică o tensiune. Această tensiune creează un curent electric prin înfășurare și asupra acestei înfășurări acționează o forță electromagnetică ce pune rotorul în mișcare în sensul câmpului magnetic învârtitor. Motorul se numește asincron pentru că turația rotorului este întotdeauna mai mică decât turația câmpului magnetic învârtitor, denumită și turație de sincronism. Dacă turația rotorului ar fi egală cu turația de sincronism atunci nu ar mai avea loc fenomenul de inducție electromagnetică, nu s-ar mai induce curenți în rotor și motorul nu ar mai dezvolta cuplu.

Turația motorului se calculează în funcție alunecarea rotorului față de turația de sincronism, care este cunoscută, fiind determinată de sistemul trifazat de curenți.

Alunecarea este egală cu: , unde

n₁ este turația de sincronism și

n₂ este turația rotorului.

, unde

f este frecvența tensiunii de alimentare și

p este numărul de perechi de poli ai înfășurării statorice.

Turația mașinii, în funcție de turația câmpului magnetic învârtitor și în funcție de alunecare este: .

Se observă că alunecarea este aproape nulă la mers în gol (când turația motorului este aproape egală cu turația câmpului magnetic învârtitor) și este egală cu 1 la pornire, sau când rotorul este blocat. Cu cât alunecarea este mai mare cu atât curenții induși în rotor sunt mai intenși. Curentul absorbit la pornirea prin conectare directă a unui motor de inducție de putere medie sau mare poate avea o valoare comparabilă cu curentul de avarie al sistemelor de protecție, în acest caz sistemul de protecție deconectează motorul de la rețea. Limitarea curentului de pornire al motorului se face prin creșterea rezistenței înfășurării rotorice sau prin diminuarea tensiunii aplicate motorului. Creșterea rezitenței rotorului se face prin montarea unui reostat la bornele rotorului (doar pentru motoarele cu rotor bobinat). Reducerea tensiunii aplicate se face folosind un autotransformator, folosind un variator de tensiune alternativă (pornirea lină) sau conectând inițial înfășurarea statorică în conexiune stea (pornirea stea-triunghi - se folosește doar pentru motoarele destinate să funcționeze în conexiune triunghi) sau prin înserierea de rezistoare la înfășurarea statorică. La reducerea tensiunii de alimentare trebuie avut în vedere că cuplul motorului este proporțional cu pătratul tensiunii, deci pentru valori prea mici ale tensiunii de alimentare mașina nu poate porni.

Turația mașinii de inducție se modifică prin modificarea alunecării sale sau prin modificarea turației câmpului magnetic învârtitor. Alunecarea se poate modifica din tensiunea de alimentare și din rezistența înfășurării rotorice astfel: se crește rezistența rotorică (prin folosirea unui reostat la bornele rotorice - doar la motoarele cu rotor bobinat) și se variază tensiunea de alimentare (folosind autotransformatoare, variatoare de tensiune alternativă, cicloconvertoare) sau se menține tensiunea de alimentare și se variază rezistența din rotor (printr-un reostat variabil). Odată cu creșterea rezistenței rotorice cresc și pierderile din rotor și implicit scade randamentul motorului. O metodă interesantă de reglare a turației sunt cascadele de recuperare a puterii de alunecare. La bornele rotorice este conectat un redresor, iar la bornele acestuia este conectat un motor de curent continuu aflat pe același ax cu motorul de inducție (cascadă Krämmer cu recuperare puterii de alunecare pe cale mecanică). Tensiunea indusă în rotor este astfel redresată și aplicată motorului de curent continuu astfel încât cuplul dezvoltat de motorul de curent continuu se însumează cuplului dezvoltat de motorul de inducție. Reglarea turației motorului de inducție se face prin reglarea curentului prin înfășurarea de excitație. În locul motorului de curent continuu se poate folosi un invertor cu tiristoare și un transformator de adaptare (cascadă Krämmer cu recuperare puterii de alunecare pe cale electrică). Tensiunea indusă în rotor este astfel redresată și prin intermediul invertorului și a transformatorului este reintrodusă în rețea. Reglarea vitezei se face din unghiul de aprindere al tiristoarelor.

Turația câmpului magnetic învârtitor se poate modifica din frecvența tensiunii de alimentare și din numărul de perechi de poli ai mașinii. Numărul de perechi de poli se modifică folosind o înfășurare specială (înfășurarea Dahlander) și unul sau mai multe contactoare. Frecvența de alimentare se modifică folosind invertoare. Pentru frecvențe mai mici decât frecvența nominală a motorului (50 Hz pentru Europa, 60 Hz pentru America de Nord) odată cu modificarea frecvenței se modifică și tensiunea de alimentare păstrând raportul U/f constant. Pentru frecvențe mai mari decât frecvența nominală la creșterea frecvenței tensiunea de alimentare rămâne constantă și reglarea vitezei se face cu slăbire de câmp (ca la motorul de curent continuu).

Sensul de rotație al motorului de inducție se inversează schimbând sensul de rotație al câmpului învârtitor. Aceasta se realizează schimbând două faze între ele.

Motorul de inducție cu rotorul în colivie este mai ieftin și mai fiabil decât motorul de inducție cu rotorul bobinat pentru că periile acestuia se uzează și necesită întreținere. De asemenea, motorul de inducție cu rotorul in colivie nu are colector și toate dezavantajele care vin cu acesta: zgomot, scântei, poluare electromagnetică, fiabilitate redusă și implicit întreținere costisitoare. Motoarele de curent continuu au fost folosite de-a lungul timpului în acționările electrice de viteză variabilă, deoarece turația motorului se poate modifica foarte ușor modificând tensiunea de alimentare însă, odată cu dezvoltarea electronicii de putere și în special cu dezvoltarea surselor de tensiune cu frecvență variabilă, tendința este de înlocuire a motoarelor de curent continuu cu motoare de inducție cu rotor în colivie.