Procedee de pornire ale motoarelor asincrone trifazate

Procedee de pornire ale motoarelor asincrone trifazate

Proprietatile la pornire ale motoarelor asincrone sunt determinate de caracte-risticile lor de pornire:

ordinul de marime al curentului de pornire ;

ordinul de marime al momentului de pornire ;

durata procesului de pornire;

economicitatea procesului de pornire;

costul si siguranta aparaturii de pornire s.a.

Desi sunt mai simple si mai ieftine, motoarele asincrone cu rotorul in scurt-circuit au caracteristici de pornire mai proaste decat motoarele cu inele de contact. Principalele procedee de pornire a motoarelor asincrone, sunt urmatoarele:

1. Conectarea directa la reteaua de alimentare a motoarelor asincrone

cu rotorul in scurtcircuit de constructie obisnuita sau speciala

F

     

Fig.3.20 Schema pentru pornire directa a motorului asincron cu rotorul in scurtcircuit

Acest procedeu de pornire se caracterizeaza prin simplitate mare, dar are neajunsul esential ca, in momentul pornirii, curentul in circuitul statorului este de 6÷9 ori mai mare decat curentul nominal al motorului (k_PI=6÷9), iar k_PM=1,1÷2. Curentul mare de pornire determina soc de curent si aparitia unei importante caderi de tensiune in retea.

Pentru a se putea controla daca motorul se poate conecta direct in retea, se poate utiliza urmatoarea dependenta empirica

(3.46)

unde:

P_inst  - puterea instalata in retea;

P_n  - putere nominala a motorului;

Daca este indeplinita conditia (3.46), motorul poate fi conectat direct la retea. In retelele electrice moderne de putere, motoarele asincrone cu rotorul in scurtcircuit de regula se pornesc prin conectare directa la retea. Daca este necesara reducerea curentului de pornire, se utilizeaza unele dintre procedeele de pornire cu tensiune redusa.

2. Pornirea la tensiune redusa a

motoarelor asincrone cu rotorul in scurtcircuit

Reducerea tensiunii de alimentare U₁ conduce la reducerea curentului de pornire I_p. In acest scop cel mai adesea se aplica unul dintre urmatoarele procedee de pornire:

pornirea prin comutator stea-triunghi (fig.3.21 a). Potrivit acestui pro-cedeu de pornire, infasurarea statorului se conecteaza initial in stea.

Dupa ce rotorul atinge o viteza, apropiata de cea nominala, comutatorul este trecut in pozitia triunghi.

Fig.3.21 a,b,c Scheme de pornire a motorului asincron cu rotorul in scurtcircuit

prin reducerea tensiunii de alimentare: (a) prin comutator stea-triunghi;

(b) prin reactor; (c) prin autotransformator.

Curentul de linie la pornirea in stea se determina cu expresia:

(3.47)

iar curentul de linie la pornirea in triunghi este:

(3.48)

In expresiile (3.47) si (3.48) cu si sunt notati curentii de pornire de faza corespunzatori conexiunilor stea si triunghi, cu - reactanta unei faze a infasurarii statorului, cu U_l - tensiunea de linie a retelei.

Din expresiile (3.47) si (3.48) rezulta, ca la conexiunea stea curentul de pornire este de 3 ori mai mic decat la conexiunea triunghi (/=3). Momentul de pornire la conexiunea stea este proportional cu patratul tensiunii de faza , iar la conexiunea in triunghi U_f=U_l si ca urmare .

In consecinta, este de trei ori mai mic decat , care este un deza-vantaj esential. Datorita reducerii sensibile a momentului de pornire acest proce-deu de pornire se aplica in cazurile cand motoarele se pornesc in gol sau cu sarcina redusa.

Pe langa aceasta, pentru aplicarea acestui procedeu de pornire, infasurarea statorului motorului trebuie a se calcula pentru functionarea normala la conexiu-nea in triunghi. Obisnuit, trecerea de la stea la triunghi se realizeaza automat.

pornirea cu ajutorul unei reactante conectate in circuitul infasurarii statorului (fig.3.21 b).

Prin acest procedeu de pornire, mai intai se inchide intrerupatorul cu parghii 1, intrerupatorul 2 fiind deschis. Prin reactoarele R trece curent si apare caderea de tensiune jXI_p, unde X este reactanta inductiva a reactorului. Ca efect al acesteia, tensiunea la bornele infasurarii sta-torice este . Dupa accelerarea rotorului motorului, se cupleaza intrerupatorul 2 si motorului i se aplica intreaga tensiune a retelei U_1n. Dezavantajul acestui procedeu este ca reducerea tensiunii de U_1n/U₁ ori conduce la reducerea momentului de pornire M_p al motorului de (U_1n/U₁) ori, iar a curentului de pornire de (U_1n/U₁) ori.

pornirea prin autotransformator (fig.3.21 c)

Daca se neglijeaza curentul la functionarea in gol, adica daca se por-neste de la relatia (3.30) si se considera in aceasta s=1, se poate deter-mina marimea curentului de pornire la conectarea directa a motoarelor la reteaua de alimentare,

iar, momentul de pornire este. Curentul de pornire se poate reduce la pornirea motoarelor prin intermediul autotransformatorului (fig.3.21 c). In acest scop, mai intai se inchide intrerupatorul cu parghii 1, ce conecteaza infasurarea autotransformatorului in stea. Dupa aceasta se cupleaza intrerupatorul 2 si se aplica tensiune redusa infasurarii statorului , unde este raportul de transformare al autotransformatorului.

Obisnuit, U₁=(0,5÷0,7%)U_1n, iar curentul de pornire in motor este . Curentul de pornire in retea se determina cu relatia

.

Asadar, la pornirea prin autotransformator, curentul de pornire se reduce de ori. Dezavantajul acestui procedeu de pornire este ca , adica si momentul de pornire se reduce de ori in comparatie cu acela de la conectarea directa la retea a motorului asincron.

Dupa ce rotorul motorului se accelereaza, intrerupatorul cu parghii 1 se decupleaza. In acest caz, autotransformatorul incepe sa joace rol de reactor, la care tensiunea, aplicata infasurarii statorului motorului creste la valoarea de (0,7÷0,8)U_1n. Dupa aceasta se cupleaza intrerupatorul 3 si motorului i se aplica intreaga tensiune a retelei U_1n. Prin acest procedeu, pornirea prin autotransforma-tor se realizeaza in trei trepte. Complexitatea operatiilor de pornire si pretul ridicat al aparaturii de pornire, limiteaza aplicarea acestui procedeu de pornire la motoare asincrone de inalta tensiune.

3. Pornirea cu ajutorul reostatului conectat in circuitul rotoric

al motoarelor asincrone cu inele de contacte

Pentru reducerea curentului de pornire, in acest caz, in circuitul rotoric al motorului se poate conecta drosel de pornire cu reactanta inductiva sau reostat de pornire. In primul caz se reduce curentul de pornire, dar datorita cresterii reactantei inductive din circuitul rotoric se reduce momentul de pornire (creste defazajul dintre t.e.m. E₂ si curentul I₂, la care MI₂cos se reduce). Din acest motiv, introducerea de drosel de pornire in circuitul rotoric al motorului nu se utilizeaza.

In practica, cel mai adesea se conecteaza reostat de pornire, prin care se creste rezistenta activa a circuitului rotoric (fig.3.22). Cresterea acestei rezistente conduce la cresterea momentului de pornire al motorului; cand momentul de pornire este maxim (vezi pct.3.7). Acest mod de pornire se utilizeaza pentru obtinerea unui dublu efect:

reducerea curentului de pornire I_p;

cresterea momentului de pornire M_p.

In fig.3.22 a se prezinta schema de conectare a reostatului de pornire R_p in circuitul motorului cu inele de contact. Treptele R_p se elimina treptat astfel incat curentul in circuitul rotorului, in timpul procesului de pornire, ramane aproximativ neschimbat (obisnuit 1,5÷2 ori mai mare decat cel nominal), iar valoarea medie a momentului de pornire M_pmed este apropiata de cea maxima.

In fig.3.22 b se prezinta graficul de variatie al momentului de pornire cu patru trepte ale R_p. In momentul initial al pornirii (prima treapta a reostatului) momentul de pornire este M_p.max.

Cu accelerarea motorului, momentul lui se reduce dupa curba 1. Atunci cand momentul devine egal cu M_p.min, se elimina o parte a R_p (treapta a doua a reostatului). La o valoare mai mica a rezistentei R_p corespunde curba 2 din fig.3.22 b, datorita careia momentul creste din nou pana la M_p.max.

In aceasta succesiune, procesul continua, cand dupa a patra treapta (R_p com-plet eliminat) procesul de pornire se incheie. Momentul motorului se echilibreaza de cel de sarcina M_s=M₀+M₂ si masina incepe a functiona in regim stabil la alune-carea s₄. Reostatele de pornire sunt dimensionate pentru regimul de functionare de scurta durata si nu vor fi folosite ca reostate de reglaj.

La pornirea motoarelor asincrone cu inele de contact este posibil a atinge raportul cel mai favorabil intre M_p si I_p - moment mare de pornire la curent mic de pornire. Insa pornirea cu reostat inclus in circuitul rotoric al motorului are si unele dezavantaje cum ar fi:

complexitatea si durata procesului de pornire;

neeconomicitatea considerand pierderile de putere activa in reostatul de pornire.

     

a c

X Y Z b

x y z

Fig.3.22 Explicativa privind pornirea motorului asincron trifazat

cu rotorul bobinat prin introducerea de rezistente in circuitul rotoric:

(a) scheme de montaj; (b) desfasurarea procesului de pornire.