Tehnologie Afaceri Scoala Didactica Legislatie Familie

Acasa » tehnologie » electronica electricitate
Motoare de curent alternativ

Motoare de curent alternativ

MOTOARE DE CURENT ALTERNATIV

Acestea transforma energia electrica de curent alternativ in energie me­canica de rotatie. Motoarele de curent alternativ sint, de regula, trifazate. Se executa si motoare de curent alternativ monofazate pentru puteri mici care sint folosite in special in aparatele electrocasnice (aspiratoare, masini de spalat, masini de gaurit etc.).

Motoarele de curent alternativ trifazate se executa, din punctul de ve­dere al puterii nominale, intr-o gama larga, de la 60 W la 132 kW.

In cazul acestor motoare este valorificat efectul curentului electric al­ternativ ce trece printr-o bobina, in cazul in care printr-o bobina trece un curent continuu, acesta se transforma intr-un electromagnet, datorita efec­tului magnetic al curentului electric.

Polii acestui electromagnet ( N-S ) au aceeasi pozitie in timp daca sensul curentului ramane acelasi, in cazul in care aceeasi bobina este parcursa de curent alternativ, al carui sens se schimba de 100 de ori intr-o secunda si polii N-S isi vor schimba pozitia intre ei de acelasi numar de ori. Aceasta modificare poate fi realizata cu un elec­tromagnet permanent daca este rotit cu o turatie de 3 000 rot/min.

Motoarele de curent alternativ trifazate au trei astfel de bobinaje mon­tate simetric pe circumferinta masinii. Ele sint parcurse de curenti egali in valoare absoluta, dar defazati intre ei cu 120° :

  i₁ = I cos ωt ;

i₂ = I cos ωt -

i₃ = I cos ωt - 2∙

acesti curenti vor produce un camp magnetic a carui axa se roteste in sensul succesiunii fazelor cu turatia :

 

n₀ =

unde f este frecventa tensiunii retelei de alimentare, iar p este numarul de perechi de poli ai infasurarii.

De aceea, campul magnetic creat poarta numele de camp magnetic invartitor (desi bobinajele nu-si modifica pozitia). Acesta este un camp magnetic variabil si are ca efecte inducerea unei t.e.m. si crearea unui curent electric intr-un circuit inchis, daca liniile de camp trec prin acesta si actionarea cu o forta (forta electromagnetica) asupra unui curent electric ce trece prin acest camp.

In cazul motoarelor de curent alternativ trifazate statorul (inductorul) produce campul magnetic invartitor.

Campul magnetic al statorului are rolul:

de a stabili un curent electric in rotor, daca bobinajul acestuia se afla in circuit inchis, in acelasi timp, campul magnetic actioneaza asupra acestui curent cu forte ce formeaza cupluri de acelasi sens, producand rotatia ;

de a actiona asupra curentului continuu din rotor cand acesta este
datorat unei surse exterioare si nu fenomenului de inductie.

In primul caz turatia motorului (n_n) este mai mica decit turatia cimpului magnetic invirtitor (n₀), altfel efectul inductiei ar fi anulat. Motoarele se numesc asincrone. In al doilea caz turatiile rotorului si campului magnetic invartitor sant egale si motoarele se numesc sincrone.

a. Motoare asincrone

. Constructie. Sant formate din urmatoarele parti principale : statorul, rotorul, scuturile si lagarele.

Statorul cu rolul de a produce cimpul magnetic invirtitor. Este format din carcasa, pachetul de tole si infasurarea statorului.

Carcasa se executa din fonta sau otel. Pentru motoarele mici aceasta este confectionata dintr-un aliaj de aluminiu. Carcasa este prevazuta fie cu fante necesare circulatiei aerului pentru racirea masinii, fie cu nervuri exte­rioare pentru a mari suprafata de schimb termic cu mediul inconjurator.

Pachetul de tole este de forma cilindrica, cu crestaturi la partea inferioara si este fixat de carcasa. Tolele se executa din tabla din otel cu grosimea de 0,5 mm.

Infasurarea statorului este executata din conductoare electrice din cupru sau aluminiu, izolate si montate in crestaturile pachetului de tole. Infasu­rarea este trifazata. Capetele infasurarii statorului sant scoase in exteriorul carcasei si legate la cutia de borne. Acestea sant in numar de sase si cores­pund inceputurilor ( U₁ , V₁, W₁ ) si sfarsiturilor (U₂, V₂, W₂) celor trei bobinaje ale infasurarii trifazate (fig. 3 ). Infasurarile statorului (sau fazele moto­rului) se pot lega in doua moduri la reteaua trifazata :

in stea bornele U₂, V₂ si W₂ sant scurtcircuitate in cutia de borne.
Reteaua de alimentare se leaga la bornele U₁ , V₁, W₁ . In felul acesta pe o faza a motorului se aplica tensiunea de faza (U_f = 220 V) a retelei (fig. 4, a) ;

in triunghi sfirsitui primei infasurari (U₂) se leaga la inceputul celei de-a doua infasurari (V₁) etc. (fig. 4, b), in acest fel, tensiunea pe o faza a motorului este tensiunea de linie a retelei (U = 380 V) (fig. 4, b). In cutia de borne (fig. 3, b) sfirsiturile infasurarilor sant scoase decalat, pentru a permite o scurtcircuitare simpla a bornelor : U₁ - W₂ ; V - U₂ si W - V₂ .

Fig. 3. Cutia de borne pentru motor

a - conexiune in stea ; b - conexiune in triunghi.

Fig. 4. Legarea fazelor unui motor la retea :

a - conexiune in stea ; b - conexiune in triunghi.

Rotorul (sau indusul masinii), in care se stabileste prin inductie curent electric, este rotit, asa cum s-a aratat, datorita interactiunii dintre cimpul magnetic invirtitor si acest curent.

Motoarele asincrone se executa, din punctul de vedere al rotorului, in doua variante constructive : cu rotorul in scurtcircuit (motoare cu colivie) si cu rotorul bobinat si cu inele colectoare (motoare cu inele).

Rotorul in scurtcircuit cuprinde arborele rotorului, pachetul de tole si infasurarea in scurtcircuit:

arborele este executat din otel si are rolul de a transmite la un capat energia mecanica de rotatie. Pe el se gasesc montate celelalte parti com­ ponente ale rotorului ;

pachetul de tole este de forma cilindrica, cu crestaturile la partea ex­terioara. Tolele se executa din tabla de otel cu grosimea de 0,5 mm.

infasurarea in scurtcircuit este montata pe pachetul de tole in cres­taturile acestuia si se executa din bare de cupru sau aluminiu.

Capetele barelor sint scurtcircuitate prin intermediul a doua inele, an­samblul infasurarii avind aspectul unei colivii ( fig. 5. ).

Motorul se numeste motor cu colivie.

Rotorul bobinat si cu inele colectoare cuprinde arborele, pachetul de tole (cu crestaturi la exterior), infasurarea rotorului si inelele colectoare (arbo­rele si pachetul de tole au rolurile cunoscute, existind numai mici diferente constructive fata de rotorul in colivie) :

-infasurarea rotorului este numai trifazata, in conexiune stea. Ca­petele libere ale infasurarilor se leaga la inelele colectoare, in numar de trei, infasurarea se executa din conducte de bobinaj din cupru sau aluminiu si se monteaza in crestaturile pachetului de tole;

inelele colectoare sint executate din bronz ,sau alama, sant izolate intre ele si fixate pe arborele rotorului prin intermediul unui butuc izolant. Pe inelele colectoare preseaza periile din grafit.

periile (numai pentru motoarele cu inele colectoare) au rolul de a face legatura intre fazele rotorului si cutia de borne a rotorului. Ele preseaza pe inelele colectoare printr-un sistem de portperii ;

cutia de borne a rotorului (numai pentru motoarele cu inele colec­toare) este separata de cutia de borne a statorului. Rotorul cu inele are trei borne corespunzatoare celor trei infasurari rotorice in conexiune stea. La aceste borne se leaga reostatul de pornire sau de reglare a turatiei. Pe arbo­rele rotorului se mai gaseste montat un ventilator pentru racirea masinii.

. Marimile nominale ale unui motor asincron sant inscrise pe placuta lui.

Puterea nominala ( P_n , in W sau kW ) reprezinta puterea mecanica utila la arborele motorului.

Tensiunea nominala ( U , in V ) este tensiunea pentru care a fost construita masina.

Curentul nominal ( I_n , in A ) este curentul absorbit de la retea, cores­punzator puterii si tensiunii nominale.

Turatia nominala (n_n , in rot/min) este turatia arborelui rotorului (arbo­rele motorului). Aceasta este mai mica decit cea a cimpului magnetic invir­titor n₀ .

Fig. 5. Infasurarea rotorica in colivie simpla

Observatie. Raportul subunitar

  s = = 1 - ,

unde n este turatia rotorului, se numeste alunecare. Ea depinde, intre altele, de rezistenta roto­rului si de cuplul electromagnetic.

Din relatiile ( 3 ) si ( 4 ) rezulta :

n - ( 1 - s ) = ( 1- s ) .

Se observa ca atunci cind motorul porneste, deci n = O, alunecarea este s = l, iar cind s-ar ajunge la n = n_o s = 0. intre alunecarea s si cuplul mecanic util la arbore exista o legatura, aratata grafic in figura 6. Aceasta se numeste caracteristica mecanica a motorului asincron M = f(s). Cand s = l (la pornire) cuplul masinii are valoarea Mp - numita cuplul de pornire. Cuplul motorului este maxim M_K pentru o valoare critica a alunecarii s_k . Regimurile de functio­nare normale ale motorului asincron sint pentru valori ale alunecarii foarte mici, punctul de functionare aflindu-se pe portiunea AB a graficului M = f(s) din figura 6. Pozitia punctelor de functionare depinde de momentul rezistent, adica momentul mecanic solicitat de masina pe care motorul o antreneaza (pompa, ventilator etc.). Momentul nominal corespunde la apro­ximativ jumatate din momentul maxim (punctul A).

Factorul de putere (cos φ) reprezinta valoarea cosinusului unghiului de defazaj dintre tensiunea retelei si curentul prin statorul motorului. Pe placuta motorului este indicata valoarea factorului de putere in regim nominal, in alt regim factorul de putere se modifica.

Randamentul reprezinta raportul dat de relatia ( 1 ). Pe placuta motorului este dat randamentul pentru regimul nominal al acestuia. Daca motorul se supraancarca randamentul creste, iar daca motorul este subancarcat randamentul scade. Supraancarcarea apare atunci cand momentul rezistent - cerut la arborele motorului - este rnai mare decit momentul nominal. Subancarcarea corespunde situatiei inverse.

Curentul de pornire (I_v) este curentul absorbit de la retea pentru por­nirea motorului in regim nominal. Se da prin indicarea raportului :

Kp = .

Fig. 6. Caracteristica mecanica a motorului asincron M=f(s).

In cazul motoarelor asincrone acest raport are valori: K_p = 4,0-7,5 pentru puteri intre 60 W si 132 kW. Motoarele mici (pina la 11 kW) au ra­portul K_p = 4 7, iar motoarele de la 11 kW la 132 kW au raportul K_v = = 5,5-7,5, acesta depinzind si de turatia motorului.

. Pornirea motoarelor asincrone, in cazul motoarelor mici, cu puteri pina la 11 kW, la care I_n este mic, curentul de pornire este suportat relativ usor de retea si motor. Aceste motoare se pornesc prin legare directa la re­tea, fazele R, S, T ale retelei legindu-se la bornele U₁, V₁, W_1: ale motorului din cutia de borne a acestuia. Schema electrica pentru o astfel de legare este aratata in figura 7.

Pentru motoarele peste 11 kW (si chiar mai mici atunci cind se doreste in mod special) este necesar a se porni motorul luindu-se masuri de limitare a curentului de pornire. Metodele cele mai utilizate sint :

pornirea in stea-triunghi;

pornirea  cu reostat legat la infasurarile rotorului, numai pentru motoarele cu inele colectoare.

Pornirea stea-triunghi este cel mai des utilizata dintre metodele de mai sus si are drept scop reducerea curentului de pornire prin micsorarea ten­siunii de alimentare pe faza statorului de la 380 V la 220 V. Deoarece si cu­plul de pornire al motorului scade, pentru ca pornirea sa aiba loc este nece­sar ca acesta sa ramana totusi mai mare decat cuplul rezistent.

Pentru pornirea stea-triunghi legaturile electrice se fac ca in figura 8. Prin intermediul unor conducte electrice (4), bornele motorului se aduc la un grup de trei intreruptoare unde infasurarile statorice se conecteaza intai in stea si dupa un timp, in care pornirea s-a terminat, se conecteaza in triunghi,functioneaza in acest fel in continuare.

Prin intreruptorul 3 bornele U₂, V₂ si W₂ se scurtcircuiteaza asigurand conexiunea in stea a motorului, iar intreruptorul 2 asigura urmatoarele legaturi electrice : W₂ cu U₁ , V₂ cu W₁

si U₂ cu V₁ facind conexiunea in triunghi a motorului. La pornire cele trei intreruptoare se actioneaza in ordinea urmatoare :

se inchide 3 si se asigura legatura in stea ;

se inchide 1 si motorul porneste legat in stea cu tensiunea pe faza infasurarii de 220V;

in tot acest timp intreruptorul 2 sta deschis ;

dupa terminarea pornirii se deschide 3 si rotorul continua rotatia datorita inertiei;

se inchide 2 si motorul se leaga in triunghi, pe o infasurare statorica aplicindu-se acum tensiunea de 380 V. Aceste manevre se pot executa manual sau automat, utiliziudu-se un sistem de comanda adecvat. Prin pornirea in stea-triunghi curentul de pornire absorbit de la retea se reduce de trei ori.

Pornirea cu reostat se aplica numai motoarelor asincrone cu inele colec­toare. Schema de legare a motorului la retea si a reostatului la bornele roto­rului este data in figura 9. La pune­rea motorului sub tensiune reostatul are cursorul pe bornele 0. Astfel, in­treaga rezistenta a reostatului se afla in serie cu infasurarea rotorului, in acest fel se diminueaza curentul de pornire in conditiile unui cuplu ridicat. Reostatul trebuie sa fie dimensionat pentru motorul respectiv, in caz con­trar cuplul de pornire scade si motorul poate sa nu porneasca (daca nu se de­paseste cuplu rezistent). Pe masura ce turatia rotorului creste cursorul se de­plaseaza catre bornele l cind scoate complet din circuit reostatul si scurt­circuiteaza inelele colectoare ale infa­surarii rotorice.

. Reglarea turatiei motoarelor asincrone. Din relatia ( 5 ) rezulta ca turatia depinde de frecventa (f), de numarul de perechi de poli (p) si de alunecare (s). Alunecarea (s) depinde de cuplul motor (fig. 6.) care trebuie sa fie egal cu cuplul rezistent, adica cu­plul cerut de utilajul antrenat. Daca acest cuplu este variabil in timpul functionarii si cuplul motorului se va modifica, pentru a se pastra egalitatea, in felul acesta punctul de functionare al motorului pe caracteristica meca­nica (fig. 6.) va fi diferit in timp.

Fig. 6. Schema de legare la retea a unui motor asincron

cu inele colectoare cu reostat de pornire

Deci alunecarea motorului si turatia sa sant variabile in timp, in con­ditiile in care cuplul rezistent nu este constant. Rezulta ca motoarele asin­crone isi autoregleaza turatia in functie de cuplul rezistent, cerut de utilajul antrenat. De aceea, de regula, nu este necesara o reglare a turatiei moto­rului. Daca totusi este necesara o modificare importanta a turatiei se poate actiona asupra frecventei, numarului de poli si chiar a alunecarii, dar nu­mai in cazul motoarelor cu inele colectoare.

Reglarea turatiei prin variatia frecventei se face utilizinduse genera­toare speciale cu frecventa variabila. Permit o reglare continua a turatiei, dar metoda este scumpa si se adopta numai in cazuri deosebite. Ea se aplica numai motoarelor in scurtcircuit.

Reglarea turatiei prin schimbarea numarului de poli se face utilizindu-se comutatoarele speciale la care sint legate prize din infasurarea statorului. Aceasta este special realizata pentru a se putea modifica conexiunile inte­rioare. Se utilizeaza numai la motoarele cu rotorul in colivie. Se pot obtine mai multe trepte de turatie.

Reglarea turatiei prin variatia alunecarii se poate aplica numai la mo­toarele cu inele colectoare. Se realizeaza prin legarea in serie cu infasurarile rotorului a unei rezistente, care poate fi cea a reostatului de pornire (v. fig. 9.). Dupa pornire cursorul se afla pe pozitia l si motorul are turatia nominala. Pentru a micsora turatia se coboara cursorul spre pozitia 0. Deoarece aceasta reglare are loc cu pierderi de putere (datorita rezistentelor suplimentare) randamentul motorului scade. Metoda este folosita cu destula eficienta pen­tru scaderi de turatie cu 10-15% din turatia nominala. Se admit scaderi si mai mari de turatie, dar numai in situatiile in care acestea sant de scurta durata.

Schimbarea sensului de rotatie se realizeaza prin schimbarea legaturilor intre doua faze. In loc de a se realiza conexiunea normala (faza R - borna U₁; S-V₁ si T-W₁) se va realiza de exemplu conexiunea R- V_{1 ,} S -U₁ si T W

b. Motoare sincrone

Motoarele sincrone sant motoarele care au viteza de rotatie a rotorului egala cu viteza campului magnetic invartitor.

. Constructie. Au urmatoarele parti principale :

Statorul este format din : carcasa, pachetul de tole si infasurarea statorica. Are aceeasi constructie cu a statorului motorului asincron.

Rotorul  este format din :

arbore, executat din otel cu rolul cunoscut de la motorul asincron ;

infasurarea rotorului, numita si infasurare de excitatie, este legata la doua inele colectoare, fixate pe rotor printr-un butuc izolant. Prin inter­mediul inelelor colectoare se alimenteaza cu curent continuu infasurarea rotorica. Infasurarea rotorica se afla fixata fie pe un pachet de tole sau otel masiv cu crestaturi la exterior in care caz motorul se numeste cu rotorul cu poli inecati (fig. 10 ), fie pe poli executati din tole sau otel masiv si fixati pe un butuc de arbore, in care caz motorul se numeste cu rotorul cu poli aparenti (fig. 11 ). Motoarele cu poli inecati se construiesc pentru turatii mari, iar cele cu polii aparenti pentru turatii mici;

- periile si sistemul portperii, cu rolul de a asigura legatura electrica intre infasurarea de excitatie (a rotorului) si sursa de curent continuu. Aceasta sursa este un generator de curent continuu si se numeste excitatoare.

Fig. 10.  Schita motorului sincron cu poli inecati

1- statorul ; 2- bornele infasurarii statorice; 3- rotorul cu poli inecati

infasurarea rotorului inelele colectoare ; 6- periile ;

7- sursa de curent pentru infasurarea rotorului .

Fig. 11.  Schita motorului sincron cu poli aparenti

1- statorul ; 2- bornele infasurarii statorice; 3- rotorul cu poli aparenti

infasurarea rotorului inelele colectoare ; 6- periile ;

7- sursa de curent pentru infasurarea rotorului .

Schema de legare electrica a unui motor sincron trifazat este data in figura 12. Statorul este alimentat cu curent alternativ trifazat, ce creeaza campul magnetic invartitor. Infasurarea din rotor este alimentata cu curent continuu de la o sursa separata (excitatoarc). Interactiunea dintre campul magnetic invartitor si curentul electric din rotor duce la aparitia unor cu­pluri de forte ce provoaca rotatia rotorului. Acesta este rotit cu aceeasi tu­ratie cu a campului magnetic invartitor, deci alunecarea este s == 0. Din acest motiv motoarele sincrone au turatia constanta si ea nu poate fi modificata. Motoarele sincrone se executa in general de puteri mari si foarte mari : 100 kW-l 600 kW cu utilizare in antrenarea utilajelor grele ce necesita tu­ratie constanta (cuptoare rotative etc.) si nu au variatii mari ale cuplului rezistent.

Se executa de asemenea si motoare sincrone de mica putere pentru antrenarea mecanismelor de ceasuri etc. Motoarele sincrone au o constructie mai complicata si dezavantajul ca turatia rotorului nu poate fi reglata. Au in schimb un mare avantaj si anume ca pot functiona cu curent (in sta­tor) cu factor de putere cos φ = l sau chiar capacitiv. In acest fel ele sant receptoare ce permit imbunatatirea factorului de putere al retelelor de curent alternativ din care sant alimentate. Pentru a functiona in acest fel este necesar ca motoarele sincrone sa fie supraexcitate. Daca i_e este curentul de excitatie pentru o functionare a motorului cu un factor de putere cos φ l, atunci:

o functionare cu un curent de excitatie mai mare decat i_e conduce la un factor de putere capacitiv (curentul din stator este defazat inaintea tensiunii retelei de alimentare) si motorul functioneaza supraexcitat;

o functionare cu un curent de excitatie mai mic decit i_e conduce la un factor de putere inductiv (curentul din stator este defazat in urma ten­siunii retelei de alimentare, la fel ca la motoarele asincrone) si motorul func­tioneaza subexcilat.

Fig. 12. Schema de legare la retea a unui motor sincron trifazat

. Pornirea motoarelor sincrone. Motoarele sincrone produc cuplu de rotatie numai la turatia de sincronism. De aceea ele nu pot porni singure. Metodele prin care se poate porni un motor sincron sant:

Pornirea cu un motor auxiliar, cu turatie reglabila si cuplat la arborele motorului sincron. Acesta poate fi chiar excitatoarea motorului sincron. Pornirea motorului sincron este bine sa se faca in gol pentru a se limita pu­terea motorului auxiliar.

Pornirea in asincron, ceea ce presupune :

legarea in scurtcircuit a rotorului, de regula pe o rezistenta pentru a limita t.e.m. indusa, infasurarea rotorului nu se lasa deschisa pentru ca t.e.m. indusa capata valori foarte mari, ce ar putea duce la strapungere.De cele mai multe ori in rotor se monteaza o colivie speciala, cu rol numai la pornirea motorului in regim de motor asincron ;

se leaga statorul la retea si motorul porneste la fel ca un motor asin­cron. Motorul porneste si turatia lui creste pana la aproximativ 95 %  din turatia  campului invarlitor ;

se excita rotorul prin cuplarea excitatoarei si rotorul intra in sin­cronism.

Daca turatia rotorului scade, se intrerupe excitatia si se reia pornirea in asincron, urmata.de o noua cuplare a excitatiei pana cand se intra in sin­cronism. De regula, aceste manevre nu se executa manual, ci automat, ele asigurand pornirea corecta a motorului sincron.

2. ACTIONAREA ELECTRICA A LAMINOARELOR

Actionarea laminoarelor este una dintre cele mai importante aplicatii ale electrotehnicii in industria siderurgica si metalurgica. Regimul de lucru al laminoarelor pretinde masinilor electrice conditii de functionare dificile. Principalele caracteristici de lucru ale unui laminor sant: puteri de actionare mari, ajungand pana la 10 MW; viteze de rotatie de 30 - 100 rot/min; variatii mari de cuplu datorate trecerii de la functionarea in gol la functionarea in sarcina; reglaj in limite mari al vitezei si schimbarea brusca a sensului de rotatie la laminoarele reversibile, cu franare si accelerare rapida. Regimul de lucru al laminoarelor difera mult in cadrul acestor caracteristici generale si actionarile electrice corespunzatoare vor fi de asemenea diferite.

Actionarile electrice ale laminoarelor se clasifica astfel:

actionari reversibile cu sau fara volant, folosind motoare de c. c. alimentate prin sistemul generator-motor sau de la redresoare;

actionari nereversibile cu volant pentru varfuri de sarcina folosind: motoare asincrone si regulatoare de alunecare; motoare asincrone in cascada cu masini cu colector; motoare de c. c. alimentate prin grupuri convertizoare sau redresoare;

actionari nereversibile cu reglare de viteza folosind: grupuri generator-motor; motoare asincrone cu regulatoare de alunecare sau in cascada cu re­dresoare ;

actionari nereversibile fara reglare de viteza folosind motoare sincrone si asincrone.

Regimul de lucru al laminoarelor determina si conditiile pe care trebuie sa le indeplineasca actionarea electrica. Cele mai raspandite sant laminoarele nereversibile, actionate de obicei de motoare sincrone si asincrone. Din aceasta clasa fac parte laminoarele continue pentru semifabricarea sarmei, pentru laminarea la rece a benzilor inguste, perforatoare etc., in care metalul se gaseste in cilindrii de laminare un timp mai indelungat decat pauza.

Laminoarele reversibile sant caracterizate prin schimbarea sensului de rotatie al cilindrilor dupa fiecare trecere. Din aceasta clasa fac parte laminoa­rele mari degrosiere (bluminguri si slabinguri), laminoarele duo pentru table groase, pentru laminarea la rece a tabelelor groase si altele.

La alegerea puterii motorului pentru actionarea unui laminor se porneste de la ecuatia de echilibru a cuplurilor. Cuplul M_m dezvoltat de motorul de actionare trebuie sa invinga cuplul static M_s si cuplul dinamic M _din al fortelor de inertie,

M_m=M_s+ M _{din .}

La rotirea in gol, cuplul static M_s este egal cu cuplul M₀ de functionare in gol, determinat in principal de fortele de frecare din lagarele principale ale laminorului (cilindrii de laminare, axele principale etc.). La laminarea metalulului, cuplul static creste considerabil datorita cuplului de laminare necesar pentru deformarea metalului si invingerea fortelor de frecare dintre metalul laminat si suprafata cilindrilor. De asemenea, la transmiterea cuplu­rilor pentru laminare, fortele de frecare din paliere si din sistemul de transmisie cresc. Pentru construirea diagramei de sarcina necesara la determinarea puterii motorului de laminor trebuie sa se urmareasca graficul de variatie al cuplului static in functie de timp, cuprinzand duratele trecerilor si ale pauzelor, in figura 13. s-au reprezentat cele mai caracteristice diagrame de sarcina pentru diferite laminoare.

Fig. 13. Diagrame de sarcina pentru :

a-laminor continuu cu actionare individuala cu o singura trecere ;

b-laminor cu 5 treceri si o caja

c-laminor continuu cu actionare in grup la laminarea simultana a benzii in 5 caje ;

d-cu laminarea simultana in mai multe treceri

Pentru actionarea unui laminor rereversibil, daca nu este necesar reglajul vitezei, se folosesc motoare sincrone sau asincrone. De preferinta se folosesc motoare sincrone deoarece acestea permit imbunatatirea factorului de putere. Motoarele sincrone sant prevazute in acest caz cu pornire in asincron realizandu-se in acest fel micsorarea curentului la pornire. Pentru motoarele de puteri mici se foloseste pornirea directa, iar la motoarele de puteri mari se foloseste pornirea prin reactor sau prin autotransformator. In figura 14 s-a reprezentat schema de comanda a circuitelor de excitatie la pornirea directa a unui motor sincron, infasurarea de excitatie a motorului sincron M S este conectata direct cu indusul excitatoarei montate pe axul motorului sincron.

Excitatoarea alimenteaza si circuitele de comanda. La pornire, infasurarea de excitatie a motorului sincron se inchide pe o rezistenta de descarcare RD, prin contactul normal inchis al contactorului de excitatie M. In derivatie cu o parte din rezistenta de descarcare RD este co­nectata bobina releului de excitatie RAE. Simultan cu aplicarea tensiunii la bornele statorului motorului, releul RAE deschide contactul sau normal in­chis din circuitul bobinei contactorului M. Releul RAE de tip electromagnetic este conectat printr-un redresor. Odata cu accelerarea motorului, tensiunea la bornele indusului excitatoarei creste si la o anumita tensiune actioneaza re­leele 1RT si 2 R T. Astfel, releul 2RT inchide contactul sau normal deschis din circuitul bobinei contactorului M, se deschide apoi contactul normal inchis al releului 1RT si acesta se inchide din nou. Releele 1RT si 2RT evita o conectare inainte de timp a contactorului de excitatie. Odata cu marirea vitezei motorului, tensiunea electromotoare a rotorului si frecventa acestuia scad, ducand la reducerea tensiunii aplicate releului RAE.

Cind motorul atinge 95 - 98% din viteza de sincronism, releul RAE isi elibereaza armatura, se inchide contactul sau normal inchis si se inchide circuitul bobinei contactorului M, care conecteaza infasurarea de excitatie a motorului in circuitul indusului excitatoarei. Totodata, contactul normal inchis M intrerupe circuitul rezistentei de descarcare. Contactorul M are o constructie speciala, care asigura functionarea contactelor astfel ca infasu­rarea de excitatie sa se conecteze la excitatoare mai inainte de intreruperea circuitului de descarcare. La intreruperea excitatiei se conecteaza in prealabil rezistenta de descarcare si abia ulterior se deconecteaza infasurarea de exci­tatie de la excitatoare.

In acest, fel circuitul infasurarii de excitatie nu se intrerupe. Excitat integral, motorul intra in sincronism. Protectia impotriva reducerii sau anularii curentului de excitatie este realizata de releul RIC care deconecteaza intreruptorul de linie si contactorul de excitatie. Pentru evitarea supraincalzirii infasurarii de pornire in cazul pornirii prelungite, se utilizeaza un releu de pornire pentru controlul timpului de pornire. Pentru durate mari de pornire se folosesc fie mai multe relee cu declansare succesiva, fie relee de programare care permit obtinerea temporizarii.

Schemele de comanda ale motoarelor sincrone pentru actionarea laminoarelor sant prevazute cu posibilitatea inversarii sensului de rotatie in caz de avarie. Aceasta se realizeaza printr-un intreruptor de linie separat, care pune sub tensiune motorul fara a-l excita la inversare, regimul de functionare fiind in acest caz asincron. Pentru a evita supraancarcarea coliviei de pornire a motorului, regulile de exploatare tehnica a laminoarelor prevad ca in regim asincron, la functionare in sens invers, durata maxima este de 30 - 40 s.

In afara de laminorul propriu-zis, o sectie moderna de laminoare este echipata cu mecanisme care indeplinesc functiuni variate, in functie de regimul de lucru, actionarile mecanismelor auxiliare sant:

cu regim de lunga durata (foarfecele cu discuri, ferastraiele, masinile de indreptat etc.) care folosesc de obicei motoare asincrone in scurtcircuit; cu regim de lucru de scurta durata (opritoare, mecanisme de deplasare a ferastraielor etc.)

-cu regim intermitent (transportoare, mese basculante, manipulatoare etc.).

In alegerea curentului pentru mecanismele auxiliare se tine cont de considerente tehnico-economice. Motoarele de c. c. se utilizeaza daca e necesara reglarea vitezei in limite largi si in cazul franarilor frecvente. Pentru mecanismele cu regim intens de functionare, avind 1200 - 1500 de conectari pe ora si suprasarcini mari in timpul functionarii, se utilizeaza grupuri generator-motor cu automatizare prin amplidina. Se folosesc si motoare de c. c. cu excitatie mixta care datorita caracteristicii rigide asigura o oprire mai precisa a mecanismelor.

In majoritatea lor, mecanismele auxiliare sint actionate cu motoare asin­crone cu rotor bobinat sau in scurtcircuit. Caile cu role servesc la deplasarea materialului in timpul laminarii si ele pot fi actionate individual sau in grup. La actionarea in grup, se foloseste un motor comun, transmisia de la acesta la role efectuindu-se printr-un arbore de transmisie si printr-un angrenaj de roti dintate conice. Pentru actionarea in grup a cailor cu role se folosesc motoare de c. c. cu excitatie mixta, daca este necesar un reglaj in limite largi a vitezei, sau motoare asincrone, cand nu e necesar un reglaj important al vitezei. La caile cu role ale laminoarelor degrosisoare, care functioneaza intr-un regim deosebit de intens, se folosesc grupuri generator-motor. Uneori se utilizeaza actionarea cu doua motoare, care au avantajul reducerii gabaritelor si asigura functionarea in cazul ca unul din motoare este avariat. Cele doua motoare se conecteaza de obicei in serie, asigurindu-se astfel o repartitie uniforma a sar­cinii si o reducere a pierderilor in rezistentele de pornire. La actionarile indi­viduale, fiecare rola este actionata de un motor separat.

Actionarea individuala elimina transmisiile, iefteneste constructia caii cu role si permite asezarea caii nu numai in linie dreapta, ci si in linie curba. Daca motorul uneia dintre role este avariat, rola respectiva functioneaza in gol si aceasta nu influenteaza functionarea in ansamblu a caii. Rolele sint actionate de motoare in scurt­circuit si daca este necesar reglajul vitezei, motorul se alimenteaza de la un convertizor de frecventa. Mecanismul de reglare a suruburilor de presiune serveste la obtinerea unei distante variabile intre cilindrii de laminare la laminoarele de tabla si degrosisoare. La laminoarele de putere mare, mecanismul de reglare a suruburilor de presiune este comandat prin grup generator-motor. Daca comanda se face cu relee si contactoare, se prevede in schema un releu special pentru limitarea cuplului. Bobina acestui releu se conecteaza in serie cu circuitul indusului motorului. La o anumita suprasarcina releul intervine si introduce in indusul motorului o rezistenta de limitare a curentului. Manipulatoarele si rasturnatoarele servesc la dirijarea piesei care se lamineaza in calibrul respectiv al cilindrului. Actionarea acestora se face cu motoare de c. c. cu excitatie mixta si serie. Schemele de comanda permit franarea dinamica dublata de o franare mecanica. Mesele basculante servesc la deplasarea meta­lului in directie verticala, la laminarea intr-un laminor cu trei cilindri. Schema cinematica cuprinde si un reductor cu un mecanism cu biela. Datorita transmisiei prin biela caracterizata printr-un cuplu variabil cu unghiul de rotatie a bielei, motorul functioneaza cu sarcina variabila. Mesele basculante sint actionate cu motoare de c. c. cu excitatie mixta sau serie. Ferastraiele de taiat la cald sant prevazute cu disc dintat si servesc la taierea profilelor. Festrastraiele mari sant actionate prin sistem generator-motor cu automatizare prin amplidina. Avansul discului de taiere este realizat automat in functie de sarcina motorului de actionare.

In figura 15 s-a reprezentat schema cinematica a unui ferastrau cu sanie, cu doua dis­curi.

Fig. 15 Schema cinematica a unui fierastrau cu sanie

Discurile sant actionate de mo­torul 1 si fiindca nu necesita reglajul vitezei acesta este de tipul asincron. Avansul ferastraului este realizat de motorul 2 care prin reductorul 3 transmite rotatia la cremaliera 4 , situata sub sanie. Foarfecele utili­zate in sectiile de laminoare pot taia banda de metal fixa sau in miscare. Foarfecele care taie banda fixa sant actionate de un motor asincron cu rotorul bobinat, care functioneaza continuu. Foarfecele care taie banda de metal mobila executa taierea cand banda iese din caja si sant actionate de motoare de c.c. cu excitatie derivatie.

Consumurile de energie electrica variaza in limite largi, dupa tipul instalatiei, dupa tempe­ratura de incalzire a metalului si dupa gradul de incarcare a utilajului. La aceste consumuri, care se refera numai la actionarile principale si la cele ale mecanis­melor auxiliare, mai trebuie adaugate 10-20 kWh/t reprezentind consumul macaralelor si al utilajelor cuptoarelor.

.com	Copyright © 2024 - Toate drepturile rezervate. Toate documentele au caracter informativ cu scop educational.