7 CAP.I. MASINI ELECTRICE ASINCRONE I.1.NOȚIUNI INTRODUCTIVEÎn literatura de specialitate anglo-saxonă se foloseste termenul de masină „de inducție” (induction machine), definită astfel: „masina al cărei circuit magnetic este asociat la două sau mai multe circuite electrice, mobile unele în raport cu celelalte și în care energia este transferată de la partea fixă la cea mobilă sau invers, prin inducție electromagnetică“.La noi în țară se construiesc la nivelul ce rințelor actuale aproape toata gama de mașini asincrone trifazate cu puteri P ≤ 10 MW si monofazate cu destinație speciala, cu puteri P ≤ 1 kW. Mașina asincronă este utilizată cel mai adesea în regim de motor, fiind folosit ă de la acționările casnice sau în medicină de micăputere, la acționările industriale cele mai diverse: ventilatoare, pompe centrifuge, instalații de ridicat, masini-unelte, procese si operații în metalurgie, chimie, textile–ca masini de medie si mare putere. În practică regimul de generator al mașinii asincrone este mai rar folosit datorită puterii reactive (de magnetizare) relativ mare pe care mașina trebuie sa o absoarbă de la rețea, regimul de frână electrică întâlnindu -se în acționările electrice, în cazuri speciale. Maşina asincronă, este o maşină rotativă de la care pentru o frecvenţă dată a tensiunii de alimentare, viteza rotorului este variabilă în funcţie de sarcină şi de regimul de funcţionare. Maşinile asincrone se clasifică în:-maşini asincrone cu colector întâlnite sub denumirea de maşini de curent alternativ cu colector; -maşini asincrone fără colector, numite obişnuit maşini asincrone sau maşini de inducţie, excitate în general în curent alternativ , curent ab sorbit sub formă inductivă, simultan cu curentul activ din reţeaua de distribuţie la care este co nectat statorul acestora.Spre deosebire de mașinile sincrone, mașina asincronă este excitată în curent a lternativ, care este absorbit, sub formă inductivă, o dată cu curentul activ, din rețeaua de d istribuție la care este cuplată mașina. În principiu fluxul inductor al mașinii poate fi creat prin alimentarea fie a statorului, fie a rotorului. Practic este mai rațional ca statorul mașinii sa fie legat la rețeaua de curent alternativ, deci înfașurării statorice îi revine sarcina producerii fluxuluiinductor.În ceea ce privește sistemul de curenți utilizat, cu excepții rare și care privesc nu mai motoarele de putere relativ mică, la mașinile asincrone se întrebuințează aproape exclusiv sistemul trifazat, care prezintă ma rele
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
În literatura de specialitate anglo-saxonă se foloseste termenul de masină „de inducție”
(induction machine), definită astfel: „masina al cărei circuit magnetic este asociat la două sau
mai multe circuite electrice, mobile unele în raport cu celelalte și în care energia este transferată
de la partea fixă la cea mobilă sau invers, prin inducție electromagnetică“.
La noi în țară se construiesc la nivelul cerințelor actuale aproape toata gama de mașini asincrone
trifazate cu puteri P ≤ 10 MW si monofazate cu destinație speciala, cu puteri P ≤ 1 kW.
Mașina asincronă este utilizată cel mai adesea în regim de motor, fiind folosită de la acționările
casnice sau în medicină de mică putere, la acționările industriale cele mai diverse: ventilatoare, pompe centrifuge, instalații de ridicat, masini-unelte, procese si operații în metalurgie, chimie,
textile – ca masini de medie si mare putere. În practică regimul de generator al mașinii asincrone
este mai rar folosit datorită puterii reactive (de magnetizare) relativ mare pe care mașina trebuie
sa o absoarbă de la rețea, regimul de frână electrică întâlnindu-se în acționările electrice, în
cazuri speciale.
Maşina asincronă, este o maşină rotativă de la care pentru o frecvenţă dată a tensiunii de
alimentare, viteza rotorului este variabilă în funcţie de sarcină şi de regimul de funcţionare.
Maşinile asincrone se clasifică în:
-maşini asincrone cu colector întâlnite sub denumirea de maşini de cur ent alternativ cu colector;
-maşini asincrone fără colector, numite obişnuit maşini asincrone sau maşini de inducţie, excitate
în general în curent alternativ , curent absorbit sub formă inductivă, simultan cu curentul activ
din reţeaua de distribuţie la care este conectat statorul acestora.Spre deosebire de mașinile
sincrone, mașina asincronă este excitată în curent alternativ, care este absorbit, sub formă
inductivă, o dată cu curentul activ, din rețeaua de distribuție la care este cuplată mașina. În
principiu fluxul inductor al mașinii poate fi creat prin alimentarea fie a statorului, fie a rotorului.
Practic este mai rațional ca statorul mașinii sa fie legat la rețeaua de curent alternativ, deci
înfașurării statorice îi revine sarcina producerii fluxului inductor.În ceea ce privește sistemul de
curenți utilizat, cu excepții rare și care privesc numai motoarele de putere relativ mică, la
mașinile asincrone se întrebuințează aproape exclusiv sistemul trifazat, care prezintă marele
avantaj de a produce direct câmpuri învârtitoare, superioare, din punct de vedere al aplicațiilor
mecanice, câmpurilor alternative produse de curenții monofazați.
Ca la orice mașină electrică funcționarea mașinii asincrone se bazează pe acțiunea reciprocăelectromagnetică dintre stator si rotor. Înfașurarea statorică produce de regulă câmpul magnetic
inductor, iar în cea a rotorului apar curenții induși.
I.2. ELEMENTE CONSTRUCTIVE DE BAZĂ
O dată cu generalizarea sistemului trifazat de producere, transport și distribuție a energiei
electrice, a luat o mare amploare construcția unor masini asincrone capabile să funcționeze în
corelare directă cu acest sistem. Mașinile asincrone trifazate constituie soluția adoptată, iar
construcția lor a fost propusă si analizată în mod amănunțit de Dolivo – Dobrowolski în 1889.
Aproximativ aceleași elemente componente ale mașinii propuse atunci se regăsesc si în
construcțiile actuale.
În linii mari, o mașină asincronă se compune dintr -un stator prevăzut cu o înfașurare
polifazată cu 2p poli și un rotor, cu o înfășurare polifazată avâd același număr de faze sau un
număr diferit de faze decât statorul, însă același număr 2p de poli.
Principalele elemente constructive ale unei maşini asincrone sunt (anexa1):
-statorul (pachet tole stoatoric 5 şi înfăşurare statorică 7);
-rotorul (pachet tole rotoric 16 si înfăşurare rotorică 8);
Miezul feromagnetic are formă cilindrică și se execută din tole ștanțate din tablă silicioasă
normal aliată, de 0.5 mm grosime (de obicei), laminată la cald sau la rece; tolele sunt izolate între
ele cu o peliculă de lac izolant sau printr -un strat de oxizi ceramici. În tole, spre întrefier, se
ștanțeaza crestăturile, repartizate uniform, în care se așează înfașurarea. Înfașurarea statorică esterepartizată și prin intermediul ei mașina efectuează schimbul principal de energie electrică cu
rețeaua de alimentare. Înfășurarea se execută din conductor de Cu izolat sau, la mașinile de
puteri mici , din conductor de Al, izolat cu email. La mașina asincronă trifazată înfașurarea
statorului se conectează în stea sau triunghi. La mașinile de puteri mici și mijlocii, înfășurarea
trifazată are toate capetele înfășurărilor de fază scoase la cutia de borne, pentru a face posibilă
conectarea acestora în stea sau triunghi, dupa necesități. Fiecare înfășurare de fază este bobinată
pentru același număr de poli. Valorile: tensiunii nominale, curentului nominal, turației de lucru
etc. sunt înscrise pe plăcuța indicatoare care însoțește mașina.
Tolele statorice se dispun în pachete de 5 – 7 cm lungime pe direcția axială a masinii, iar între
două pachete consecutive se creează un spațiu de aer (canal radial) de aproximativ 1 cm lungime
care facilitează răcirea materialului feromagnetic. Pachetele de tole statorice sunt consolidate față
de carcasă prin una sau mai multe crestături de ghidare folosite pe timpul operației de
împachetare. La mașinile de lungime redusă (sub 20 cm) se folosește un singur pachet de tole.
Este necesar ă utilizarea la păr țile frontale a pachetelor, a unor tole de margine de până la 3 mm
grosime, care să permită strângerea pachetului în scopul eliminării vibrațiilor sau a distrugerii
izolației dintre tole sau chiar a înf ăsur ării statorice.
Figura 1. 2. Tipuri de crestături
Carcasa se execută prin turnare, din aluminiu sau fontă, sau prin sudare, din table de oțel.
Carcasa poartă tălpile de fixare a mașinii, inelul de ridicare, cutia de borne, plăcuța indicatoare și
scuturile frontale. În scuturi se montează lagărele (rulmenții) pe care se sprijină axul rotorului.
În conformitate cu IEC (International Electrotechnical Commission) distanța pe verticală de laaxul arborelui la suprafața pe care se plasează talpa de fixare se încadrează în limitele 56 – 400
[mm]. Această distanță defineste„gabaritul“ mașinii și se refer ă la varianta de construcție
simbolizată prin B3 (care semnifică faptul că statorul este fixat pe tălpi, axul este orizontal,
mașina are două lagăre pe care se sprijină rotorul, un capăt de ax este disponibil).
Rotorul constituie partea mobilă a mașinii cu rol de indus și se compune din miezul
feromagnetic, de formă cilindrică, la periferia căruia (spre întrefier), sunt prevăzute crestăturile
în care se așează o înfășurare polifazată. Miezul ferromagnetic al rotorului se realizează din tole,
din același material ca și statorul, deci din tole de tablă silicioasă de 0,5 mm grosime, dar tolele
nu se izolează între ele. Pachetul de tole rotoric se consolidează pe axul maşinii sau pe butucul
rotoric prin tole marginale şi plăci frontale de presare şi strângere.
Construcţia motorului asincron poate fi simplificată, folosindu-se în locul rotorului
bobinat şi cu inele colectoare, un rotor în scurtcircuit, numit şi rotor în colivie de
veveriţă sau simplu, rotor în colivie. Rotorul nu mai are inele colectoare, iar bobinajul
este înlocuit cu bare masive de cupru sau aluminiu, câte una în fiecare crestătură,
neizolate faţă de tole, care sunt scurtcircuitate la capete prin două inele. Colivia poate
fi realizată şi prin turnare sub sub presiune a aluminiului, care umple complet
crestăturile, realizându-se în acelaşi timp inele de scurtcircuitare şi aripioarele de
ventilaţie (anexa 2).Aceste colivii sunt echivalente cu înfăşurările trifazate bobinat, şiau avantajul că produc un câmp învârtitor cu acelaşi număr de poli ca şi statorul.
Modul de funcţionare şi caracteristicile motoarelor în scurtcircuit sunt aceleaşi ca la motorul cu
inele, însă prezintă dezavantajul că au un cuplu de pornire mic şi nu pot fi pornite cu reostatul
legat la rotor.
Pentru îmbunătăţirea cuplului de pornire şi totodată micşorarea curentului de pornire se folosesc
alte două variante constructive:
-motoare cu dublă colivie, care au două colivii coaxiale separate;
-motoare cu colivie din bare înalte.
La pornire, aceste două tipuri de maşini au un cuplu mărit, datorită fenomenului de refulare a
curentului în barele înalte sau în dublă colivi, fenomen care refulează (împinge) curentul către
partea superioară a conductorului din crestătură, în momentul pornirii.
Se presupune că într -o crestătură adâncă a r otorului sunt introduse mai multe conductoare legate
în paralel.
Fluxul de scăpări al crestăturii se repartizează astfel încât, barele din partea inferioară
a crestăturii sunt înlănţuite de mai multe de mai multe linii din forţă ale fluxului,
decât barele din partea superioară a crestăturii. Aceasta înseamnă că inductivitatea de
scăpări este mai mare pentru barele inferioare decât pentru cele superioare.
superioară, ceea ce conduce la creşterea cuplului de pornire.
Pornirea prin conectare directă a motorului în scurtcircuit produce şocuri de curent de 6…8 ori
mai mare decât curentul nominal. Pentru micşorarea curentului de pornire se micşorează
tensiunea aplicată iniţial la pornire prin următoarele metode:
Pornirea pe bobină trifazată de inducţie. Se foloseşte o bobină trifazată de inducţie L, legată
în schemă ca în figura 3.1.a. La pornire, când C este închis iar1
C deschis, curentul de pornire
produce o cădere de tensiune în bobină, şi în acest fel motorul este alimentat cu o tensiune
r edusă. După pornire, se scurtcircuitează bobina cu întrerupătorul1
C .
Pornirea cu autotransformatorul trifazat. Acelaşi efect se obţine folosind un
autotransformator trifazat de pornire, cu una sau mai multe prize (fig.3.1.b). La pornire,1
C şi2
C
sunt închise, motorul primeşte o tensiune redusă.
Fig.3.1..Pornirea motoarelor asincrone
a.-cu reactante in stator; b.-cu autotransformator; c.-cu ,comutator stea-triunghi.
După pornire, se deschide mai întâi2
C , pentru a nu pune autotransformatorul în scurtcircuit şi
apoi se închide3
C , alimentând motorul cu tensiunea reţelei.
Pornire cu comutator stea-triunghi. Se foloseşte un comutator stea-triunghi, a cărui schemă
simplificată este reprezentată în figura III.1.c. şi care la pornire cuplează la reţea înfăşurarea
statorului legată în stea iar după pornire o leagă în triunghi (poziţia în figura III.1.c.). Prinaceastă metodă se aplică la pornire fiecărei faze o tensiune redusă de 3 ori şi deci curentul pe
fază este redus de 3 ori, iar în linie curentul este redus de 3 ori, faţă de cazul când s-ar fi cuplat
direct la reţea motorul legat în triunghi. Metoda se poate aplica numai motoarelor construite să
funcţioneze cu înfăşurarea statorului legată în triunghi, şi care au scoase la placa de borne şase
Această metodă constă din schimbarea numărului de poli fie prin utilizarea pe stator a două
înfăşurări distincte, fie un alt număr de poli, fie prin utilizarea unei singure înfăşurări cu prize şi
schimbarea conexiunilor cu ajutorul unui comutator pentru a schimba numărul de poli. De
exemplu în figura 2.9., este arătat modul cum prin schimbarea legăturilor la bobinaj se modifică
numărul de poli din 2p=2 în 2 p =4. Metoda se aplică numai la motoarele în scurtcircuit, la care
schimbarea numărului de poli se face numai la înfăşurarea statorului, întrucât rotorul în colive,
aşa cum s-a arătat, poate funcţiona cu orice număr de poli pe stator, producând un câmp
învârtitor cu acelaşi număr de poli ca şi statorul. Schimbarea Numărului de poli la rotorul
bobinat şi cu inele conduce la complicaţii constructive foarte mari. În practică se realizeazămotoare cu 2-3 trepte de viteză, apropiate de vitezele sincrone. Această metodă nu produce
pierderi suplimentare de putere.
Reglarea alunecării.Această metodă se poate aplica numai la motoarele cu rotorul bobinat şi cu
inele colectoare, şi constă din introducerea suplimentară a unor rezistenţe în circuitul rotorului,
modificând prin acesta caracteristica )( s f M , şi realizând pentru acelaşi cuplu o altă alunecare
şi deci o altă turaţie .
Pentru reglaj se foloseşte un reostat similar cu cel de pornire din figura 3.1.. dar dimensionat
corespunzător pentru a funcţiona în permanenţă conectat în circuitul rotorului.
Această metodă realizează un reglaj continuu însă numai pentru k nnn 1 şi are dezavantajul
că produce pierderi suplimentare de putere în reostatul de reglaj.
IV. 2. SCHIMBAREA SENSULUI DE ROTAŢIE.
După cum s-a arătat în paragrafele anterioare, rotorul motorului asincron se roteşte în acelaşi
sens cu câmpul învârtitor, iar sensul câmpului învârtitor este în ordinea1,2,3 a succesiuniifazelor, adică sensul în care fazele sunt parcurse de curenţi în întârziere unul faţă de altul. Pentru
schimbarea sensului de rotaţie al rotorului, trebuie să se inverseze sensul câmpului învârtitor.În
acest scop, este suficient să se inverseze legăturile între reţea şi motor la două din borne, şi prin
acesta se schimbă ordinea succesiunii fazelor în stator şi deci sensul de rotaţie al statorului.
CAP.V.EXPLOATAREA , INTRETINEREA SI REPARAREA MOTOARELOR
ELECTRICE
V.1. EXPLOATAREA SI INTRETINEREA MOTOARELOR ELECTRICE
Exploatarea corecta a motoarelor electrice consta in supravegherea incalzirii si a incarcarii
normale ,in curatarea si ungerea regulata ; in inlaturarea scanteilor la colector. Zona controlata
trebuie sa se extinda asupra intregului circuit de forta care alimenteaza motorul.
Exploatarea corecta presupune si alegerea corecta a motoarelor deasemenea pastrarea unor
parametrii esentiali in limitele admise :
- tensiunea la bornele motorului trebuie mentinuta la o valoare constanta
- bobinele motorului se vor conecta in triunghi sau stea in functie de incarcarea saIntretinerea se face de catre electricianul de intretinere si are urmatoarele scopuri :
-prevenirea defectelor
- prevenirea accidentelor
- prevenirea incendiilor
In cadrul activitatii de intretinere curenta se face o verificare vizuala fara a scoate din functiune
motorul si se urmareste exploatarea corecta a motoarelor , gradul de incalzire si curatenie a
acestora , eventualele zgomote suspecte , reglarea corecta a releelor de protectie.La functionarea
anormala sau la aparitia unui defect se opreste motorul pentru scurta durata si se face o revizie
tehnica atat asupra motorului cat si asupra circuitului de alimentare a acestuia :
-verificarea circuitului electric de alimentare cu tensiune a motorului ( sigurante fuzibile ,
contactor , releu termic , conductoare de legatura ) precum si legaturile la borne ;
-verificarea fixarii corecte a motorului pe suportul sau , a legarii la centura de impamantare
- verificarea sistemului de transmisie a miscarii , a ventilatorului si capacului acestuia
- verificarea starii de curatenie a motorului , eventual curatirea canalelor exterioare a acestuia in
vederea asigurarii unei raciri optime
La aceste verificari motorul nu se demonteaza , decat in cazul in care are un defect interior
,situatie in care se demonteaza si se inlocuieste cu alt motor de acelasi tip.
In cadrul activitatii de intretinere intra si lucrarile de reparatii planificate care pot fi reparatii
curente ; reparatii medii ; reparatii capitale.Aceste lucrari se executa la anumite intervale de timp
si se fac cu demontarea partiala sau totala a motorului.
Reparatiile curente constau in
- toate verificarile care se fac la o revizie tehnica
- verificarea cutiei de borne si inlocuirea elementelor defecte
-verificarea inelelor colectoare a colectorului si a periilor colectoare , curatirea si slefuirea
colectorului precum si inlocuirea unde este cazul a periilor colectoare, verificarea dispozit
portperii
- ungerea lagarelor cu lubrefianti
Reparatiile medii cuprind in plus fata de cele curente urmatoarele operatii :- reconditionarea colectorului si a inelelor colectoare , eventual inlocuirea acestora
- demontarea lagarelor , curatarea lor , inlocuirea unde este cazul , ungerea corespunzatoare
- reconditionarea izolatiilor deteriorate
Reparatii capitale constau in demontarea completa a masinii , inlocuirea partiala sau totala a
VI.2. Masuri de prevenire si stingere a incendiilor
În timpul exploatarii masinilor si aparatelor electrice , pe langă pericolul electrocutarii , curentul
electric poate provoca incendii,datorită incalzirii aparatajului electric in timpul functionării,in
timpul scurt-circuitelor,sau suprasarcinilor.
Motoarele vor fi mentinute in stare de curatenie , se vor sufla cu aer uscat la exterior si interior
pentru a inlatura praful , scamele sau alte impuritati
La functionarea in sarcina partile motorului nu trebuie sa se incalzeasca la temperaturi
periculoase ( peste 80°C).
Motoarele utilizate in medii cu grad ridicat de periculiozitate trebuie sa fie in constructie
antiexplozive. In cazul aprinderii unui motor acesta trebuie decuplat de la reteaua electrica iar
pentru stingerea sa se utilizeaza extinctoare cu praf sau bioxid de carbon(CO2).Folosirea apei este interzisă la stingerea incendiilor la instalatii în instalatiile electrice deoarece
prezinta pericol de electrocutare şi de extindere a defectiunilor.