INTRETINEREA SI REPARAREA MASINILOR ELECTRICE

1. Constructia masinii electrice

1.1. Generalitati

Art. 300. In constructia practica a unei masini electrice exista cinci sisteme constructive:

a)      Sistemul electric;

b)      Sistemul de izolatie;

c)      Sistemul magnetic;

d)     Sistemul mecanic;

e)      Sistemul de protectie.

Art. . Sistemul electric Este alcatuit din multitudinea contururilor ce constituie suportul tensiunilor electromotoare induse si al curentilor. Acest sistem este realizat din material conductor si in el sunt incluse infasurarile (bobinajele) masinii, elementele de conectare ale infasurarilor cu circuitele exterioare (borne) si elementele de conectare ale infasurarilor mobile cu circuitele electrice (organ colector).

Art. . Sistemul de izolatie Cuprinde materialele electroizolante folosite la izolarea intre ele a conductoarelor masinii, infasurarilor fata de miezul magnetic, tolelor miezului magnetic etc.

Art. Sistemul magnetic Constituie sediul campului magnetic necesar functionarii masinii. De regula, este alcatuit din doua armaturi cilindrice coaxiale, din material feromagnetic, separate printr-un intrefier (spatiu cu aer).

Art. 304. Sistemul mecanic. Este suportul pe care se aplica cele doua cupluri antagoniste (activ si rezistent). In acest sistem sunt incluse organele necesare transmiterii miscarii si cele de ventilatie.

Art. Sistemul de protectie. Cuprinde elementele necesare protejarii atat a masinii fata de agresiuni ale mediului cat si a persoanelor sau a mediului la defectarea masinii.

Art. 30 - (1) Se numeste masina asincrona masina de curent alternativ al carei rotor are viteza de rotatie diferita de viteza de rotatie a campului magnetic invartitor inductor. Turatia masinii asincrone depinde de sarcina.

(2) Masinile asincrone se impart in doua clase distincte:

a)      masini asincrone cu colector;

b)      masini asincrone fara colector numite obisnuit masini asincrone.

(3) Masinile asincrone se folosesc, in general, ca motoare. La bordul navelor maritime si fluviale NU VOM intalni generatoare asincrone.

(4) La motoarele asincrone se utilizeaza aproape exclusiv sistemul trifazat care prezinta marele avantaj de a produce mecanic campuri magnetice invartitoare, superioare din punct de vedere mecanic campurilor produse de curentii monofazati.

(5) Ca la orice masina electrica rotativa distingem doua parti importante:

a)      statorul;

b)      rotorul.

Art. STATORUL este format dintr-un miez cilindric din tole de otel electrotehnic de 0,5 mm grosime, izolate intre ele, prevazute cu crestaturi axiale pe partea lui interioara. In aceste crestaturi se plaseaza o infasurare trifazata repartizata. Cele 6 capete ale acestei infasurari sunt scoase la cutia de borne a masinii, unde sunt legate in stea sau in triunghi. Miezul statorului este fixat in interiorul unei carcase metalice (din otel, fonta sau aliaje din aluminiu) inchisa lateral prin scuturi port-lagare.

Art. ROTORUL masinii asincrone poate fi realizat in doua forme principale constructive:

a)      rotor bobinat (cu inele);

b)      rotor in scurtcircuit (in colivie).

(2) In ambele cazuri, miezul rotorului are forma unui cilindru din tole de otel electrotehnic de 0,5 mm grosime, fixat direct pe arborele masinii sau fixat prin intermediul unui butuc de otel. La rotoarele bobinate, in crestaturile practicate pe suprafata exterioara a miezului este asezata o infasurare cu acelasi numar 2p de poli si acelasi numar de faze ca si infasurarea statorica. In cazul infasurarii trifazate, cele 3 faze sunt conectate in stea, cu nulul ascuns, iar cele 3 capete libere legate la 3 inele din cupru. Cele 3 inele sunt izolate unul fata de celalalt si fata de arborele rotoric, dar solidarizate cu arborele rotindu-se impreuna cu acesta.

(3) Pe fiecare inel apasa cate o perie de bronz-grafit. Cele 3 perii sunt legate la 3 borne plasate intr-o cutie de borne a rotorului. Acest sistem de inele si perii asigura contacte alunecatoare intre infasurarea rotorica si reostatul de pornire sau de reglaj al turatiei.

(4) Infasurarea rotorului in scurtcircuit consta dintr-o serie de bare de cupru sau de aluminiu, asezate neizolat in crestaturile rotorului si sunt legate intre ele, la capete, prin inele metalice frontale care le scurtcircuiteaza.

(5) In figura 1 este prezentata o sectiune transversala si una longitudinala printr-un motor asincron trifazat.

Art. Pentru a asigura masinii conditii optime de functionare intrefierul se stabileste la valorile cele mai mici admisibile din punct de vedere mecanic. Marimea sa variaza cu puterea si viteza masinii. De pilda, la puteri care variaza pana la 1500 KW si viteza pana la 100 rot./min. intrefierul variaza de la 0,35 mm la 1,5 mm.

Fig. 1. Elementele constructive ale unui motor asincron trifazat cu rotorul bobinat: ansamblul stator - 1; ansamblul infasurare stator - 2; ansamblul rotor - 3; intrefier - 4; miez rotoric - 5; ansamblul infasurare rotor - 6; ansamblu inele colectoare - 7; ansamblu port-perii - 8; ansamblu ventilator - 9; labirint - 10; capacel interior - 11; scut - 12; rulment cu role - 13; capacel exterior - 14; rulment cu role - 15; rulment cu bile - 16; ansamblu placa borna rotor - 17; ansamblu cutie borna rotor - 18.

1.2. Elemente constructive ale masinii sincrone

Art. 310. - (1) Masina sincrona este o masina electrica de curent alternativ ce functioneaza cu o turatie constanta, dependenta de frecventa retelei si de numarul de perechi de poli, p, ai masinii prin relatia:

.

(2) Masina sincrona poate functiona atat in regim de generator cat si in regim de motor. Ca generator de curent alternativ trifazat de frecvente industriale detine un larg domeniu de utilizare deoarece, in prezent, energia electrica se produce aproape exclusiv sub forma trifazata inclusiv la bordul navelor maritime si fluviale. Ca motor sincron, este utilizata in actionari de puteri peste 50 KW, la turatia constanta si factor de putere ridicat. In regim de motor supraexcitat, masina sincrona poate fi utilizata drept compensator sincron, generator de putere reactiva, pentru ameliorarea factorului de putere al retelei la care este cuplata.

(3) Masina sincrona se compune din doua parti principale:

a)      statorul - parte fixa a masinii;

b)      rotorul - asezat concentric in interiorul statorului si care constituie partea mobila a masinii.

(4) La masinile sincrone cu constructie normala statorul reprezinta indusul masinii. El este alcatuit din miezul feromagnetic, care poarta infasurarea de curent electric alternativ (de regula trifazata) si este asezat in interiorul unei carcase de consolidare si protectie.

Miezul feromagnetic al statorului se executa din tole de otel electrotehnic de 0,5 mm grosime, tabla din care se stanteaza tolele. E normal aliata cu siliciul si laminata la cald sau la rece in campul magnetic. Tolele sunt izolate intre ele cu o pelicula de lac izolant sau printr-un strat de oxizi. Pe partea dinspre intrefier tolele prezinta crestaturi repartizate uniform, realizate prin stantare. Tolele se impacheteaza in interiorul carcasei in pachete de 5 cm grosime. Intre pachete sunt lasate canale de ventilatie de cca. 1 cm latime. Miezul feromagnetic se consolideaza cu tole marginale de 1-3 mm grosime si se strange cu ajutorul unor placi frontale din otel.

(5) Infasurarea statorului masinii sincron este repartizata si se executa din conductor de cupru izolat cu hartie, fibra de sticla, rasini sintetice, in functie de clasa de izolatie a masinii si de tensiunea nominala.

(6) Casetele infasurarii se aduc la cutia de borne a statorului pentru realizarea conexiunilor. De cele mai multe ori la masina sincrona trifazata infasurarea statorica se conecteaza in stea.

Carcasa masinii se executa din otel turnat (la masinile mici) sau din tabla sudata de otel (la masinile de puteri mari). Carcasa poarta dispozitivele de fixare pe fundatie, de ridicare, cutia de borne a indusului si cea a inductorului, placuta indicatoare. Scuturile frontale ale carcasei sunt prevazute cu lagare, iar unul dintre scuturi sustine portperiile impreuna cu periile de contact.

(7) Rotorul masinii sincrone de constructie normala constituie inductorul masinii si este format din miezul feromagnetic echipat cu o infasurare de excitatie. Dupa constructia miezului magnetic rotoric exista:

a)      rotor cu poli inecati (plini);

b)      rotor cu poli aferenti (iesiti).

(8) Rotorul cu poli inecati se intalneste, de obicei, la masinile bipolare. Miezul feromagnetic este constituit dintr-un cilindru masiv din otel care formeaza corp comun cu arborele rotorului. In miez sunt frezate crestaturi radiale (uneori paralele) repartizate uniform pe aproximativ 2/3 din pasul polar. Cealalta treime, necrestata, constituie asa-numitul dinte mare, a carui axa coincide cu axa polului inductor. Daca se neglijeaza deschiderea crestaturilor, grosimea intrefierului dintre stator si rotor se poate considera constanta, motiv pentru care, deseori, se considera ca masina sincrona cu poli inecati este izotropa din punct de vedere al circuitului magnetic. Generatoarele sincrone cu rotor cu poli inecati cu ax orizontal. Sunt masini de viteze mai mari si de aceea trebuie asigurata o rezistenta mecanica mare, pentru a face fata fortelor centrifuge la care este solicitat. Aceasta se realizeaza, in primul rand, prin alegerea unui otel corespunzator, cu mare rezistenta la rupere.

In crestaturile rotorului se dispun conductoarele infasurarii de excitatie. Ele sunt realizate din cupru si izolate conform clasei respective de izolatie. Intr-o crestatura se dispune un singur manunchi de conductoare (in infasurare un strat) care se izoleaza intr-o teaca izolanta de 1,2 2mm grosime. Penele de fixare a infasurarii in crestaturi se executa din aliaje nemagnetice. Capetele de bobine se consolideaza prin bule de otel pentru a suporta fortele centrifuge mari care apar in timpul rotirii.

Art. 311. - (1) Masinile sincrone multipolare (p 2) se executa cu rotor cu poli aparenti. Miezul feromagnetic al rotorului este constituit dintr-un jug masiv din otel, de care sunt fixati polii aparenti. Un pol aparent are doua parti distincte: miezul polului si piesa (talpa) polara. Ele se realizeaza din otel masiv sau din tole de 1-2 mm grosime. La masina sincrona cu rotor cu poli aparenti, intrefierul este mic, iar in spatiul dintre poli intrefierul este mult mai mare. Masina sincrona cu poli aparenti este anizotropa in ceea ce priveste structura circuitului magnetic.

(2) Infasurarea de excitatie este realizata din bobine concentrate pe miezul polilor. Bobinele se conecteaza intre ele astfel incat, la trecerea curentului continuu de excitatie, polii sa obtina succesiv polaritatea N-S, N-S.

(3) In piesele polare executate din tole se prevad niste crestaturi in care se plaseaza o infasurare tip colivie, numita infasurare de amortizare. Ea serveste la amortizarea pendulatiilor rotorului care apar in anumite regiuni ale masinii. In cazul motorului sincron, infasurarea de amortizare serveste si la pornirea in asincron a motorului.

Art. 312. Generatoarele sincrone din centralele electrice navale sunt masini cu ax orizontal, au rotor cu poli aparenti si sunt antrenate de motoare Diesel. Indiferent de tipul constructiv al rotorului pentru a alimenta in curent continuu infasurarea de excitatie in timp ce rotorul se invarteste, cele doua capete libere ale infasurarii rotorice sunt legate la doua inele din bronz sau din fonta, fixate pe arborele masinii si izolate intre ele si fata de arbore. Pe inele apasa doua perii fixe din carbuni sau din bronz grafitat, care fac legatura cu sursa de curent continuu. Inelele si periile formeaza organul colector al masinii sincrone.

1.3. Elementele constructive ale masinii de curent continuu

Art. 313. - (1) Masina de curent continuu se compune dintr-un stator si un rotor, armaturi feromagnetice intre care exista un intrefier. Statorul constituie inductorul masinii de curent continuu iar rotorul este indusul.

(2) In general, statorul este echipat cu 2 poli aparenti inductori, denumiti poli principali si tot atatia poli aparenti auxiliari sau de comutatie. In constructia uzuala, miezul feromagnetic al polilor inductori (principali) este realizat din otel masiv sau din tole de tabla feromagnetica de 0,5-2 mm grosime, asamblate prin nituire. Miezul din tole se executa mai usor si prezinta avantaje in functionare prin faptul ca pierderile suplimentare de suprafata, datorate pulsatiilor campului magnetic, sunt mai reduse decat in cazul utilizarii otelului masiv.

(3) Pe miezul polilor inductori sunt asezate bobinele infasurarii de excitatie, realizate din conductor de cupru izolat cu email, bumbac, fibre de sticla, etc. Bobinele sunt conectate in serie intre ele astfel incat, la trecerea curentului continuu de excitatie, polii de un nume sa alterneze la periferia armaturii cu polii de nume contrar, pentru a se obtine un inductor heteropolar. Bobinele de excitatie se sprijina pe piesele polare (talpile miezurilor polilor). Intre polii inductori se aseaza polii auxiliari, denumiti si poli de comutatie; grosimea miezului polilor auxiliari este mai mica decat la polii principali. Polii auxiliari se realizeaza din otel sau din tole. Pe miez sunt asezate bobine realizate, de obicei, din banda de cupru izolat. Bobinele polilor de comutatie se leaga in serie astfel incat acesti poli sa formeze si ei un sistem heteropolar.

(4) Masinile de puteri mari si foarte mari precum si cele destinate actionarilor electrice rapide se echipeaza si cu o infasurare de compensatie, plasata in crestaturile pieselor polare apartinand polilor principali. Infasurarea de compensatie se conecteaza in serie cu indusul si are rolul de a ameliora efectele reactiei indusului.

(5) Jugul inductorului se executa din otel turnat. Lungimea lui axiala este mai mare decat lungimea unui pol inductor. In acest fel, jugul indeplineste si rolul de carcasa protejand mecanic partile frontale ale infasurarilor statorului. La masinile de constructie speciala jugul este executat din tole de tabla silicioasa, izolate intre ele, stantate odata cu polii inductori.

(6) Pe carcasa masinii sunt prevazute elementele constructive comune tuturor masinilor electrice: cutia de borne, placuta indicatoare, borna de legatura la masa, talpile de fixare, dispozitivele de ridicare, etc. In partile frontale statorul este prevazut cu doua scuturi portlagare pentru sustinerea si centrarea rotorului. Sistemul de perii colectoare este asezat intr-unul din scuturile frontale si se compune din colierul postperiilor, de care se fixeaza tijele portperiilor, portperiile si periile. Portperiile se realizeaza din tabla de alama sau sunt turnate din aliaje neferomagnetice (bronz, aliaje de aluminiu, etc.) pentru a nu fi supuse proceselor de coroziune. Suportul periei trebuie sa permita o mobilitate usoara a acesteia si sa contribuie la transmisia caldurii dezvoltat in zona de contact dintre perie si colector. La micromotoare, portperiile se executa din materiale izolante prin presare la cald sau prin turnare.

(7) Periile se realizeaza din electrografit. La masinile cu tensiuni nominale mici, pana la 24V, periile se executa din cupru grafitat. Sistemul de perii se poate decala din exterior in raport cu scutul in care este asezat, pentru a permite reglarea pozitiei periilor pe colector, in raport cu polii inductori.

(8) Rotorul constituie indusul masinii. Miezul lui feromagnetic este realizat din tole stantate din tabla silicioasa normal aliata, de 0,5 mm grosime, izolate intre ele. Tablele pot fi impachetate direct pe arborele masinii sau pe un ax butuc rotoric. Pentru a asigura conditii bune de racire a rotorului, miezul feromagnetic este prevazut cu crestaturi echidistante, in care este asezata infasurarea indusului. Ea este o infasurare inchisa, repartizata, in doua straturi, fiind racordata la lamelele colectorului. Infasurarea se executa din conductor de cupru izolat cu bumbac impregnat. Conductorul poate fi izolat si cu fibra de sticla, folii sau benzi pe baza de mica, in functie de clasa de izolatie a masinii.

(9) Colectorul este format dintr-un numar mare de lamele, executate din cupru tare, izolate intre ele cu foi subtiri din micanita si izolate prin straturi de micanita fata de corpul colectorului. Lamelele sunt prevazute la exterior cu o creasta de care sunt sudate direct sau prin intermediul unei piese, numita stegulet, capetele sectiilor infasurarii indusului (la o lamela se lipeste capatul de sfarsit al unei sectii cu capatul de inceput al sectiei urmatoare).

(10) Corpul colectorului consta din doua mansoane cilindrice intre care lamelele sunt prinse in partea lor inferioara taiata in 'coada de randunica'.

1.4. Materiale folosite in constructia masinilor electrice

Art. 314. In constructia masinilor electrice a caror functionare se bazeaza pe fenomenul inductiei electromagnetice se folosesc materiale active (pentru realizarea miezului feromagnetic si a infasurarilor), materiale izolante (asigura inchiderea curentilor electrici prin anumite circuite electrice) si materiale constructive (cu rol de sustinere sau de protectie pentru carcasa, scuturi, arbore, lagare, etc.).   Materialele active impreuna cu cele electroizolante formeaza grupa materialelor electrotehnice. Din categoria materialelor active fac parte conductoarele electrice si materiale magnetice. Conductoarele electrice servesc la constructia infasurarilor prin care se inchid curentii electrici. Materialele magnetice servesc la constructia circuitului magnetic prin care se inchide fluxul magnetic principal al masinii. Materialele electroizolante servesc la asigurarea izolarii materialelor active, unele fata de altele, si izolarea infasurarilor fata de piesele constructive mecanice.

1.5. Materiale active

Art. 315. Conductoare electrice Materialul conductor cel mai utilizat pentru conductoarele electrice este cuprul. Aluminiul este, de asemenea, folosit la realizarea conductoarelor utilizate in constructia transformatoarelor electrice (pentru puteri pana la 10 MVA) precum si in constructia infasurarilor unor motoare asincrone. Alama este folosita in constructia unor infasurari in colivie si a bornelor. Cuprul, ca si aluminiul, electrotehnic folosit pentru conductoarele electrice este de inalta puritate (99,9%). Conductoarele de cupru au rezistivitate mi mica decat cele din aluminiu, rezistenta la intindere destul de buna si conductivitate termica ridicata. Conductoarele de aluminiu sunt mai usoare decat cele de cupru. In ceea ce priveste pretul de cost, conductoarele de aluminiu sunt mai ieftine. Conductoarele se utilizeaza sub forma de sarma, bare sau benzi de dimensiunii standardizate, izolate cu bumbac, hartie sau email izolant.

Art. 31 - (1) Materiale magnetice In constructia circuitului magnetic al masinilor electrice se utilizeaza materiale feromagnetice. Otelul electrotehnic cu un continut redus de carbon, sub 0,1%, se foloseste sub forma masiva sau sub forma de tabla de 0,1 - 2 mm grosime. Otelul masiv prelucrat prin laminare sau forjare poate fi slab aliat cu siliciu; se foloseste in constructia polilor inductori masivi si a jugurilor, in care campul magnetic principal este constant. Tabla silicioasa mediu aliata are un continut de siliciu de (1,8 -2,9%) Si, iar tabla silicioasa puternic aliata are (2,8 - 4,6%) Si si este laminata la cald sau laminata la rece in camp magnetic. Prin alierea fierului cu siliciul creste rezistivitatea electrica si scad pierderile in miez produse de curentii turbionari.

(2) In constructia miezului magnetic pentru masinile electrice de puteri medii si mari se folosesc tole de otel electrotehnic normal aliat de 0,5 mm grosime, laminate la cald, sau laminate la rece. In constructia miezului feromagnetic pentru masinile electrice de puteri mici se foloseste tola de 0,5 mm grosime, slab aliata (0,4 - 0,8%) Si, laminata la cald. In constructia transformatoarelor electrice se foloseste tola de otel electrotehnic puternic aliata, de 0,35 mm grosime, laminata la rece. In constructia masinilor electrice speciale de inalta frecventa se foloseste tola de 0,2 mm grosime. In constructia polilor inductori aparenti pentru masinile de curent continuu sau sincrone se utilizeaza tabla silicioasa slab aliata de 1~2 mm grosime.

(3) Din foile de tabla care au forma dreptunghiulara cu dimensiuni uzuale 750 x 1000 mm² sau 1000 x 2000 mm² se stanteaza tole din care se confectioneaza miezul feromagnetic. Tolele se izoleaza cu un strat superficial de oxizi ceramici sau lac email. Grosimea stratului izolant trebuie sa fie mai mica pentru a rezulta un factor de umplere KFC cat mai bun. Acesta variaza intre 0,95 si 0,85 in functie de grosimea tolei si grosimea stratului izolant. Comportarea in campul magnetic a tablei silicioase este descrisa de caracteristicile de magnetizare B = f(H) sau puterea specifica de magnetizare q in functie de inductia magnetica B, q = f(B) si pierderile specifice pm in functie de inductia magnetica cu o variatie armonica in timp, la frecventa industriala de 50 Hz, pm = f(B).

1. Materiale electroizolante

Art. 317. Materialele electroizolante folosite in constructia masinilor electrice trebuie sa aiba rigiditate dielectrica mare, conductivitate termica ridicata, proprietati mecanice si de prelucrare bune, sa fie stabile din punct de vedere chimic, si sa corespunda conditiilor de functionare.

Art. 318. Infasurarile masinilor electrice sunt realizate cu una sau mai multe spire, formate din conductoare si grupate in bobine. Conductoarele electrice sunt izolate intre ele; bobinele si infasurarile sunt izolate fata de miezul feromagnetic.

Art. 319. Tolele miezului feromagnetic sunt izolate intre ele pentru a micsora pierderile produse de curentii turbionari. Materialele electroizolante utilizate in constructia masinilor electrice sunt solicitate electric, termic si mecanic. Astfel , izolatia conductoarelor fiind situata in campul electric al infasurarilor este solicitata la strapungere.

Art. 320. - (1) Totodata, prin materialele electroizolante se transmite caldura la partile active ale masinii la agentul de racire; supuse la temperaturi ridicate, materialele electroizolante isi modifica in timp caracteristicile electrice si mecanice prin fenomenul de imbatranire termica. O depasire a temperaturii cu (8 - 10 °C) are ca urmare reducerea duratei de functionare a izolatiei la aproape jumatate din valoarea acesteia prin imbatranire termica.

(2) O caracteristica a materialului electroizolant o constituie temperatura admisibila la care poate functiona timp indelungat, fara a se produce o modificare a caracteristicilor electrice si mecanice. In functie de valoarea temperaturii admisibile la care poate functiona materialul izolant timp indelungat s-au definit 7 clase de izolatie: Y, A, E, B, F, H, C.

a)      Clasa Y (temperatura admisibila 90 sC): fac parte bumbacul, matasea naturala, hartia, firele de celuloza sau acetatul de celuloza, lemnul, cartonul electrotehnic, clorura de polivinil, cauciucul natural, etc.;

b)      Clasa A (temperatura admisibila 105 °C) include: bumbacul, matasea naturala, hartia, firele de celuloza sau acetatul de celuloza, lemnul, impregnate intr-un lac de rasini naturale sau introduse in lichide electroizolante (ulei izolant, solutii de eteri, etc.)

c)      Clasa E (temperatura admisibila 120 °C) include: pelicule organice sintetice, emailuri pe baza de rasini polivinil-fenol, poliuretanice sau epoxidice, pelicule de triacetat de celuloza, pelicule de tereftalat de polietilena, fibre de polietilena, etc.;

d)     Clasa B (temperatura admisibila 130 °C) include: fibre si tesaturi de sticla, azbest, izolatii pe baza de mica, in care se folosesc serlacul, compondul asfaltic sau bituminos, rasinile sintetice, etc.;

e)      Clasa F (temperatura admisibila 155 °C) include: firele si tesaturile de sticla, azbestul, produsele de mica impregnate cu rasini aldehidice, fibre si tesaturi de sticla stratificate pe baza de sticla si azbest avand ca lianti rasini si lacuri epoxidice, poliesterice sau rasini silico-organice;

f)       Clasa H (temperatura admisibila 180 °C) include: firele si tesaturile de sticla, azbestul, produsele de mica impregnate cu rasini siliconice selectionate;

g)      Clasa C (temperatura admisibila peste 180 °C) include: mica, portelanul, ceramica, sticla, cuartul, la materialele din aceasta clasa nu se mai utilizeaza lianti.

(3) In constructia unei masini electrice se utilizeaza materiale electroizolante din diferite clase. Clasa de izolanti a masinii este data de clasa de izolatie a materialelor solicitate termic cel mai puternic. Ca suport mecanic sau pentru consolidare se pot utiliza si materiale din clase de izolatie inferioare.

(4) In constructia masinilor electrice si transformatoarelor se mai utilizeaza materiale izolante gazoase: aer, hidrogen, hexafluorura de sulf, avand in special rolul de agenti termici de racire. La transformatoare se utilizeaza izolanti in stare lichida, cum sunt uleiurile minerale. Materialele electroizolante sunt utilizate sub cele mai variate forme: fire, tesaturi, pelicule, folii, placi, etc. Masinile electrice navale se construiesc cu clasele de izolatie B sau F.

(5) In functie de clasa materialelor electroizolante folosite la fabricarea masinilor electrice s-au stabilit limitele de incalzire pentru bobinajele masinilor electrice si pentru celelalte parti componente ale acestora. Limitele de incalzire ale masinilor electrice fabricate in tara noastra sunt date in tabelul de mai jos:

Tabelul 1

Limitele de incalzire ale masinilor electrice

(6) Din analiza tabelului de mai sus se observa ca limitele temperaturilor de incalzire admise pentru bobinajele masinilor electrice sunt mai mici decat temperaturile admise pentru materialele folosite la izolarea acestor bobine. Aceste diferente de temperaturi provin din cauza ca metodele de masurare a incalzirii bobinajelor nu permit determinarea cu precizie a incalzirilor. Astfel, in practica in majoritatea cazurilor de masurare a incalzirilor se determina valoarea medie a incalzirii bobinajelor, valoare ce difera de realitate.

1.7. Materiale constructive

Art. 321. - (1) In constructia masinilor electrice se utilizeaza diferite materiale ca: otelul, otelul nemagnetic, fonta, aliajele de aluminiu, materiale izolante sub forma de benzi, placi, etc. Acestea se folosesc pentru confectionarea partilor inactive: carcasa, scuturile, lagarele, axul, ventilatorul, piesele de sustinere si consolidare, butucul rotorului, placuta indicatoare, cutia de borne, etc.

(2) Forma si dimensiunile geometrice ale acestor piese sunt determinate de solicitarile mecanice la care sunt supuse incidental sau in decursul functionarii transformatoarelor sau masinilor electrice. In cazul inductorului excitat in curent continuu, unele parti constructive ale masinii (carcasa la masina de curent continuu, respectiv la masina sincron si de constructie inversa), indeplinesc si rolul de jug al inductorului. In acest scop materialele folosite trebuie sa aiba proprietati mecanice si magnetice ridicate.

2 Regimuri si servicii de functionare a masinilor electrice. Gradele normale de protectie a masinilor electrice

Art. 322. Conform STAS, regimul masinilor electrice rotative este diferit de ansamblul valorilor numerice ale marimilor electrice si mecanice ce caracterizeaza functionarea masinii la un moment dat. Prin serviciul masinii electrice rotative se precizeaza succesiunea si durata regiunilor ce compun inclusiv mersul in gol si repausul. Normele STAS precizeaza 8 servicii tip, notate S1 - S8.

Art. 323. Serviciul nominal se stabileste de producator si se marcheaza prin simbol pe placuta indicatoare a masinii. Se considera regim nominal oricare din regimurile stabilizate care compun serviciul nominal al masinii. Regimurile nominale sunt precizate prin marimile nominale (de natura electrica, magnetica, mecanica, termica) ce caracterizeaza comportarea masinii, altele sunt impuse (tensiunea, frecventa, puterea utila, turatia, etc.), iar altele sunt derivate. Pe placuta indicatoare a masinii in afara de marimile nominale se trec si alte date caracteristice masinii: modul de conexiune al infasurarilor, tipul de excitatie, sensul de rotatie, tipul constructiv, greutatea, simbolul gradului de protectie, etc. Serviciile tip ale masinilor electrice sunt legate de regimul termic al masinii.

a)      Serviciul continuu (S1) corespunde functionarii intr-un regim constant cu o durata suficienta pentru ca echilibrul termic sa fie atins. Pentru serviciul nominal S1 durata de mentinere a sarcinii nominale este nelimitata;

b)      Serviciul de scurta durata (S2) corespunde functionarii masinii in regim de constant in timp determinat, mai mic decat cel necesar pentru atingerea echilibrului termic, urmat de un repaus cu o durata suficienta pentru ca masina sa atinga starea practic rece. Pentru regimul nominal S2 durata de mentinere a sarcinii este 10, 30, 60, 90 de minute;

c)      Serviciul intermitent periodic (S3) corespunde functionarii masinii intr-un serviciu compus dintr-o succesiune de cicluri identice, fiecare continand un timp de functionare la un regim constant si un timp de repaus, astfel incat curentul de pornire nu influenteaza caldura in mod deosebit. Pentru serviciul nominal S3 durata ciclului este de 10 minute, iar durata de mentinere a sarcinii poate fi de 15, 25, 40, 60 % din durata ciclului;

d)     Serviciilor intermitente (S4 - S8) difera prin duratele de pornire, de franare, de variatie a sarcinii sau turatie.

Art. Terminologia si simbolurile tipurilor constructive ale masinilor electrice sunt prevazute in STAS 399-74, in raport cu pozitia axei, dispozitia arborelui, numarul si dispozitia lagarelor si modul de fixare a masinii.

Art. Prin protectie se intelege ansamblul de masuri care se iau pentru ca utilajul sa functioneze bine, in conditiile date si pentru a asigura securitatea persoanelor care-l deservesc. Protectia masinilor electrice se refera la:

a)      Securitatea personalului fata de atingerea pieselor interne aflate sub tensiune sau a partilor mobile;

b)      Impiedicarea patrunderii corpurilor straine solide;

c)      Impiedicarea patrunderii apei.

Art. In afara de aceste obiective prevazute de protectia normala, mai sunt si altele, prevazute de protectia speciala cum ar fi pentru mediul cu pericol de explozie, cu conditii climatice speciale, cu vapori corozivi, etc.

Art. In STAS 5325-99 este prevazuta simbolizarea gradelor de protectie rotative, prin literele I, P, urmate de doua cifre care indica cele doua grade normale de protectie si anume:

a)      Prima cifra simbolizeaza gradul de protectie privind securitatea personalului si a patrunderii corpurilor solide in masina;

b)      A doua cifra simbolizeaza gradul de protectie fata de patrunderea apei.

Prima cifra poate lua valori de la 0 la 6, iar a doua cifra de 0 la 8.

2.1. Gradul de protectie privind securitatea personalului si a patrunderii corpurilor solide in masina

Art. 328. Simbolizarea gradul de protectie privind securitatea personalului si a patrunderii corpurilor solide in masina este:

Cifra 0 - arata ca masina respectiva nu are nici o protectie, nici fata de atingere si nici fata de intrarea corpurilor straine. Exista pericolul atingerii partilor in miscare din interiorul masinii, precum si a patrunderii corpurilor straine.

Cifra 1 - arata ca masinile au protectie impotriva atingerilor intamplatoare cu corpuri ce au diametre sau lungimi mai mari de 50 mm.

Cifra 2 - arata ca masinile au protectie impotriva atingerilor intamplatoare cu corpuri ce au diametre sau lungimi mai mari de 12,5 mm.

Cifra 3 - arata ca masinile au protectie impotriva atingerilor intamplatoare cu corpuri ce au diametre sau lungimi mai mari de 2,5 mm.

Cifra 4 - arata ca masinile au protectie impotriva atingerilor intamplatoare cu corpuri ce au diametre sau lungimi mai mari de 1 mm.

Cifra 5 - pentru masinile cu protectie impotriva atingerii cu orice fel de mijloace si protectie partiala impotriva patrunderii prafului, prin folosirea de garnituri, labirinturi, etc.

Cifra 6 - pentru masinile cu protectie totala fata de patrunderea oricarui corp strain, inclusiv praful.

2.2. Gradul de protectie privind de patrunderea lichidelor

Art. 329.  Simbolizarea gradul de protectie privind de patrunderea lichidelor este:

Cifra 0 - este destinata masinilor fara protectie.

Cifra 1 - este destinata masinilor cu protectie contra picaturilor de apa condensata.

Cifra 2 - este destinata masinilor cu protectie contra picaturilor de lichide ce cad pe verticala.

Cifra 3 - este destinata masinilor la care protectia nu permite patrunderea lichidelor sub forma de stropi ce cad pe directii inclinate pana la 45s fata de verticala.

Cifra 4 - este destinata masinilor cu protectie contra stropilor de lichide din orice directie.

Cifra 5 - este destinata masinilor cu protectie contra jeturilor de apa aruncate de catre un furtun.

Cifra 6 - este destinata masinilor cu protectie contra patrunderii in interior a apei provenite din valuri, potrivit conditiilor de pe puntea navei.

Cifra 7 - este destinata masinilor cu protectie impotriva cufundarii in lichide. Protectia nu permite intrarea apei care ar putea impiedica buna functionare a masinii dupa mentinerea ei un anumit timp in apa.

Cifra 8 - este destinata masinilor cu protectie impotriva cufundarii in apa sub presiune. Aceasta protectie nu permite intrarea apei in masina pe parcursul cufundarii la o anumita presiune si la un anumit timp.

Trebuie mentionat ca intre protectia contra atingerii si patrunderii corpurilor straine si cea contra patrunderii apei exista o corelatie judicios stabilita. De exemplu, nu poate fi conceputa protectia 5 contra atingerii si protectia 1 contra atingerii apei.