FENOMENE ELECTROMAGNETICE IN MASINA ASINCRONA

FENOMENE ELECTROMAGNETICE IN MASINA ASINCRONA

Masina asincrona

Masina asincrona este o masina de curent alternate, cu camp magnetic invartitor, alk carei rotor are turatia diferita de cea sincrona(a campului invartitor), dependenta de caracteristica mecanica (cuplu-turatie) a dispozlui cu care este cuplat.

Ca motor electric , in stadiul actual al tehnicii, este cea mai raspandita masina electrica. Datorita simplitatii constructive, pretului de cost relative redus, randamentului ridicat , robustetei si sigurantei in functionare, motorul asincron fara collector, cu rotorul in scurtcircuit si cu rotorul bobinat (cu inele de contact si reostat), este larg raspandit in industrie pentru actionari la divere puteri.

Elemente constructive

Masina asincrona este formata din doua parti principale : una fixa , statorul si alta mobile, rotorul.

Statorul este compus din carca, scuturi si miez statoric confectionat din tole de otel electrotehni de forma cilindrica cu crestaturi interioare in care se situeaza infasurarile statorului.

Rotorul este compus din miez rotoric de forma cilindrica alcatuit din tole de otel electrotehnic asamblate pe arbore si prevazute cu crestaturi periferice pentru situarea infasurarii rotorice. Pe arboreal tororic se mai afla ventilatorul, iar la motoarele cu rotorul bobinat, inelele colectoare. Dupa felul infasurarilor, rotoarele sant in scurtcircuit (de executimala - cu simpla colivie, cu bare inalte si cu dubla colivie) sau sunt bobinate cu infasurari trifazate ce pot fi conectate prin intermediul inelelor si al periilor la reostatul de pornire sau de reglaj al turatiei.

Infasurarile statorului masinii asincrone sant compuse din bobine cu laturi active situate in crestaturi.

O bobina este formata din mai multe spire ce pot alcatui sectiuni conectate in serie intre cele doua capete ( de inceput si de sfarsit ) ale sale.

Distanta dintre cele doua laturi active ale une bobine exprimata prin numarul de crestaturi se numeste pasul bobinei. Fiecare faza a infasurarii este alcatuita din mai multe bobine repartizate in crestaturi. Pentru miezul statoric al unei masini trifazate , cu o pereche de poli magnetici , avand in total 12 crestaturi , rezulta un numar de crestaturi pe pol si faza.

Masinile trifazate cu (numar intreg ) de perechi de poli poseda sisteme trifazate de bobinaje situate succesiv in crestaturile sale. Decalajul dintre axele fazelor successive scade atunci de fiind egal cu radiani. Bobinajele componente ale fazelor corespunzatoare (cu acelasi nume ) se conec in series au in derivatie.

Sensurile curentilor sistemului trifazat simetric din infasurari au fost marcate pentru momentul cand intensitatea curentului din faza A - X este maxima.

Repartizarea bobinelor une faze in mai multe crestaturi prezinta unele avantaje importante: o mai buna racier a infasurarilor, campuri magnetice cu repartitie spatiala mai apropiata de forma sinusoidala si eliminarea partiala sau totala a unor armonice din tensiunea electromotoare a fazelor.

Avantajele sporesc prin utilizarea infasurarilor cu pas scurtat (nediametral) dispuse in doua straturi, incat in fiecare crestatura sant doua laturi active apartinand la bobine diferite ale aceleiasi faze sau ale altor faze.

Infasurarile se confectioneaza din cupru rotund pentru motoarele de mica putere si din bare late de cupru pentru puteri mari. Izolatia bobinajului intre spire si fata de peretii crestaturii depinde de valorile tensiunii, temperaturii maxime la functionarea in regim permanent (clasa de izolatie), de forma si dimensiunile crestaturii, precum si de tipul bobinajului.

Infasurarile rotorului sunt de doua feluri : bobinate si in scurtcircuit (cu colivie ).

La rotoarele bobinate se foloseste mai ales infasurarea de tip ondulat cu bobinele formate din bare de cupru cu laturile active situate in doua straturi. Schema desfasurata a fazei A-X pentru un rotor cu 12 crestaturi .

Capetele fazelor se conecteaza la cele trei inele, situate pe arborele rotorului (isolate intre ele) in contact cu periile legate galvanic la bornele de conectare ale reostatului de pornire sau de reglajul turatiei.

Pentru a micsora pierderile prin frecare si uzura periilor motoarelor cu inele si in special la cele care nu necesita reglajul turatiei sunt prevazute cu dispozitiv de scurtcircuitare a inelelor si ridicare a periilor.

Motoarele cu rotorul in scurtcircuit au circuitele rotorului in forma de colivie de veverita simpla ( din aluminiu turnat sau din bare inalte de cupru, scurtcircuitate la capete prin inele ) sau in forma de colivie dubla.

Motorul cu dubla colivie in crestaturi deschise are o colivie periferica din alama sau bronzcial cu rezistenta relative mare si reactanta de dispersie relativ mica si o colivie interioara din cupru cu rezistenta mica si reactanta relative mare. Inelele de scurtcircuitare sunt din cupru. Colivia periferica are un rol important la pornire, iar cea interioara in timpul functionarii.

Schema electrica echivalenta a circuitelor masinii asincrone

Functional, o masina asincrona este un transformator dinamic generalizat.

Infasurarile statorului (mare sau inducatoare) alimentate la tensiuni electrice sinusoidale simetrice sunt parcurse de curenti simetrici si creeaza un camp magnetic invartitor cu repartitie aproximativ sinusoidala in intrefier.

In infasurarile rotorului ( secundare sau induse) conectate in scurtcircuit sau la elemente cu impedante echilibrate se induc tensiuni electromotoare (daca viteza de rotatie este diferita de viteza campului invartitor al curentilor statornici, denumza de sincronism).

Curentii rotorici creeaza un camp magnetic invartitor propriu, denumit camp de reactie al indusului , cu viteza de rotatie fata de rotor egala cu diferenta dintre campului invartitor al curentilor statorici si viteza rotorului.

Antrenat de rotor acest camp are ta de stator, chiar viteza campului invartitor inducator al curentilor statorici.

Masina asincrona cu rotorul calat functioneaza in particular ca transformator static cu camp invartitor, putand fosita ca regulator de inductie sau ca autotransformator cu defazaj de tensiune reglabil.

La functionare ca motor, cand viteza rotorului este mai mica decat viteza de sincronism , campul invartitor exercita un cuplu electromagnetic asupra rotorului, antrenandu-l in sensul misca. La turatia de sincronism nu se mai induc teni electromotoare si deci curenti in circuitele rotorului, si cuplul electromagnetic este nul. La turatie mai mare ca cea de sincronism, impusa rotorului de un motor primar de antrenare, cuplul electromagnetic actioneaza asupra rotorului in sens opus miscarii, masina asincrona functionand ca generator electric.