1. Tipuri de motoare asincrone

1.1 Motoare normale (condiţii generale):- altitudine maximă - 1000 m;- temperatura maximă ;- umiditatea relativă la (mediu temperat);- lipsa vaporilor de apă, acizi etc. şi a prafului abraziv sau metalic.

Motoare asincron normale cu rotor în scurtcircuitSe construiesc pentru în zece

gabarite dimensionale, cu tălpi de fixare sau cu flanşă.Simbolizarea motoarelor cu rotorul de tip colivie este de forma: ASI-_ _ _ -S,M,L_, în

care: A - asincron; S - cu rotor în scurtcircuit; I - construcţie închisă; _ _ _ - un număr de două sau trei cifre care indică distanţa de la axa arborelui la suprafaţa de aşezare a tălpilor; S,M,L - lungimea rotorului maşinii (S - scurt; M - mediu; L - lung.); _ - numărul de poli (sau lungimea în consolă a arborelui / numărul de poli).

Simbolizarea motoarelor cu rotorul bobinat este de forma: AFI-_ _ _ -S,M,L_, unde F semnifică un rotor fazic.

1,2 Motoare asincrone specialeDintre motoarele asincrone speciale mai răspândite sunt: motoarele asincrone

monofazate şi motoarele asincrone duble.a. Motoarele asincrone monofazate - au o

înfăşurare statorică monofazată, astfel încât nu mai apare un câmp magnetic învârtitor rezultând dificultăţi la pornire (în alegerea sensului de rotaţie).

Pentru determinarea sensului de rotaţie se poate proceda prin mai multe metode, şi anume:

- prin imprimarea unui impuls exterior de rotaţie al rotorului în sensul dorit;- pornire cu fază auxiliară şi condensator de pornire;

Motoare asincrone monofazate cu spiră în scurtcircuit

30

- cu spiră în scurtcircuit (sau cu bobinaj de ecranare).La motoarele cu spiră în scurtcircuit (fig.37), pe statorul (1) pe lângă înfăşurarea

obişnuită (4) care se leagă la reţea, pe fiecare pol există o spiră în scurtcircuit (3) în care se induce o tensiune electromotoare ce determină un curent mare care creează un flux rotit cu faţă de cel principal , creând un pol aparent, şi care pune în mişcare rotorul (2) la pornire înspre polul aparent.

Aceste motoare au moment de pornire mic.b. Motoarele asincrone duble - asigură o turaţie de sincronism de 6000 .Există două variante:

-cu rotoare concentrice; -cu rotoare coaxiale.

Mai răspândită este prima variantă. Ea are două rotoare: un rotor central tip colivie; un rotor intermediar prevăzut la interior cu un bobinaj ca cel statoric, iar la exterior cu o colivie în scurtcircuit. Statorul are înfăşurări normale. Cele două rotoare se rotesc fiecare

cu 3000 rot/min, astfel încât turaţia rotorului central este dublă (6000 rot/min).Motoare de curent alternativ cu turaţie reglabilăSunt motoare de curent alternativ cu rotorul bobinat, cu colector.Avantaje:

- reglarea turaţiei în limite largi, cu aparatură simplă, şi sub sarcină;- cuplu mare de pornire;- caracteristică rigidă, mai ales la turaţii ridicate

Dezavantaje:- construcţie mai complicată;- prezenţa colectorului – dispozitiv cu uzuri mari şi care generează paraziţi electromagnetici;- elasticitate mare a caracteristicii la turaţii mici.

1.3 Motoare de curent alternativ monofazate cu colectorConstructiv se aseamănă cu cele de curent continuu, având un stator cu înfăşurare

de excitaţie şi un rotor (indus) bobinat cu înfăşurările legate la un colector alimentat de la reţeaua de curent alternativ. El poate fi alimentat şi în curent continuu, de aceea mai este numit şi motor universal.

Înfăşurarea inductorului este înseriată cu cea a indusului, deci schimbarea sensului de rotaţie se face prin schimbarea sensului curentului în una din cele două înfăşurări.

Reglarea turaţiei se realizează prin reglarea curentului, fiind preferată reglarea curentului în indus (se obţine o mai bună stabilitate turaţiei la valori reduse).

În funcţie de modul de reglare a turaţiei, aceste motoare pot fi de trei feluri:1 - cu reglare comună,2 - cu reglare in indus,

31

3 - motoare cu repulsie.Caracteristici:Aceste motoare realizează turaţii mari şi foarte mari (până la 40.000 ). De

asemenea, ele realizează momente de pornire mari, , în condiţiile unui curent de pornire mic, .

1.4 Motoare de curent alternativ trifazate cu colector cu alimentare în rotor (Schrage)Rotorul (indusul) are două înfăşurări separate pe fiecare fază: prima, dispusă la baza

crestăturilor, constituie primarul unui transformator rotativ în alimentată de la reţea prin trei inele colectoare; înfăşurarea secundară, dispusă peste primar, este, o înfăşurare cu prize multiple cu capetele legate la lamele unui colector.

Tensiunea indusă în înfăşurarea secundară este culeasă la două seturi de perii A şi B şi aplicată la înfăşurarea statorică trifazată. Periile au poziţia unghiulară reglabilă, astfel că tensiunea U, de frecvenţă relativă f2 este reglabilă.

Apar două situaţii:- unghiul pozitiv – se obţine rotire într-un sens, cu turaţie suprasincronă faţă de Ur;- unghiul (periile A şi B se află pe aceeaşi lamelă) - motor asincron cu

înfăşurarea indusului (stator) în scurtcircuit (alunecarea depinde de rezistenţa înfăşurării statorice);

- unghiul negativ – rezultă rotire în sens invers.

Motor Schrage

32

Pentru –1800 < > 1800 vom avea turaţia – n < n0 >, nmax cunmax = 2n0. Pentru reducerea solicitărilor se limitează turaţia la intervalul

.Avantaje:

- curentul absorbit este proporţional cu cuplul;- caracteristica rigidă, ca a motorului de curent continuu cu excitaţie derivaţie la reglarea fluxului de excitaţie ;- cuplu mare de pornire, , la curent mic de pornire , fiind posibilă pornirea directă până la puterea ;- raport de reglare a turaţiei până la (chiar la puteri mici);- sunt economice în exploatare.

Dezavantaje:- sunt scumpe;- au timp de pornire mare.

1.5 Motoare de curent alternativ trifazat cu colector cu alimentare în stator (Winter -

Eichberg)Statorul (inductorul) - are înfăşurări trifazate ca la motorul asincron obişnuit şi este

alimentat de la reţea.

Motor Winter - Eichberg

33

Rotorul – (indusul) este confecţionat din tole având înfăşurările legate la un colector cu trei perii colectoare dispuse la . Periile se leagă la cursoarele unui transformator de reglaj Tr (cu prize mediane la secundar).

Statorul produce un câmp magnetic învârtitor cu turaţia , care induce în rotor

o tensiune de frecvenţă , care se însumează vectorial cu tensiunea Ur aplicată prin transformator, rezultând un curent şi cuplul corespunzător.

Se disting trei situaţii: -dacă cursorul Tr este la zero, şi motorul lucrează ca un motor asincron cu rotorul în scurtcircuit;-dacă cursorul este sus, şi în fază cu , deci în antifază cu rezultând un curent mic şi un cuplu mic, deci turaţie mică; motorul funcţionează asemănător cu motorul asincron cu rezistenţe în circuit rotoric;-cursorul jos , , opusă ca fază cu şi în fază cu , cu care se adună; rezultă curent mare, cuplu mare, turaţie mare suprasincronă.

Domeniul de reglaj este din , deci raportul de reglare , cu randamente mari la turaţii şi randamente mai mici pentru turaţii . Se poate obţine chiar .

Se construiesc pentru puteri mari (>100 KW) şi n0 = 1500 rot / min, cu porniri şi inversări frecvente.

2 Arborele electricArborele electric este un grup de maşini electrice interconectate, în vederea

sincronizării a două mişcări realizate la distanţă, fără utilizarea unor legături mecanice.Schema 1 – arbore electric realizat cu patru maşini electrice; cea mai generală

schemă cuprinde patru maşini, după cum urmează.

motor asincron cu rotor tip coliviemotor asincron cu rotorul bobinat cu înfăşurările legate în opoziţie şi identice.

Arbore electric cu patru maşini; diagrama vectorială a tensiunilor şi curenţilor

34

Dacă: (funcţionare sincronă), tensiunile electromotoare şi induse în rotoarele lui şi sunt egale şi opuse, deci curenţii rotorici sunt nuli.

Dacă: , tensiunile electromotoare şi nu mai sunt în antifază (fig.42), rezultă E 0 şi

Se observă că este în fază cu , dar este în antifază cu , deci va lucra ca generator, iar va lucra ca motor, accelerând mişcarea , până ce din nou se obţine egalitatea .

Această variantă se foloseşte atunci când puterile la cele două mişcări sunt aproximativ egale şi mari.

Dacă un motor acţionează un lanţ cinematic principal şi altul un lanţ cinematic auxiliar, cu , se poate folosi un arbore electric cu 3 maşini.

Schema 2 – arbore electric cu trei maşini electrice.Pentru a avea , este necesar ca să fie alimentat în rotor permanent de

tensiune electromotoare indusă în rotorul lui , deci cele două mişcări nu sunt strict sincrone, ci întotdeauna există un desincronism, care se menţine însă aproximativ constant. În consecinţă, întotdeauna vom avea .

Schema 3: arbore electric cu două maşini electriceSe foloseşte pentru viteze reduse şi puteri mici (R123reostate pentru echilibrare).În acest caz ambele motoare trebuie să fie cu rotorul bobinat.Dezavantajele arborelui electric:

- cost şi gabarit ridicat;- necesitatea introducerii unor reductoare între motor şi organul de execuţie, în scopul creşterii cuplului mecanic şi al reducerii turaţiei la lanţul cinematic; aceasta, deoarece la turaţii mari ale motoarelor sincronizarea este mai bună.

Arbore electric cu trei maşini

Arbore electric cu două maşini

35

3. Motoare de curent continuu

Sunt formate dintr-un stator sau inductor, care poartă bobinele de excitaţie şi un rotor sau indus având înfăşurările legate la un colector cu perii şi alimentate de la o sursă de curent continuă.

După modul de alimentare a inductorului se deosebesc patru tipuri de motoare de curent continuu:

a - cu excitaţie serie

Prezintă o caracteristică mecanică foarte elastică şi neliniară.Ca urmare a egalităţii dintre curentul de indus şi cel de excitaţie, fluxul magnetic este

dependent de mărimea cuplului şi astfel, curba caracteristică este puternic căzătoare.Nu pot fi folosite în cazul maşinilor-

unelte; domeniul clasic de utilizare este cel în care sunt necesare cupluri mari de pornire: maşini de ridicat, de transportat etc.

b - cu excitaţia derivaţie

Motor cu excitaţia serie; caracteristica mecanică

Motor cu excitaţia derivaţie; caracteristica mecanică

36

Aceste maşini prezintă o caracteristică naturală (cn) rigidă şi aproximativ liniară. Explicaţia constă în faptul că curentul de excitaţie este parţial independent de cel din indus, fluxul rămâne şi el oarecum constant şi astfel cuplul dezvoltat rămâne la rândul lui constant. În realitate insă, ca urmare a căderilor de tensiune pe sursă, proporţionale cu încărcarea mecanică, tensiunea aplicată pe înfăşurarea de excitaţie are o oarecare variaţie şi astfel şi cuplul dezvoltat variază odată cu variaţia sarcinii, însă într-o măsură cu mul mai mică decât la motoarele serie.

Motor cu excitaţie separată

37

c - cu excitaţie separată Ia – reglabilIe, - reglabile

Prezintă o caracteristică naturală rigidă, cu posibilităţi largi de reglare a turaţiei.

Ca urmare a independenţei totale a curentului de excitaţie şi deci a fluxului e, cuplul dezvoltat rămâne constant şi astfel căderile de turaţie nu se schimbă; altfel spus, în orice punct de pe caracteristica mecanică, de astă data liniară, căderea de turaţie este mică şi aceeaşi.

Acest comportament este cu atât mai evident cu cât puterea motorului este mai mare deoarece rezistenţa electrică a indusului mai mică, şi astfel panta caracteristicii este mică.

Din aceste motive, un asemenea tip de motor este recomandat în cazul maşinilor-unelte de dimensiuni mari. În cazul maşinilor de putere mai mică, se folosesc motoare cu excitaţia realizată de magneţi permanenţi. În această situaţie reglarea turaţiei este rezonabil să se facă prin reglarea tensiunii de indus.

d - cu excitaţie mixtă I = Ia + Iep şi Ia = Ies

Motorul dispune de două fluxuri de excitaţie: serie - s, şi paralel - p, cu posibilităţi de reglare independentă.

Cele două fluxuri pot să se adune sau să se scadă, astfel că faţă de caracteristica (1) corespunzătoare motorului cu excitaţie derivaţie, pot să apară următoarele cazuri:- dacă fluxurile celor două înfăşurări se însumează algebric, rezultă carac-teristica (2) neliniară şi cu o dependenţă pronunţată a turaţiei cu momentul (caracteristică elastică);

Motor cu excitaţie mixtă

38

- dacă fluxurile se scad, se obţine o caracteristică rigidă (3), sau chiar o caracteristică de tipul (4) care este însă instabilă.

În acţionarea instalaţiilor industriale, cele mai răspândite sunt motoarele de curent continuu cu excitaţie derivaţie.

39