motorul asincron cu rotorul în scurtcircuit

Motorul asincron fiind un element de baza în sistemele de actionare electrica, implica studiere principiului sau de functionare si a caracteristicilor sale, aspec 747j93h t urmarit si în cadrul lucrarii de laborator.

Consideratii generale

Motorul asincron are doua parti constructive: statorul, prevazut cu crestaturi axiale pe partea interioara în care sunt plasate înfasurarile si rotorul cu crestaturi axiale pe periferie iar înfasurarea rezulta în urma turnarii sub presiune a aluminiului la motoarele de presiune mica sau prin baterea barelor în crestaturi la motoarele de putere mare. Înfasurarea rotorica se încheie prin inelele de scurtcircuitare.

Aplicând un sistem trifazat de tensiuni la bornele înfasurarii statorice, prin înfasurari ia nastere un sistem trifazat de curenti, iar în întrefierul masinii un câmp magnetic învârtitor cu turatia unde f este frecventa tensiunilor aplicate (50Hz) iar P este numarul perechilor de poli al masinii. prin suprafetele bobinajului rotoric fluxul magnetic fiind variabil în timp, în înfasurarea rotorica se induc tensiuni electromotoare care determina aparitia unui curent prin înfasurarea rotorica închisa. Interactiunea dintre câmpul magnetic învârtitor si curentul rotoric determina un cuplu care pune rotorul în miscare. Turatia rotorului η₂ este mai mica decât cea a câmpului învârtitor η₁ si depinde de încarcarea motorului, iar marimea care caracterizeaza aceasta diferenta se numeste alunecare . Alunecarea ia valori cuprinse între 0 si 1 pentru regimul de motor al masinii asincrone.

Pentru determinarea caracteristicilor masinii asincrone trifazate se efectueaza încercari de laborator de functionare în gol si în scurtcircuit al acesteia.

a. Încercarea de functionare în gol consta în conectarea la reteaua trifazata a motorului asincron (fig.1), lasat sa functioneze fara sarcina în tot timpul încercarii. Motorului i se aplica tensiuni efective variabile, la frecventa nominala, printr-un autotransformator. Turatia motorului va fi practic egala cu turatia de sincronism. Dupa efectuarea rodajului în gol se majoreaza valoarea tensiunii la U₁=1.3U_N si se masoara curentul de functionare în gol pe faza I₁₀ si puterea activa preluata din retea P₁₀ (obisnuit cu metoda celor doua wattmetre). Imediat dupa terminarea încercarii se masoara rezistenta pe faza a înfasurarii statorice R₁ în vederea determinarii pierderilor Joule în aceste înfasurari. Factorul de putere cosφ₁₀= cosφ(U₁,I₁₀) este . Pierderile de functionare în gol sunt pierderile Joule în stator, pierderile în miezul feromagnetic P_Fe si pierderi mecanice de frecare si de ventilatie P_M. Pierderile Joule în înfasurarea rotorica se pot neglija. Pentru separarea pierderilor se calculeaza pierderile Joule statorice si se reprezinta grafic pierderile , (fig.2), pâna la determinarea ordonatei sale la origina care va fi P_M.

b) Încercarea de scurtcircuit a masinii asincrone trifazate se face cu rotorul calat (blocat) fata de stator, η₂=0. Schema electrica utilizata este cea din fig.1. Înfasurarea trifazata statorica se alimenteaza cu un sistem trifazat simetric de tensiune pe faza si frecventa nominala. Pentru motoare asincrone cu puteri nominale pâna la 100kW inclusiv, tensiunea se modifica începând cu (0.15ś0.2)U_N, când curentul poate atinge în stator, pentru scurta durata, valoarea 1.2I_N. rezistenta înfasurarilor statorice se determina imediat dupa efectuarea încercarii de scurtcircuit. Factorul de putere la scurtcircuit este . Ducând tangenta la curba I_1sc(U₁) în zona în care se calculeaza curentul de scurtcircuit nominal I_1scN, abscisa sa la origine va fi U_1sc (fig.3). curentul de scurtcircuit la tensiunea nominala I_1scN care coincide cu curentul de pornire directa prin aplicarea unui sistem trifazat de tensiuni nominale, se calculeaza cu relatia . Pierderile în scurtcircuit la tensiune nominala sunt P_1p=P_1sc(I_1scN/I_1sc)²_. Factorul de putere la scurtcircuit si tensiune nominala este iar cuplul de pornire directa, la tensiune nominala, va fi reprezinta cuplul de pornire calculat cu cea mai mare valoare a curentului I_1sc la care s-a facut încercarea de scurtcircuit, adica .

Indicatii metodice si determinari experimentale

Se noteaza datele nominale ale motorului de încercat.

a. Pentru încercarea la mers în gol se realizeaza montajul a carui schema electrica se prezinta în fig.4. pentru masurarea marimilor de faza se foloseste trusa de masura. Se modifica tensiunea aplicata motorului cu ajutorul autotransformatorului, cea mai mare valoare fiind U₁=1.3U_N. Se completeaza tabelul 1. Se reprezinta grafic: .

b. Pentru încercarea la mers în scurtcircuit se foloseste acelasi montaj ca în fig.4 cu alegerea corespunzatoare a domeniilor de masura pentru aparate. Se blocheaza rotorul. Se modifica U₁ pâna când I_1sc=I_N. Se completeaza tabelul 2. Se reprezinta grafic cosφ_1sc=f(I₁) P_Cu= f(I₁) si I_1sc= f(U₁). Se determina: I_1scN, P_1p, M_PN

Tabelul 1

Concluzii. Întrebari.

Explicati functionarea motorului asincron în cazul în care dintr-un motiv oarecare turatia rotorului ar ajunge egala cu cea a câmpului învârtitor. Care este valoarea alunecarii în momentul pornirii? Explicati modul de variatie al curentului si tensiunii în momentul pornirii. Motorul încercat poate fi pornit direct de la retea? Cum schimbati sensul de rotatie al motorului? Explicati, fenomenul. Observatii valorile factorului de putere cosφ₁₀ la mers în gol si explicati influenta sa asupra transferului de putere.