MASINI ASINCRONE

MASINI ASINCRONE

INTRODUCERE

Definitii si elemente constructive de baza

Numim masina asincrona orice masina de current alternativ, care la frecventa data a retelei, functioneaza cu o turatie variabila cu sarcina.

In continuare vor fi prezentate numai ma 525g61f 51;inile asincrone fara colector, numite obisnuit masini asincrone, care sunt cele mai robuste si sigure in exploatare, motiv pentru care sunt cele mai utilizate.

Masina asincrona consta intr-o armatura statorica, numita pe scurt stator si o armatura rotorica, numita rotor. Statorul format din unul sau mai multe pachete de tole, are in crestaturi o infasurare monofazata sau trifazata care ne conecteaza la retea si formeaza inductorul masinii.

Rotorul este format tot din pachete de tole dar in crestaturi poate avea o infasurare trifazata conectata in stea cu capetele scoase la trei inele sau o infasurare in scurtcircuit de tipul unei colivii. De aceea, dupa forma infasurarii rotorului, masinile asincrone se mai numesc masini asincrone cu inele si masini asincrone cu rotorul in colivie.

In afara acestor parti, masina mai are, in functie de destinatie, de tipul de protectie si de forma constructiva, de sistemul de racier de putere si tensiune, o serie de elemente constructive.

PRINCIPIUL DE FUNCTIONARE

Se considera o masina asincrona trifazata ce functioneaza in regim de motor. Se presupune deci ca infasurarea statorica are trei faze simetrice (cu axele decalate cu 2p/3 radiani si cu acelasi numar de spire), repartizate sinusoidal.

Prin alimentarea acesteia cu un sistem sinusoidal simetric de tensiuni cu frecventa f₁, in masina va lua nastere un camp magnetic [] invartitor circular de viteza W₁.Daca rotorul este in repaus, acest camp va induce in fazele infasurarii rotorice, conform legii inductiei electromagnetice, tensiuni electromotoare.

In cazul in care infasurarea rotorica este scurtcircuitata sau se racordeaza pe o impedanta trifazata simetrica, aceste tensiuni electromotoare vor determina aparitia unor curenti indusi. Prin interactiunea campului magnetic statoric cu acesti curenti indusi, vor lua nastere forte electromagnetice [] care se vor exercita asupra fiecarui conductor rotoric.

Acestor forte le corespunde un cuplu M, obtinut prin insumarea tuturor cuplurilor determinate de fortele ce actioneaza asupra conductoarelor rotorice, care determina punerea in miscare a rotorului, cu turatia n, in sensul campului invartitor statoric.

Viteza de sincronism:

Alunecarea:

Viteza rotorului:

Viteza campului invartitor statoric fata de rotor:

In regim de motor masina absoarbe putere electrica din retea, pe la bornele infasurarii statorice, si furnizeaza, la arbore, putere mecanica. Acesta este cel mai utilizat regim de functionare al masinii asincrone.

Daca masina este antrenata, cu ajutorul unui motor auxiliar, in sensul de miscare, cu o viteza W > W₁ (s < 0), se schimba sensul de deplasare al rotorului fata de campul inductor statoric. Prin urmare se va schimba si sensul tensiunii electromotoare induse, respectiv al curentului indus, si, implicit, al cuplului.  

In aceasta situatie masina primeste putere mecanica pe la arbore (de la motorul auxiliar) si cedeaza putere electrica pe la bornele infasurarii statorice. Se spune ca masina functioneaza in regim de generator. Ea primeste astfel putere mecanica pe la arbore, putere electrica pe la bornele infasurarii statorice, intreaga putere rezultata, dupa acoperirea pierderilor, fiind disipata pe infasurari.

ECUATII DE FUNCTIONARE

La asocierea sensurilor pozitive corespunzatoare receptorului pentru infasurarile statorice, si sursei, pentru infasurarile rotorice, se obtin ecuatiile in complex:

notatiile utilizate avand semnificatiile cunoscute

Ecuatia solenatiilor in complex pentru infasurarile polifazate simetrice, cand se considera doar amplitudinea armonicii fundamentale, va fi:

Pentru t.e.m. induse de campul principal in infasurari avem:

Pe baza celor prezentate ecuatiile masinii asincrone devin:

Prin operatia de raportare se intelege inlocuirea rotorului real cu unul echivalent care are acelasi numar de faze, acelasi numar de spire si factor de bobinaj ca statorul si conserva in intregime regimul de functionare al masinii. Marimile rotorului raportat se noteaza cu indice prim si, pentru a obtine ecuatiile masinii asincrone in acest caz, se au in vedere conditiile impuse si conditiile de conservare.

In urma unor prelucrari simple, se obtin ecuatiile masinii asincrone cu rotorul raportat la stator sub forma:

Ecuatia cuplului electromagnetic

Ecuatia de miscare  

SCHEME ECHIVALENTE

In continuare se va construi un circuit electric care sa poata inlocui in calcule masina asincrona. Acest circuit poarta numele de schema echivalenta.

In acest scop se cauta o relatie intre si in care sa nu intervina decat parametrii masinii.

Cu ajutorul acestei relatii se poate desena acum schema echivalenta 'T'.

In plus a fost utilizata notatia:

Bondgraful schemei echivalente:

Rezolvare

Se observa usor ca turatia de sincronism este:

a) n₁₌1500 rot/min (turatiile sincronism sunt:3000,1500,750,600,), fiind valoarea cea mai apropiata de turatia nominala si deci p=2.

b) Din definitia randamentului rezulta curentul nominal

masina fiind in regim de motor si absoarbe curentul:

c) Din definitia alunecarii:

d) Frecventa curentilor rotorici este:

3.2 Aceeasi masina,cu datele de mai sus, functioneaza in regim de generator autonom si debiteaza pe un consumator trifazat simetric, la curentul nominal I_1N=27,7A puterea P₁=15,9KW,l a turatia n=1545 rot/min.

Sa se determine:

a) factorul de putere al sarcinii generatorului

b) impedanta sarcinii

c) cuplul la arborele generatorului

d)valoarea capacitatii de excitare conectata la bornele generatorului.

Rezolvare

a) Din P₁₌3U_1NI_1NcosΦ rezulta factorul de putere:

b) Impedanta sarcinii este:

si este formata dintr-o rezistenta R=ZcosΦ si reactanta X=ZsinΦ sub forma:

Z=R+jX=6,9+j3,9

c) Cuplul la arbore se obtine din expresia randamentului

si presupunand ca ,deoarece curentii si tensiunile sunt aproximativ egale in cele doua cazuri:

d) Din fig. Se observa ca puterea activa debitata de un generator este egala cu puterea activa absorbita de sarcina Z (presupunand pierderile in condensator nule) si prin urmare se poate construi diagrama fazoriala.

	I'

Din triunghiul hasurat (fig. 1 b ) rezulta:

2IG sinφ = Ic si Ic = 27,31 A

Valoarea capacitatii C este:

U/Xc Ic si C = Ic / (U ) = 27.31 / (220·2π·50) = 395μF

In ansamblu vor fi trei condensatoare, montate in stea la bornele generatorului, de valoare indicata mai sus, sau se mai pot lega in triunghi, valoarea lor fiind atunci C/.

Observatie. Generatorul asincron are aceeasi alunecare ca si motorul de la problema precedenta (dar de valoare negativa) si, deci, impedanta echivalenta a generatorului Ze = - Re + jXe determina acelasi defazaj intre tensiune si curent ca si la motor, unde Ze = + Re + jXe

BIBLIOGRAFIE

Internet - https://em.ucv.ro/elee/RO/realisations/MachinesElectriques/ Induction/induction.htm

Prof. Dr. Ing.   Aurel Campeanu - Culegere de probleme