Motoare electrice folosite in serviciile proprii

Motoare electrice folosite in serviciile proprii

Diversitatea mecanismelor din centralele electrice care uemeaza a fi actionate necesita ca motoarele electrice utilizate sa fie alese in stransa cocordanta cu caracteristicile mecanice ale acestor mecanisme.

Motorul electric, transmisia mecanica si masina de lucru formeaza un sistem electromecanic unitary. Studiul acestui sistem trebuie sa se faca pornind de la cunoasterea caracteristicilor tehnice ale procesului tehnologic si alegerea pe aceasta baza a sistemului de actionare cel mai corespunzator din punct de vedere al caracteristicii 17517m1216r mecanice Mr = f (n) sau Mr =f(s) si al rigiditatii sale (sau ).

2.1. Alegerea tipurilor de motoare electrice

Diversitatea caracteristicilor mecanice si electrice ale motoarelor complica problema alegerii acestora pentru cazul concret al unor mecanisme ce urmeaza a fi actionate. In scopul efectuarii calculelor tehnico-economice comparative este necesar ca variantele posibile de actionare sa fie aduse la echivalenta din punct de vedere :

- electric , prin luarea in considerare a instalatiilor de redresare la motoarele de curent continuu , a bateriilor de condensatoare la motoarele asincrone;

- mecanic , prin luarea in consideratie a sistemelor de cuplare (electromagnetice , hidraulice ) pentru a apropia caracteristica motorului de necesitatile mecanismului de antrenat;

- al sigurantei in functionare , prin calcularea frecventei si a duratei intreruperilor in functionare;

- economic , prin introducerea in calcule a costurilor agregatelor , a cheltuielilor de instalare si intretinere , a randamentelor in functionare.

Experienta proiectarii si exploatarii centralelor electrice a condos la consacrarea unor motoare electrice pentru anumite tipuri de mecanisme. Astfel o cerinta principala a serviciilor proprii din centralele termoelectrice cu abur classic si nucleare , o constituie faptul ca toate antrenarile principale si vitale trebuie sa reintre in functionare normala fara interventia personalului , dupa caderi bruste de tensiune sau pauze scurte de lipsa de tensiune. Aceasta a condus la utilizarea exclusive a motoarelor asincrone cu rotoare in scurtcircuit , cu pornire directa.

Pentru o functionare sigura a mecanismelor serviciilor proprii este necesar ca marimile caracteristice de functionare ale motorului sa corespunda conditiilor de functionare ale mecanismului si anume :

1 - puterea motorului trebuie sa fie suficienta pentru a actiona mecanismul de la functionarea acestuia la sarcina nominala;

2 - cuplul dezvoltat de motor trebuie sa fie sufficient pentru lansarea mecanismului pana la turatia nominala a acestuia, fara ca motorul sa se supraincalzeasca peste limita admisibila , din cauza curentilor de pornire chiar daca motorul a fost incalzit datorita functionarii de durata la plina sarcina;

3 - motorul unui mecanism principal trebuie sa aiba capacitatea de autopornire , dupa restabilirea tensiunii, daca a fost franat partial sau total la o scadere a tensiunii in retea;

4 - forma de executie a motorului si modul de racier al acestuia trebuie sa corespunda conditiilor de temperatura , de umiditate si de curatenie a mediului inconjurator ;

Alte conditii importante la alegerea tipurilor de motoare electrice sunt de asemenea: dispozitive simple de pornire , constructie sigura , exploatare usoara , cost redus si cheltuieli reduse de exploatare.

Cresterea continua a puterilor unitare si a parametrilor aburului determina folosirea de mecanisme ca pompe , ventilatoare , mori de capacitate mari care necesita motoare de puteri superioare pentru actionare.

Deoarece consumul total pentru serviciile proprii reprezinta pentru centralele 5-8 % , iar din productia totala , iar in centralele electrice de termoficare 10 -12 % variatiile putand fi accentuate de natura combustibilului folosit , aceasta ne obliga la gasirea unor sulutii de actionare care sa conduca la un consum cat mai redus de energie.

Alegerea corecta a tipurilor si a puterilor motoarelor serviciilor proprii la proiectarea centralelor electrice poate conduce la imbunatatirea indicatorilor economici ai centralelor electrice. La alegerea tipului de motor trebuie avute in vedere particularitatiile de lucru ale masinii de actionat , evolutia in timp a cuplului rezistent si a puterii active solicitate , conditiile mediului ambient.

La un motor electric distingem pe langa puterea nominala , tensiunea nominala , curentul nominal si urmatoarele marimi caracteristice :

p =

In majoritatea cazurilor la serviciile proprii cuplurile maxime si de pornire fata de cuplul nominal au valorile indicate in tabelul de mai jos :

Variatia cuplului maxim fata de cuplul de pornire la diferitele mecanisme

- Curentul relative de pornire caracterizat prin raportul dintre curentul de pornire si curentul nominal : I p =

La motoarele asincrone de servicii proprii valoarea acestuia poate atinge limita de 7.

La alegarea motoarelor electrice trebuie indeplinite concomitant conditiile de incalzire , pornire si moment maxim , respevtiv :

adm

Puterea de functionare a motorului este influentata de temperatura mediului de racire, de inaltimea fata de nivelul marii si de supratemperatura admisibila admisibila pentru clasa de izolatie respectiva.

2.1.1. Alegerea puterii motoarelor la functionareain regim de lunga durata. Puterea motorului de actionare se determina cunoscand puterea masinii de lucru Pe , randamentul acesteia ηe si al transmisiei ηt

P = .

Daca temperatura mediului ambiant difera cu ± ∆τ fata de 35 șC , motorul se poate incarca cu putera : Px = α PN

unde :    α = (1+x) .

In aceasta formula τN este supratemperatura nominala a masinii , iar :

x = o,5.1 , la motoarele de current continuu cu excitatie in serie ;

x = 1.2 , la motoarele de current continuu cu excitatie in derivatie ;

x = a.5.1 , la motoare asincrone ;

x = 0,5.1.5 , la motoarele pentru dispozitive de ridicat.

Posibilitatea de supraincarcare a motorului electric trebuie examinata in functie de statea motorului la momentul respective si folosita daca restul conditiilor sunt indeplinite. Duoa cum arata din formula de mai sus , posibilitatea de supraincalzire difera de la un tip de masina la altul.

2.1.2. Alegerea motoarelor dupa conditiile de pornire.

Punerea in miscare a masinii de actionat impune ca motorul electric sa dezvolte un moment care sa invinga momentul static al sistemului masinii de actionat :

M p > M s p

In conditiile de exploatare este necesar ca ca momentul de pornire almotorului electric sa depaseasca pe toata durata de pornire momentul static. Cu cat va fi mai mare aceasta depasire cu atat mai repede va porni motorul. Aceasta conduce la necesitatea ca momentul de pornire sa fie mai mare decat momentul nominal :

> 1 .

Pe langa conditiile pe care le pun mecanismele de actionat trebuie avute in vedere conditiile pe care le pun retelele electrice , astfel pornirile sa nu conduca la abateri mari ale tensiunii ; din acest punct de vedere cele mai defavorabile rezultate le dau motoarele asincrone cu rotorul in scurtcircuit .

Adesea , atunci cand retelele electrice nu admit , din cauza pierderilor mari de tensiune , motoare asincrone cu rotorul in scurtcircuit , se folosesc motoare bobinate si cu reostate de pornire.

Pentru fiecare motor nivelul de presiune acustica nu trebuie sa depaseasca 85 dB. In anumite cazuri speciale ale motoarelor amplasate in exteriorul instalatiilor si situate la o distanta mai mica de 300 m de locuinte , va fi necesara realizarea unor nevele mai scazute ale zgomotului . In prima aproximatie se recomanda scaderea din limita de 85 dB a unei valori data de expresia :

+ 10 log N

in care D este distanta intre sursa sonora si locuinte exprimata in metri si N - numarul masinilor in cauza.

Diversitatea conditiilor de functionare a motoarelor electrice in special la centralele termoelectrice impugn motoarelor conditii tehnice speciale.

In cele ce urmeaza se va examina, din aceste puncte de vedere, masura in care pot fi utilizate diferite tipuri de motoare pentru serviciile proprii ale centralelor electrice.

2.2. Tipuri de motoare folosite pentru antrenarea a serviciilor proprii

Motoarele asincrone cu rotorul in scurtcircuit sunt cele mai utilizate motoare in sistemul serviciilor proprii.

Simplitatea constructiai face ca aceste motoare sa fie sigure in functionare si sa necesite o intretinere usoara. Datorita simplitatii constructiei, motoarele asincrone sunt cele mai putin costisitoare dintre toate tipurile de motoare existente. Pornirea lor se face fara dispozitive de pornire, prin simpla aplicare a tensiunii la infasurarea statorului. Aceasta permite ca, in caz de nevoie sa nu fie deconectate de la retea , la disparitia sau la scaderea tensiunii , din care cauza, la restabilirea tensiunii, aceste motoare pornesc din nou, in mod automat.

Dezavantajele principale ale motoarelor asincrone cu rotorul in scurtcircuit sunt : curentul de pornire atinge valori de 6 - 10 ori mai mari decat valoarea curentului nominal, ceea ce duce la supraincarcarea surselor de alimentare, in cazul pornirii motoarelor de putere mare sau in cazul pornirii simultane a unui numar mare de motoare ; cuplul de pornire este mai mic decat cel nominal , cea ce exclude posibilitatea folosirii lui la mecanismele care necesita cupluri de pornira mari ; motoarele in executie normala nu au dispozitive de reglare a turatiei.

Marirea cuplului de pornire si micsorarea curentului de pornire se realizeaza prin imbunatatirea constructiei rotorului : cu dubla colovie sau cu bare inalte.

In figura de mai jos sunt date caracteristicile cuplurilor si a curentilor de pornire , pentru diverse constructii ale rotorului motoarelor asincrone in scurtcircuit.

Toate aceste caracteristici sunt caracteristici medii si pot sa varieze in functie de puterea si turatia motorului.

fig 2.1 Semne conventionale pentru motoare asincrone

Semne conventionale pentru masinile asincrone: a - motor asincron trifazat cu rotorul in scurtcircuit. b - motor cu rotor bobinat

2.3.3.Principiul de functionare

In cele ce urmeaza se expune principiul de functionare al masinii trifazate. Aplicand la bornele infasurarii trifazate din stator un sistem trifazat simetric de tensiuni , de frecventa f , ca urmare a curentilor care se stabilesc in cele trei faze , in stator ia nastere un camp magnetic invartitor obtinut pe cale electromagnetica , care se roteste tata de infasurare ( deci de stator ) cu turatia n1 = . Daca rotorul masinii are turatia n , atunci turatia relativa a campului statoric fata de rotor este : ∆n = n - n;

In fazele infasurarii rotorice se induc , prin urmare , t.e.m. de frecventa

f = ∆n * p = (n - n) p.

Asadar , in infasurarea rotorului , care este un circuit electric inchis , vor circula curenti de frecventa f . Curentii care se stabilesc in circuitul inchis al infasurarii statorice vor avea frecventa de alimentare f ; cum numarul de perechi de poli p din rotor este acelasi ca si in stator , campul magnetic invartitor creat prin intermediul infasurarii rotorului se roteste in raport cu aceasta infasurare cu turatia :

n = = ∆n = n - n.

Relatiile de mai sus arata ca cele doua campuri : statoric si rotoric , au aceeasi turatie raportata la rotor - respectiv aceeasi turatie n1 fata de un punct fix din spatiu - fiind prin urmare fixe relativ. In aceste conditii , campul magnetic rezultant este un camp bine determinat si de viteza de rotatie fixa , constanta. Ca urmare , prin interactiunea dintre campul invartitor al masinii si curentii din rotor , masina este capabila sa dezvolte cuplul electromagnetic determinat , necesar pentru a echilibra cuplul la arbore.

Din cele de mai susrezulta ca masina asincrona nu poate dezvolta cuplu decat daca n = n , adica numai daca rotorul si campul magnetic se rotesc asincron (de unde si denumirea masinii ) . In literatura , turatia n1 a primit denumirea de turatie sincrona , iar viteza unghiulara care corespunde Ω = 2 πn , aceea de viteza unghiulara sincrona.Prin definitie , raportul : S = = .

defineste asa numita alunecare a rotorului fata de campul invartitor al masinii.

Din relatiile de mai sus si din faptul ca : f = pn , rezulta ca intre frevventa curentilor (tensiunilor) rotorici si statorici exista relatia : f Sf

frecventa f , dependenta de alunecarea cu care functioneaza masina , aprimit si denumirea de frecventa de alunecare.