Nume: Zediu Emnuel Eduard
Clasa:10j
DATA:21.04.2015
Motorul
de inducție trifazat
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
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.
Niciun comentariu:
Trimiteți un comentariu