21 4.4.3.1.1. Pornirea stea-triunghi cu comand manual Se realizeaz cu ajutorul unui comutator stea-triunghi (vezi figura alturat) nfurrile inductorului motorului sunt: AX, BY, CZ. La pornire comutatorul C se pune pe poziia 1 (Y), iar apoi se comut pe poziia 2 ( ). Pornirea - oprirea se realizeaz prin ntreruptorul a (cu comand manual). Metoda se utilizeaz la puteri mai reduse si la frecvente mici de porniri-opriri. 4.4.3.1.2. Pornirea stea-triunghi cu comand automat i comutare temporizat In figur este prezentat o schem de pornire steatriunghi cu comanda automat i comutare temporizat.

Pornirea manual stea-triunghi

Elementele reprezint: e1 -sigurane fuzibile principale, a - intreruptor principal, e 2 - siguran fuzibil pentru circuitul de comand,e3 - releu termic, bo - buton de oprire,

Schema de pornire stea-triunghi cu comanda automata si comutare temporizata

- buton de pornire , C1 - contactor pentru alimentarea motorului, C2 - contactor pentru realizarea conexiunii triunghi, C3 - contactor pentru realizarea conexiunii stea,bp

d - releu de temporizare la eliberare.

22 La apsarea butonului b p se asigur alimentarea bobinei releului d care i nchide imediat contactul d realiznd alimentarea bobinei contactorului C3.Ca urmare se deschide contactul C 3 2 de interblocare a contactorului C2, iar apoi prin nchiderea contactului C 33 se asigur alimentarea bobinei C1. Prin nchiderea contactelor C 31 se asigur comutarea nfurrilor pe conexiunea stea, astfel nct la alimentarea lui C1, prin nchiderea contactelor C11 motorul pornete n conexiunea stea. Prin nchiderea contactului de automeninere C12 motorul rmne pornit i dup b p .Prin eliberarea butonului C13 se deschiderea contactului ntrerupe alimentarea bobinei releului d, care dup scurgerea timpului de temporizare i deschide contactul d, ntrerupnd alimentarea bobinei C3. Ca urmare se deschid contactele principale C 31 ,iar prin nchiderea contactului C 3 2 se asigura alimentarea bobinei C2,care prin nchiderea contactelor C 21 asigura legarea nfurrilor in conexiunea triunghi; de asemenea se deschide C 2 2 de contactul interblocare a contactorului C3.Motorul funcioneaz n Schema de pornire cu o singur treapt continuare n conexiunea triunghi pn intermediar bo , cnd toate la apsarea butonului contactoarele i releul d revin n poziia normal. 4.4.3.2 Pornirea prin nserierea de rezistoare cu nfurrile statorice Prin nserierea de rezistoare cu nfurrile statorice, n faza de pornire se poate reduce curentul rotoric. In funcie de numrul de rezistoare inseriate, pornirea se poate realiza cu una sau mai multe trepte de pornire. In figur este prezentat o schem de pornire cu o singura treapta intermediar, n care s-au notat urmtoarele elemente: e1 - sigurane principale, a - ntreruptor principal, e2 - releu termic, b1 - buton de pornire, e3 - siguran pentru protecia circuitului de comand, b2 - buton de oprire, R - rezistoare de pornire, C1 - contactor pentru alimentarea motorului,

23 C2 - contactor pentru untarea rezistoarelor, d - releu cu temporizare la alimentare. Schema funcioneaz dup cum urmeaz : La apsarea butonului b1 se nchid contactele C11 , motorul fiind alimentat prin rezistoarele R inseriate cu nfurrile statorice. Prin nchiderea contactului C12 se asigur automeninerea comenzii de pornire i dup eliberarea butonului b1 , iar prin nchiderea contactului C13 se realizeaz alimentarea bobinei releului d. Dup scurgerea timpului de temporizare, timp n care motorul i accelereaz micarea, se nchide contactul d, fiind alimentat bobina contactorului C2. Prin nchiderea contactelor C 21 , rezistoarele R sunt scoase din circuit, motorul funcionnd n continuare pe caracteristica natural. Prin nchiderea contactului C 2 2 se aprinde lampa de semnalizare h care indica sfritul fazei de pornire. Metoda nu este economic datorit pierderilor pe rezistoarele R, iar sistemul de comand este complicat. De asemenea metoda este puin eficient datorita apariiei unor variaii brute de curent. 4.4.3.3. Pornirea cu bobine sau autotransformator Cu nfurrile statorice se nsereaz nite bobine reglabile manual pe msur ce motorul accelereaz. Dup atingerea turaiei nominale, bobinele sunt scurtcircuitate de ctre contactele contactorului C1. Cnd contactele C2 sunt nchise, pornirea se realizeaz prin autotransformator. Metoda permite reglarea continua a tensiunii motorului i controlul acceleraiei micrii. Se folosete la motoare de putere foarte mare cu porniri rare.

Pornirea cu bobine sau autotransformator

24

Pornirea indirect a motoarelor cu indusul bobinat

4.4.3.4 Pornirea indirect a motoarelor cu indusul bobinat La motoarele cu indusul bobinat, limitarea curentului de pornire se poate realiza prin nserierea de rezistoare n circuitul rotoric. Pornirea se poate realiza intr-o singura treapta sau n mai multe trepte. n figura de sus este prezentat o schem de pornire n dou trepte prin introducerea a dou grupuri de rezistoare R1 si R2 care sunt untate succesiv prin nchiderea contactelor C 21 si C 31 utiliznd n schema de comand dou relee de temporizare la alimentare d 1 i d 2 . Schema funcioneaz pe aceleai principii ca i n cazul precedent. Pornirea se face n dou trepte intermediare. La momentul iniial se pleac din punctul A, motorul funcionnd pe caracteristica artificial 1, obinut prin nserierea n

25 circuitul rotoric a ambelor grupuri de rezistoare R1 + R2 . n punctul B, dup scurgerea timpului de temporizare al d1 releului i alimentarea bobinei se nchid C2 , contactele C 21 care scot din circuit R1 , rezistoarele motorul trecnd pe caracteristica artificial 2, punctul de funcionare deplasndu-se din C n D. Dup scurgerea timpului de temporizare al releului d 2 este alimentat bobina C 3 astfel nct prin nchiderea contactelor C 31 sunt scoase din circuit i R2 , rezistoarele motorul funcionnd n continuare pe caracteristica natural (punctul de funcionare se deplaseaz din E n F). Prin alegerea corespunztoare a Inversarea manual Inversarea automat duratelor de temporizare, cuplul de pornire poate fi meninut in intervalul ( M p max, M p min ). Metoda asigur curent de pornire mic i cuplu mare de pornire, la limit egal cu momentul critic: M p max = M cr . Observaie dac n circuitul indusului se introduce un reostat trifazic, atunci se poate realiza reglarea continu a turaiei motorului, att la pornire ct i n timpul lucrului. 4.4.4. Inversarea sensului de rotaie al motorului asincron trifazat Sensul de rotaie al motorului asincron este dat de sensul de rotaie al cmpului magnetic nvrtitor, care la rndul su este determinat de suc-cesiunea fazelor. Pentru inversa-rea sensului de rotaie este deci suficient ca s inver-sm ntre ele dou faze. Acest lucru se poate realiza: Manual, cu re-versoare de sens (stnga, figura de mai sus), Automat, cu ajutorul contactoarelor, (dreapta figurii), n care caz se utilizeaz dou contactoare cte unul pentru fiecare sens de rotaie.

26 Prin apsarea butonului b1 este alimentat bobina C1 ; ca urmare se deschide contactul C13 (de interblocare) din circuitul bobinei C 2 , iar apoi se nchid contactele C 21 , realizndu-se rotirea motorului n sensul direct. Se nchide de asemenea contactul C12 de automeninere a comenzii i dup eliberarea butonului b1 .Apsarea butonului b2 (de rotaie n sens invers) nu are nici un efect datorit contactului C13 care este deschis. Pentru inversarea sensului de rotaie este necesar mai nti oprirea motorului prin apsarea butonului b3 , astfel nct se ntrerupe alimentarea bobinei C1 i se nchide contactul C13 .Prin aceasta, la apsarea butonului b2 se asigur alimentarea bobinei contactorului C 2 care prin nchiderea contactelor C 21 realizeaz alimentarea motorului cu dou faze inversate. Se nchide, de asemenea contactul C 2 2 de automeninere a rotaiei in sens invers i dup eliberarea lui b2 , iar prin deschiderea contactului de interblocare C 2 3 se elimin efectul apsrii butonului b1 . Contactele auxiliare normal nchise C13 i C 2 3 asigur interblocarea contactoarelor C1 si C2 pentru evitarea comandrii simultane a acestora, fapt ce ar determina punerea n scurt circuit a dou faze. 4.4.5.Reglarea turaiei motoarelor asincrone Prin reglarea turaiei nelegem modificarea voit a acesteia, potrivit unei anumite cerine de acionare. Reglarea se poate face manual sau automat, prin intermediul unui sistem de comand. Se cunoate c n =60 * f (1 s ) , de unde p

rezult i posibilitile de reglare a turaiei: I. schimbarea numrului perechilor de poli, p; II. variaia alunecrii s; III. alimentarea cu frecven variabil f; IV. reglarea tensiunii de alimentare. I. Reglarea turaiei prin numrului perechilor de poli p schimbarea

Este o metod de reglare discret a turaiei care se aplic la motoarele asincroane serie, n faz, p = 2 paralel, n opoziie p = 1 cu indusul de tip colivie. Nu se aplic motoarelor cu rotor bobinat deoarece simultan cu modificarea numrului de poli la stator trebuie s se modifice corespunztor numrul perechilor de poli la rotor, ceea ce este complicat. De obicei se realizeaz dou turaii ( 3000/1500, 1500/750, 1000/500), mai rar trei sau patru turaii. Se cunosc dou modaliti: 1. Utilizarea unei nfurri statorice speciale i: a) modificarea conexiunilor nfurrii (Dahlander) b) modulaia amplitudinii pe pol. 2. Utilizarea a dou nfurri statorice pe faz: a) o nfurare special Dahlander plus o nfurare obinuit, obinndu-se 3 turaii (3000/1500+1000).

27 b) dou nfurri speciale Dahlander, rezultnd 4 viteze (3000 / 1500 + 1000 / 500). Comutarea nfurrilor se poate realiza manual (cu comutatoare) sau automat, utiliznd scheme de comand corespunztoare. Metoda 1.a: Presupune utilizarea unei nfurri speciale Dahlander cu dou componente care se pot lega: - n serie i n faz, obinndu-se un numr de poli p = 2; - n paralel i n opoziie, rezultnd p = 1. P1 = 0,86 . Schimbarea turaiei se face la putere aproximativ constant P2 II. Reglarea turaiei prin modificarea alunecrii s Metoda se aplic motoarelor cu indus bobinat i se realizeaz prin reglarea rezistenei circuitului indusului, obinndu-se reglarea continu a turaiei ntr-un domeniu de 15 - 20 % din turaia nominal n n (vezi figura). Reglarea are loc la cuplu constant. Dezavantajele reglajului sunt: - neeconomic, deoarece cu creterea rezistenei circuitului indusului Rr , cresc pierderile prin efect Joule Lenz, - este instabil la ncrcri mici, - reglarea se poate realiza numai pentru turaii n nnom , - reostatele de reglare sunt voluminoase. Metoda se aplic la motoare de putere mic. III. Reglarea turaiei prin alimentarea cu frecven variabil (mrit) Metoda se aplic pentru realizarea unor turaii foarte mari, care prin transformare mecanic de multiplicare a turaiei, nu ar putea fi realizate (apar vibratii, zgomote i uzuri mari).

Exemple de legare i comutare a nfurrilor; caracteristicile mecanice

28 De exemplu, la rectificarea interioar, pentru diametrul sculei = 3[mm ] i viteza v = 30 [ m / s ] , este necesar turaia:

1000 * v 1000 * 30 * 60 = 190000 rot / min * ds *3 Pentru turaii n 100000 se pot folosi transmisii cu curele late din materiale n=

speciale. Pentru: 100000 n 300000 [ rot / min ] se pot folosi turbine pneumatice sau motoare asincrone de frecven mrit. La aceste motoare de turaie mrit, pentru realizarea unui moment de inerie redus, indusul are diametru mic i lungime mare, sau se utilizeaz un rotor disc. Partea mecanic trebuie realizat n condiii speciale: - echilibrare dinamic; - lagre de rostogolire cu rulmeni preselecionai i montai cu prestrngere; - lagre cu sustentaie aerodinamic; - lagre cu sustentaie hidrostatic. Pentru realizarea turaiei de mai sus este necesara alimentarea motorului la frecvena :f = 190000 3150 [ Hz ] 60

Aceste frecvene mrite pot fi realizate cu generatoare de frecven care pot fi: - convertizoare de frecven - care sunt generatoare rotative formate dintr-un motor asincron de 3000 [ rot / min ] care antreneaz un generator de frecven mrit. Generatoarele rotative au urmtoarele caracteristici: - randament ridicat; - siguran n funcionare; - gabarite mari; - frecven fix (300 - 2400 Hz). Se utilizeaz pentru puteri mari. - generatoare electronice (statice), care au urmtoarele caracteristici: - randament redus; - costuri mari; - frecven reglabil continuu ntr-un interval larg. Se utilizeaz la puteri mici, mijlocii. IV. Reglarea turaiei prin reglarea tensiunii de alimentare Metoda se utilizeaz mai puin, deoarece odat cu reducerea tensiunii de alimentare scade i momentul motor M. Ea se poate aplica prin: - utilizarea unui autotransformator; - cu amplificatoare magnetice; - folosind convertizoare de curent alternativ cu tiristori.

29 n figur este prezentat schema bloc a unui sistem de reglare care utilizeaz un convertizor de curent alternativ cu tiristori. Sistemul se compune din urmtoarele blocuri: - DR - dispozitiv de reglare a tensiunii cu tiristoare comandate - DCT - blocul de comand a tiristoarelor - DPR - dispozitiv de programare a valorii de referin - TG - tahogenerator Reglarea tensiunii se realizeaz de la poteniometrul P, iar stabilizarea turaiei se obine cu ajutorul tahogeneratorului TG i a dispozitivului de reglare DPR. 4.5.Oprirea i frnarea motoarelor electrice asincrone trifazate Oprirea se poate face n dou moduri: - inerial, prin consumarea energiei cinetice reziduale, prin frecrile proprii din sistem, rezultnd un timp de oprire mare; - cu frnare forat, obinndu-se un timp de oprire redus i o cretere a preciziei de oprire la cot. Frnarea forat poate fi: - exterioar - cu frn mecanic; - interioar - electric prin motor. Frnarea prin motor se poate face n trei moduri: - prin contraconectare; - prin metoda de frnare dinamic; - prin metoda de frnare recuperativ. Frnarea prin contraconectare (caracteristicile mecanice se pot vedea n figura alturat). Aceasta se realizeaz prin inversarea pentru un timp scurt, a oricror dou faze de alimentare, urmat de deconectarea complet a motorului de la reea. Prin inversarea sensului de rotaie a cmpului magnetic nfurtor se dezvolt un cuplu foarte mare de frnare care reduce rapid turaia. Punctul de funcionare se deplaseaz din A n B i coboar pn n punctul C. Dac n C motorul nu este deconectat, ncepe rotirea n sens invers. La aplicarea acestei metode apar solicitri dinamice deosebit de mari. Dac frnarea se realizeaz pe caracteristica artificial 3 se obine un efect de frnare i mai pronunat, dar metoda este mai complicat i se poate aplica numai la motoarele cu indusul bobinat. Frnarea dinamic Frnarea dinamic sau n regim de generator nerecuperativ, const n deconectarea statorului de la reea i conectarea nfurtorilor statorului ( 2 nseriate la conexiune stea) la o surs de curent continuu. Motorul se transform ntr-un generator sincron cu cmpul magnetic al statorului (inductor) fix n timp i variabil n spaiu, iar indusul ca indus. Energia electric produs este consumat (transformat n cldur) pe rezistena circuitului rotoric.

30 Punctul de funcionare se deplaseaz din A n B, cobornd apoi pe caracteristica 2 pn n punctul O, n care turaia este zero. Cuplul de frnare este dat de relaia:Mf

= K * e * I r

n care : e = K1 * I e este fluxul de excitaie, iar I r - curentul rotoric. Frnarea are loc ca urmare a trecerii de pe caracteristica 1 pe caracteristica 2. La turaii mari, M f este redus i cnd turaia tinde spre zero, M f tinde spre zero, ceea ce nu corespunde cel mai bine cerinelor de frnare. De aceea, pentru motoarele cu indus bobinat se poate lucra pe caracteristica artificial 3 obinut prin introducerea unor rezistene suplimentare de frnare n circuitul rotoric. Se poate proceda i combinat, pe caracteristicile 3 i 2. Reglarea M f se poate face i prin reglarea curentului de excitaie I e . Principiul metodei de frnare dinamic, dei aparent complicat, este n mod curent utilizat ca urmare a unor avantaje, n mod deosebit de natur dinamic. n schema din figur s-a notat: T transformator; R redresor; C1 contactor de pornire oprire; C2 contactor de frnare; d releu de timp cu temporizare la alimentare; b1 buton de pornire; b2 buton de oprire natural (inerial); b3 buton de oprire cu frnare forat. Montajul funcioneaz dup cum urmeaz. La apsarea butonului b1 este alimentat bobina contactorului C1 care i nchide contactele principale C11 asigurnd pornirea motorului. Se nchide de asemenea contactul C12 de automeninere a comenzii de pornire i contactul C13 de pregtire a fazei de frnare. La apsarea butonului de frnare b3 este alimentat bobina releului d care i nchide imediat contactul d asigurnd alimentarea bobinei contactorului C2. Prin deschiderea contactului C22 se ntrerupe alimentarea bobinei C1 motorul fiind decuplat de la reea i se deschide de asemenea contactul C13 ntrerupnd alimentarea bobinei d. Prin nchiderea contactelor C21 tensiunea continu redresat de redresorul R este aplicat pe dou faze ale motorului, ncepnd procesul de frnare. Dup scurgerea timpului de temporizare, contactul d se deschide ntrerupnd alimentarea bobinei C2, terminndu-se faza de frnare. Dac timpul de temporizare este mai mare dect timpul de oprire a micrii se obine frnarea total a motorului.