598 matches
-
de magnetizare, absorbit de la o rețea sau furnizat de un condensator. 5.3.2 Dependența M=f(s), cuplul în funcție de alunecare 5.3.2.1 Funcționarea mașinii asincrone la tensiune și frecvență constante În cele mai întâlnite situații, statorul mașinii asincrone trifazate este conectat la rețeaua industrială de frecvență constantă, f1 = 50 Hz în Europa sau f1 = 60 Hz în America. Totodată, excluzând situațiile particulare, când între mașină și rețea sunt intercalate sisteme de reglare a tensiunii, mărimea tensiunii statorice U1
Maşini electrice/Vol. 3. : Maşina asincronă by Alecsandru Simion () [Corola-publishinghouse/Science/1660_a_2996]
-
constantă, f1 = 50 Hz în Europa sau f1 = 60 Hz în America. Totodată, excluzând situațiile particulare, când între mașină și rețea sunt intercalate sisteme de reglare a tensiunii, mărimea tensiunii statorice U1 este presupusă constantă. De altfel, extinderea utilizării mașinilor asincrone în cele mai diverse aplicații practice, este și o consecință a absenței unor echipamente costisitoare intermediare, mașina fiind racordată la rețea doar prin întrerupătoare sau contactoare. Este importantă, pentru caracterizarea funcționării mașinii asincrone, dependența cuplului electromagnetic M, mai ales de
Maşini electrice/Vol. 3. : Maşina asincronă by Alecsandru Simion () [Corola-publishinghouse/Science/1660_a_2996]
-
presupusă constantă. De altfel, extinderea utilizării mașinilor asincrone în cele mai diverse aplicații practice, este și o consecință a absenței unor echipamente costisitoare intermediare, mașina fiind racordată la rețea doar prin întrerupătoare sau contactoare. Este importantă, pentru caracterizarea funcționării mașinii asincrone, dependența cuplului electromagnetic M, mai ales de alunecarea s, în condițiile Bilanțul de puteri, caracteristica M=f(s) a mașinii trifazate 41 când se impune tensiunea aplicată statorului U1 - pe fază și frecvența acesteia f1 (sau pulsația ω1 ). În condițiile
Maşini electrice/Vol. 3. : Maşina asincronă by Alecsandru Simion () [Corola-publishinghouse/Science/1660_a_2996]
-
variabilă cu s ): , (5.69) unde este obținut din (5.41), adică: (5.70) Interesează modulul cuplului electromagnetic. Se apelează la (5.55), de unde se obține: . (5.71) Notă. În relația cu o mașină de lucru, acționată de un motor asincron, cuplul furnizat de motor este orientat în sensul vitezei de rotație a arborelui, deci este pozitiv, adică puterea vehiculată este pozitivă (deci și cuplul) „intrând“ în mașina de lucru. Pe scurt spus, folosim convenția conform căreia în regim de motor
Maşini electrice/Vol. 3. : Maşina asincronă by Alecsandru Simion () [Corola-publishinghouse/Science/1660_a_2996]
-
furnizat de motor este orientat în sensul vitezei de rotație a arborelui, deci este pozitiv, adică puterea vehiculată este pozitivă (deci și cuplul) „intrând“ în mașina de lucru. Pe scurt spus, folosim convenția conform căreia în regim de motor, mașina asincronă este caracterizată de un cuplu electromagnetic pozitiv, convenție utilizată în cvasitotalitatea publicațiilor de specialitate [1-60]. În relația (5.71) s-au utilizat (5.1) și (5.2). Se constată că aceeași relație se obține și dacă se folosesc (5.54
Maşini electrice/Vol. 3. : Maşina asincronă by Alecsandru Simion () [Corola-publishinghouse/Science/1660_a_2996]
-
obține și dacă se folosesc (5.54) și (5.55), adică: . (5.71') Din (5.70) și (5.71) se obține:(5.72) Această expresie se aduce la forme mai compacte:, (5.73) unde s-au introdus notațiile: 42 Mașina asincronă (de inducție) trifazată în regim simetric staționar (5.74) Funcția M=M(s), va fi studiată pentru domeniul ). Se constată că : (5.75) ceea ce înseamnă că: pentru spozitiv, când 0sM , funcția analizată trece prin origine, (la s=0→M
Maşini electrice/Vol. 3. : Maşina asincronă by Alecsandru Simion () [Corola-publishinghouse/Science/1660_a_2996]
-
decât a cuplului critic în regim de motor, așa cum se vede din comparația expresiei (5.80) cu (5.79). Având în vedere aceste elemente se poate reprezenta dependența M = f(s), în fig. 5.15. Regimurile de funcționare ale mașinii asincrone trifazate sunt înscrise pe fig. 5.15, anume: pentru )1,0(s mașina funcționează ca motor, cuplul fiind pozitiv; pentru mașina lucrează ca generator, cuplul fiind negativ; pentru mașina este în regim de frână, cuplul fiind pozitiv. La s = 1
Maşini electrice/Vol. 3. : Maşina asincronă by Alecsandru Simion () [Corola-publishinghouse/Science/1660_a_2996]
-
era de așteptat. Pentru regimul de motor, domeniul cuprins între s=0 și s=scr1 caracterizează zona de funcționare stabilă, când rotorul este cuplat mecanic pe o sarcină, care se manifestă printr-un cuplu rezistent constant. Mai exact, dacă mașina asincronă este cuplată la o mașină de lucru, ecuația de echilibru rezultată din legea fundamentală a dinamicii, se scrie: (echivalentă cu ), (5.83) unde ΣM este suma cuplurilor ce se aplică ansamblului rotor - mașină de lucru, J - momentul de inerție al
Maşini electrice/Vol. 3. : Maşina asincronă by Alecsandru Simion () [Corola-publishinghouse/Science/1660_a_2996]
-
la o mașină de lucru, ecuația de echilibru rezultată din legea fundamentală a dinamicii, se scrie: (echivalentă cu ), (5.83) unde ΣM este suma cuplurilor ce se aplică ansamblului rotor - mașină de lucru, J - momentul de inerție al rotorului mașinii asincrone împreună cu cel al mașinii de lucru. Pe arborele comun acționează un cuplu activ produs de mașina asincronă (aproximativ egal cu cuplul electromagnetic) și un cuplu rezistent creat de mașina de lucru (la care se poate adăuga și cuplul corespunzător frecărilor
Maşini electrice/Vol. 3. : Maşina asincronă by Alecsandru Simion () [Corola-publishinghouse/Science/1660_a_2996]
-
cu ), (5.83) unde ΣM este suma cuplurilor ce se aplică ansamblului rotor - mașină de lucru, J - momentul de inerție al rotorului mașinii asincrone împreună cu cel al mașinii de lucru. Pe arborele comun acționează un cuplu activ produs de mașina asincronă (aproximativ egal cu cuplul electromagnetic) și un cuplu rezistent creat de mașina de lucru (la care se poate adăuga și cuplul corespunzător frecărilor, ventilației etc., în general pierderilor mecanice și suplimentare). Cele două categorii de cupluri acționează în sensuri contrare
Maşini electrice/Vol. 3. : Maşina asincronă by Alecsandru Simion () [Corola-publishinghouse/Science/1660_a_2996]
-
pierderilor mecanice și suplimentare). Cele două categorii de cupluri acționează în sensuri contrare, iar dacă viteza Ω este constantă, aceste cupluri își fac echilibrul, adică: (5.84) Dacă cuplul rezistent este egal cu cel nominal, adică: (5.85) atunci mașina asincronă funcționează în punctul N - nominal (fig. 5.15), caracterizat prin egalitatea (5.84), M = Mr, iar curbele 1 și 2 se intersectează la o alunecare, când turația, respectiv viteza unghiulară sunt date de: (5.2') Dacă dintr-un motiv oarecare
Maşini electrice/Vol. 3. : Maşina asincronă by Alecsandru Simion () [Corola-publishinghouse/Science/1660_a_2996]
-
satisfăcută la o valoare crescută a alunecării, respectiv o valoare crescută a cuplului. Dacă acest cuplu perturbator încetează, Mr revine la valoarea inițială, rotorul se va accelera, alunecarea scade, p.f. va reveni din N' în N. Această proprietate a mașinii asincrone de a reveni la vechea situație după încetarea perturbației de cuplu, este numită stabilitate în funcționare (sau funcționare stabilă). Punctul Q1 este punctul limită de funcționare stabilă, întrucât dacă Mr crește peste valoarea Mcr1, alunecarea are tendința de creștere peste
Maşini electrice/Vol. 3. : Maşina asincronă by Alecsandru Simion () [Corola-publishinghouse/Science/1660_a_2996]
-
viteza, alunecarea crește continuu, ajungându-se în punctul P când: s = 1, Ω = 0, adică rotorul se blochează (calează). Se spune că mașina decroșează sau se desprinde dacă Mr > Mcr1, iar porțiunea Q1P este domeniul de funcționare instabilă a motorului asincron. Se poate analiza stabilitatea mașinii considerând un punct S pe domeniul instabil. Dacă Mr crește, atunci există tendința încetinirii vitezei, deci a creșterii alunecării. Întrucât la alunecări mai mari M devine mai mic decât cel corespunzător lui S, nu se
Maşini electrice/Vol. 3. : Maşina asincronă by Alecsandru Simion () [Corola-publishinghouse/Science/1660_a_2996]
-
rezistent este mai mic decât Mp, dreapta 4 , atunci motorul poate porni. Se menționează faptul că în raționamentele de mai sus a fost considerat un cuplu rezistent constant, reprezentat pe domeniul )1,0(s prin drepte paralele cu 46 Mașina asincronă (de inducție) trifazată în regim simetric staționar axa absciselor. În realitate, cuplul rezistent are o componentă constantă peste care se suprapun alte componente dependente de viteză (liniar și / sau parabolic ). De exemplu, dacă variația cuplului rezistent Mr(s) este curba
Maşini electrice/Vol. 3. : Maşina asincronă by Alecsandru Simion () [Corola-publishinghouse/Science/1660_a_2996]
-
situație dacă rotorul este antrenat din exterior cu un motor care preia pierderile mecanice și prin ventilație (fig. 5.14 a). Expresia simplificată a caracteristicii M = f(s) - formula lui Kloss Pentru calcule aproximative ale sistemelor de acționare cu motoare asincrone se recurge frecvent la o expresie mai simplă a dependenței M = f(s). Pentru regimul de motor se împarte relația (5.73) a cuplului M(s) la valoarea critică Mcr1, dată de (5.79), și se simplifică forțat prin AC
Maşini electrice/Vol. 3. : Maşina asincronă by Alecsandru Simion () [Corola-publishinghouse/Science/1660_a_2996]
-
rezistența rotorică are o mare influență asupra alurii caracteristicii (s) sau . La motoarele cu rotor bobinat și inele este posibilă modificarea rezistenței echivalente a rotorului, prin înserierea unui reostat trifazat pe circuitele fazelor rotorice. 5.3.2.2 Funcționarea mașinii asincrone la curent statoric constant Această situație se întâlnește, în ultimul timp, în practică când se utilizează invertoare de curent pentru comanda motoarelor asincrone. Mai concret, de la rețeaua trifazată se alimentează un redresor (comandat sau nu), care furnizează curent cvasicontinuu unui
Maşini electrice/Vol. 3. : Maşina asincronă by Alecsandru Simion () [Corola-publishinghouse/Science/1660_a_2996]
-
a rotorului, prin înserierea unui reostat trifazat pe circuitele fazelor rotorice. 5.3.2.2 Funcționarea mașinii asincrone la curent statoric constant Această situație se întâlnește, în ultimul timp, în practică când se utilizează invertoare de curent pentru comanda motoarelor asincrone. Mai concret, de la rețeaua trifazată se alimentează un redresor (comandat sau nu), care furnizează curent cvasicontinuu unui invertor, de la care se obțin pulsuri de curent ce străbat înfășurările mașinii asincrone trifazate [10, 18, 29, 55, 56, 60]. Între redresor și
Maşini electrice/Vol. 3. : Maşina asincronă by Alecsandru Simion () [Corola-publishinghouse/Science/1660_a_2996]
-
practică când se utilizează invertoare de curent pentru comanda motoarelor asincrone. Mai concret, de la rețeaua trifazată se alimentează un redresor (comandat sau nu), care furnizează curent cvasicontinuu unui invertor, de la care se obțin pulsuri de curent ce străbat înfășurările mașinii asincrone trifazate [10, 18, 29, 55, 56, 60]. Între redresor și invertor, pe circuitul numit intermediar de c.c. se folosește o inductanță de valori ridicate care are rolul de filtrare a c.c. și de menținere a acestuia la o
Maşini electrice/Vol. 3. : Maşina asincronă by Alecsandru Simion () [Corola-publishinghouse/Science/1660_a_2996]
-
ai mașinii: rezistențe și reactanțe de scăpări, rezultă că numitorul expresiilor (5.99) este mai mare, deci valorile alunecărilor critice sunt mai mici. Pentru cazul mașinii exemplificate mai sus (MA 1), se obține valoarea: În concluzie, alunecarea critică a mașinilor asincrone alimentate la curent constant este mult mai mică decât în cazul funcționării la tensiune constantă. Ca urmare, caracteristica M = f(s), în acest caz, prezintă în domeniul alunecărilor mici o zonă liniară cu pantă deosebit de mare, adică valorile cuplului cresc
Maşini electrice/Vol. 3. : Maşina asincronă by Alecsandru Simion () [Corola-publishinghouse/Science/1660_a_2996]
-
se trage concluzia că la alimentarea cu curent statoric impus, cuplul de pornire este deosebit de mic. (Mărimile cu indice u se referă la funcționarea cu U1 impus iar cele cu indice i se referă la funcționarea cu I1 impus). Mașina asincronă se comportă ca un circuit R - L la care parametrii sunt variabili, depinzând de alunecare, sau de sarcină. Dacă I1 este constant, apropiat de valoarea nominală, iar impedanța echivalentă a mașinii este variabilă cu s, atunci tensiunea la borne este
Maşini electrice/Vol. 3. : Maşina asincronă by Alecsandru Simion () [Corola-publishinghouse/Science/1660_a_2996]
-
rezultă o tensiune pe fazele mașinii mult mai mică decât cea nominală, deci și un cuplu redus. În modul acesta se explică diferențele dintre cele două tipuri de caracteristici reprezentate în fig. 5.16'. 5.4 DIAGRAME LOC-GEOMETRIC ALE MAȘINII ASINCRONE 5.4.1 Diagrama curentului mașinii asincrone alimentate la tensiune de valoare efectivă constantă 5.4.1.1 Schema echivalentă cu circuitul magnetic scos la borne Se folosește schema electrică echivalentă din figura 5.10 b) și se caută separarea
Maşini electrice/Vol. 3. : Maşina asincronă by Alecsandru Simion () [Corola-publishinghouse/Science/1660_a_2996]
-
mai mică decât cea nominală, deci și un cuplu redus. În modul acesta se explică diferențele dintre cele două tipuri de caracteristici reprezentate în fig. 5.16'. 5.4 DIAGRAME LOC-GEOMETRIC ALE MAȘINII ASINCRONE 5.4.1 Diagrama curentului mașinii asincrone alimentate la tensiune de valoare efectivă constantă 5.4.1.1 Schema echivalentă cu circuitul magnetic scos la borne Se folosește schema electrică echivalentă din figura 5.10 b) și se caută separarea curentului de mers în gol, I10. Curentul
Maşini electrice/Vol. 3. : Maşina asincronă by Alecsandru Simion () [Corola-publishinghouse/Science/1660_a_2996]
-
afirmații urmează. Fie , rezultă că în relația (5.105), deci argumentul impedanței , având partea reală egală cu partea imaginară, este 45ș, ceea ce înseamnă că și inversa acesteia va face tot un unghi de 45ș cu dreapta Diagrame loc-geometric ale mașinii asincrone 59 (D). Curentul va fi reprezentat prin fazorul , la care . Se poate exprima tangenta unghiului , în cazul general, astfel: (5.110) Se ajunge astfel la construcția unei drepte a alunecării. Fie un fazor oarecare și o dreaptă (d) paralelă cu
Maşini electrice/Vol. 3. : Maşina asincronă by Alecsandru Simion () [Corola-publishinghouse/Science/1660_a_2996]
-
porțiunea caracterizează regimul de frână, . Punctul GN caracterizează funcționarea mașinii ca generator cu alunecarea . Prin unirea originii O cu punctul N de pe cercul (C) se obține fazorul curentului absorbit. Toți curenții se reprezintă la aceeași scară:(5.112) 60 Mașina asincronă (de inducție) trifazată în regim simetric staționar Unghiul dintre curentul I1 și axa verticală, U1 este φ1 - defazajul primar. Se poate determina factorul de putere al motorului, cosφ1, printr-o metodă grafică simplă: se ia pe axa verticală OB un
Maşini electrice/Vol. 3. : Maşina asincronă by Alecsandru Simion () [Corola-publishinghouse/Science/1660_a_2996]
-
defazaj secundar ψ2=45ș, întrucât pentru 11 , proiecția acestui fazor pe axa verticală (pe direcția lui U1) are lungimea maximă . Componenta activă a curentului I1 este MO0 , având valoare maximă. S-a ajuns la un rezultat interesant, anume: un motor asincron absoarbe o putere activă maximă când în rotor componentele: activă și reactivă ale curentului sunt egale. În ceea ce privește statorul se constată că unghiul φ1 corespunzător acestei situații este φ1>45ș sau cosφ1< 22 . Puterea activă maximă este . Tot din diagrama cercului
Maşini electrice/Vol. 3. : Maşina asincronă by Alecsandru Simion () [Corola-publishinghouse/Science/1660_a_2996]