MASINA ASINCRONA

Maşina asincronă, este o maşină rotativă de CM., la care pentru o frecvenţă dată a tensiunii de alimentare, viteza rotorului este variabilă în funcţie de sarcină şi de regimul de funcţionare. Maşinile asincrone se clasifică în:

maşini asincrone cu colector întâlnite sub denumirea de maşini de curent alternativ cu colector

maşini asincrone fără colector, numite obişnuit maşini asincrone sau maşini de inducţie, excitate în general în c.a., curent absorbit sub formă inductivă, simultan cu curentul activ din reţeaua de distribuţie la care este conectat statorul acestora

1.1 Elemente constructive alte maşinii asincrone

Maşina asincronă, ca orice maşină electrică rotativă, (fig. 17.1) este compusă din două părţi:

a. parte fixă, statorul ce joacă rol de inductor şi cuprinde: carcasa cu tălpile de prindere în fundaţie, miezul feromagnetic statoric 4, înfăşurarea statorică 5, scuturile 7 cu lagărele, cutia de borne, dispozitivul 11 de ridicare a periilor şi scurtcircuitare a înfăşurării rotorice (numai la unele tipuri);

b. parte mobilă, rotorul ce joacă rol de indus şi cuprinde: miezul feromagnetic rotoric 2, înfăşurarea rotorică 3, arborele l, inelele de contact 10 (numai la unele tipuri), ventilatorul 8 ;

Carcasa se execută prin turnare sau sudare, din aluminiu, fontă sau în ultimul timp din tablă ondulată din oţel, care are o greutate mai mică şi o răcire mai bună. Carcasa este prevăzută cu nervuri de răcire, tălpi de fixare, inele de ridicare, scuturi laterale, cutie de boiae şi plăcuţă indicatoare. Aceasta susţine miezul magnetic statoric împreună cu înfăşurarea statorică şi dă posibilitatea de centrare a rotorului faţă de stator în scopul asigurării unui întrefier uniform.

Miezul feromagnetic statoric 4 este un cilindru gol, prevăzut la periferia interioară cu crestături identice (de formă dreptunghiulară deschisă sau semideschisă, trapezoidală cu istm, pară cu istm ca în figura 17.2) şi uniform distribuite, în care se plasează bobinele înfăşurării trifazate statorice.

Acest miez feromagnetic se realizează din tole de tablă silicioasă de 0,5 mm grosime, laminată la cald sau la rece (cu cristale orientate).

Infăşurarea trifazată statorică se compune din Nb bobine, fiecare bobină având w' spire din cupru rotund sau profilat, izolate cu email, bumbac, fibre de sticlă, micanită (la 6 kV). înfăşurarea se izolează în raport cu crestătura. Pentru maşinile sub 500 V, izolaţia crestăturii este formată din una sau două folii izolante din hastafan, nuvolit, preşpan sau alte izolaţii, de grosime 0,5 mm, care înconjoară jur împrejur crestătura. Crestătura se închide spre istm cu o pană de sticlo-textolit ori din lemn de fag fiert în ulei.

Motorul de inducţie cu rotor bobinat:1-arbore; 2-miezul rotoric; 3-înfşurarea rojorului; 4-miezul statoric; 5-înfaşurarea

statorică; 6-carcasa; 7-scuturile; 8-ventilator; 9-capacul ventilatorului; 10-inele de contact;11-dispozitiv de ridicare a periilor şi de scurtcircuitare a înfăşurării rotorului; 12-maneta

dispozitivului 11 de ridicare a periilor şi scurtcircuitare a înfăşurării rotorice.

Miezul feromagnetic rotoric se execută din acelaşi material magnetic ca şi miezul statoric, deci din tole de tablă silicioasă de 0,5 mm grosime, izolate sau neizolate (la funcţionarea în regim de motor, frecvenţa de magnetizare a tolelor este foarte redusă şi în consecinţă Pfe2 sunt neinsemnate). La periferia exterioară a rotorului se găsesc crestăturile rotorice în care se plasează

înfăşurarea rotorică. Pachetul de tole rotoric se consolidează pe axul maşinii sau pe butucul rotoric prin tole marginale şi plăci frontale de presare şi strângere.

înfăşurarea rotorică poate avea mai multe forme constructive şi anume:

dacă rotorul este bobinat (sau cu inele) fig. 17.1 înfăşurarea rotorică este trifazată, asemănătoare înfăşurării statorice şi este întotdeauna conectată numai în stea (3 capete ale înfăşurării sunt conectate între ele, iar celălalte trei capete sunt legate fiecare la câte un inel de contact). Pe cele 3 inele de contact, izolate între ele şi faţă de axul rotoric, calcă câte o perie (sau mai multe legate în paralel) de bronz grafit. Cele trei perii sunt legate apoi la bornele plasate în cutia de borne a statorului.

Sistemul de inele şi perii asigură contacte alunecătoare între înfăşurarea rotorică şi reostatul de pornire sau reglare, sau/şi o sursă de tensiune şi frecvenţă date în cazul unei duble alimentări, în consecinţă, prin intermediul acestui sistem de contacte alunecătoare se poate interveni în circuitele retorice, modificându-se după necesităţi parametrii circuitelor de fază sau conectând aceste circuite la surse trifazate exterioare.

dacă rotorul este în colivie sau în scurtcircuit, înfăşurarea rotorică arată ca în figura 17.3, fiind compusă din Zi bare drepte, masive, aşezate în crestături şi neizolate, bare scurtcircuitate de două inele frontale.

Colivia rotorică se obţine de cele mai multe ori, prin turnare, dintr-un aliaj de aluminiu (siluminiu ori zamac).

inel frontal inel frontal

Infăşurarea rotorică în scurtcircuit

Exista 3 tipuri de colivii rotorice , si anume:

colivia rotorică simplă, formată din bare de secţiune circulară; colivia cu bare înalte, la care barele coliviei au înălţimile mult mai mari decât lăţimile

acestora; dubla colivie la care în fiecare crestătură există câte două bare; una, spre întrefier, mai

subţire, numită colivie de pornire şi alta, mai groasă, aşezată sub prima, numită colivie de lucru.

Motoarele cu bare înalte şi cele cu dublă colivie au cuplul de pornire mai mare decât cuplul nominal, iar curentul absorbit la pornire mai mic.

Motoarele cu rotorul în colivie pornesc deobicei prin cuplare directă la reţea sau cu comutator stea - triunghi şi se construiesc cu puteri maxime de (400...500) k W. La puteri mai mari maşinile asincrone se construiesc cu rotorul bobinat deoarece permit porniri la curenţi cu puţin mai mari decât cei nominali, având cupluri de pornire foarte mari.

Maşina asincronă este sigură în funcţionare, robustă, având un coeficient ridicat de folosire a materialelor active. Are turaţia aproape constantă în sarcină şi nu este pretenţioasă în exploatare - mai ales cea cu rotorul în colivie.

1.2 Datele nominale ale motorului asincron

Aceste date nominale sunt trecute pe plăcuţa indicatoare a motorului şi sunt următoarele:

puterea nominală Ptt, măsurată în [W] sau [kW], reprezintă puterea activă a motorului, pe care acesta o obţine la arbore, când este alimentat la tensiunea nominală, astfel încât încălzirea motorului să nu depăşească în nici o parte , temperatura clasei de izolaţie a sa, motorul funcţionând un timp nelimitat în serviciul considerat şi în condiţiile de mediu

specificate. Se înţelege că puterea nominală P„ definită mai sus nu presupune realizarea de către motor a unei încălziri mult mai mici decât încălzirea corespunzătoare clasei sale de izolaţie;

tensiunea nominală Un măsurată în [V] sau [kV] este valoarea de linie a acesteia şi depinde de conexiunea făcută înfăşurării statorice a motorului (exemplu 220/380; ∆/Y);

curentul nominal In măsurat în A, este valoarea de linie a acestuia şi este absorbit de motor când acesta este alimentat la tensiunea nominală şi debitează la arbore puterea nominală;

turaţia nominală nn măsurată în rot/min este turaţia imediat inferioară celei de sincronism, când motorul funcţionează în regim nominal (turaţia de sincronism este dată

de relaţia n1= si reprezintă turaţia cu care roteşte câmpul magnetic învârtitor

statoric); factorul de putere nominal, este definit de factorul aferent puterii active absorbite de

motor, în regimul nominal de funcţionare, considerând sinusoidale tensiunea şi curentul din stator;

frecvenţa nominală fa, măsurată în Hz este frecvenaţa tensiunii de alimentare a motorului la care acesta a fost proiectat, în scopul funcţionării sale normale.

Pentru motorul asincron cu inele se mai indică U2n- tensiunea între faze când rotorul este calat (blocat) precum şi curentul I2n.

1.3 Principiul de functionare al motorului asincron trifazat.

Se consideră motorul asincron trifazat a cărui înfăşurare trifazată statorică este alimentată cu un sistem trifazat simetric şi echilibrat de tensiuni, de la reţeaua de alimentare. Sistemul simetric trifazat de curenţi, stabilit prin înfăşurarea statorică, produce pe cale electromagnetică, câmpul magnetic învârtitor stator ic ce roteşte faţă de statorul fix cu viteza unghiulară de sincronism Ω1=2πn1=2πf1/p.

Câmpul învârtitor statoric de excitaţie induce în înfăşurarea trifazată rotorică închisă, un sistem trifazat de t.e.m. , care vor da naştere unor curenţi rotorici. Din interacţiunea curenţilor retorici cu câmpul magnetic învârtitor statoric, ia naştere un cuplu electromagnetic asincron care pune rotorul în mişcare în sensul câmpului învârtitor (regula lui Lentz). Cauza inducerii curenţilor rotorici o constituie diferenţa de turaţie dintre rotor şi câmp; în consecinţă rotorul se va roti în sensul reducerii acestei cauze, adică în sensul câmpului învârtitor.

Rotorul tinde să prindă din urmă câmpul învârtitor, acest lucru nu se întâmplă niciodată deoarece în acest caz curenţii rotorici ar fi nuli, iar cuplul electromagnetic asincron ar fi deasemenea nul.

Rotorul va rămâne în urma câmpului învârtitor până când cuplul său electromagnetic va fi egal cu cuplul rezistent Mr de la arbore. La o creştere a cuplului rezistent Mr, rotorul va rămâne mai mult în urma câmpului învârtitor până când curenţii rotorici vor creşte,astfel încât aceştia să producă un cuplu electromagnetic asincron M=Mr

Se defineşte alunecarea (s) a motorului, viteza relativă raportată a rotorului în raport cu aceea a câmpului magnetic învârtitor.

s= =

Alunecarea nominala sn a motoareloi asincrone esie cuprinsă în intervalul (0,01 0,1) şi deci cu

atât mai mică cu cât puterea este mai mare. Se face precizarea că pentru s = l (Ω2= 0) rotorul este blocat (calat) şi pentru s = 0 (Ω2= Ω1) rotorul roteşte sincron cu câmpul magnetic învârtitor (mersul în gol ideal, fără pierderi spre exemplu) iar câmpul electromagnetic M este nul. în consecinţă maşina asincronă funcţionează în regim de motor, pentru 0 < s < l, respectiv 0 < Ω2 < Ω1.

Câmpul magnetic rezultant din întrefierul maşinii se obţine prin suprapunerea câmpului magnetic învârtitor inductor, creat de înfăşurarea statorică, cu câmpul magnetic învârtitor de reacţie creat de curenţii rotorici, cele două câmpuri având la orice alunecare s a rotorului aceeaşi viteză unghiulară şi anume QI (fiind sincrone). Aceasta, întrucât, frecvenţa curenţilor rotorici este dată de relaţia:

f2=p = s

Curenţii rotorici dau câmpul magnetic învârtitor de reacţie care roteşte faţăde rotor cu turaţia f2/p=n1-n2, iar faţă de stator cu turaţia n2+(n1-n2)=n1,adică cu aceiaşi turaţie ca şi câmpul magnetic învârtitor inductor. Cele douăcâmpuri sincrone (de excitaţie şi de reacţie) se compun într-un câmp magneticînvârtitor rezultant, existent în întrefierul maşinii. Sincronismul câmpurilor deexcitaţie şi de reacţie pentru orice alunecare s a rotorului face ca maşina să aibăcuplul electromagnetic M.

1.4 Regimurile de functionare ale masinii asincrone trifazate (calitativ).

Masina trifazata asincrona poate functiona in unul din urmatoarele regimuri :

regimul de motor corespunde situaţiei în care alunecarea O < 5 < l. Regimul în care s = O reprezintă regimul de mers în gol ideal ca motor (fără a avea pierderi); regimul în care s - l este numit regim de pornire sau de scurtcircuit, în care rotorul este blocat. Regimul de motor este cel mai utilizat în practică;

regimul de generator. Se consideră că maşina asincronă funcţionează în regim de motor şi este cuplată cu o reţea de putere infinită. Să presupunem că antrenăm din exterior rotorul maşinii asincrone cu o maşină primară, la o turaţie suprasincronă (n2 > n1)alunecarea s devenind negativă, în această situaţie, cuplul electromagnetic al maşinii schimbă de semn şi din cuplu activ cum era în regim de motor, devine cuplul rezistent. Regimul în care cuplul electromagnetic este rezistent se numeşte regim de generator electric, în care maşina electrică primeşte pe la arbore energia mecanică (de la motorul de antrenare) pe care o converteşte electromagnetic în energie electrică cedată pe la borne în reţea.

In acest regim s (- , 0). Puterea reactivă necesară magnetizării maşinii în regim de generator

este absorbită de la reţeaua ia care este cuplată, conferind caracter inductiv maşinii. Acest lucru constituie un dezavantaj al generatorului asincron (în comparaţie cu cel sincron ) şi anume acela de a consuma putere reactivă din reţea, deci de a reduce factorul de putere al reţelei.

Regimul de generator asincron descris mai sus se referă la situaţia în maşina este cuplată la reţea. Există şi regim de generator al maşinii asincrone pe reţea proprie, în care caz, pentru a funcţiona, aceasta trebuie să aibă cuplata t.e.m induse în "secundar" (rotor) au natura unor tensiuni de mişcare şi nu de transformare, având însă aceleaşi expresii analitice, dacă se înlocuiesc formal în expresia t.e.m a transformatorului numerele de spire w1 şi w2 cu produsele w1 • kw1, respectiv, w2 • kw2.

Să considerăm acum, înfăşurarea rotorică închisă, în această situaţie în rotor vor lua naştere curenţii de valoare efectivă I2, care vor da un cuplu electromagnetic M ce va pune rotorul în mişcare, acesta alunecând faţă de câmpul învârtitor rezultant cu alunecarea s. Conform relaţiei (15.28) t.e.m indusă pe faza rotorică va avea valoarea efectivă proporţională cu alunecarea:

E2s=s

unde: E2s este valoarea efectivă a t.e.m retorice de fază, indusă la alunecarea s a rotorului, iar E2 este valoarea efectivă a t.e.m. retorice indusă la frecvenţa/i adică când rotorul este calat şi este dată de relaţia:

E2=

Se notează cu R2 rezistenţa pe faza rotorică şi cu L⁶2 inductivitatea de dispersie rotorică pe fază. Curentul rotoric are valoarea efectivă determinată considerând rotorul un circuit R-L serie:

I2= = =

în relaţia (17.6) termenul 2-n-fi • La2 = coi • Lo2 =Xa2 reprezintă reactanţa de dispersie a rotorului pentru cazul când rotorul este în repaus. Prin urmare, în sarcină, \a valori mici ale alunecării s, maşina asincronă în regim de motor se comportă în funcţionare la fel ca în repaus,

deci ca un "transformator" însă cu o rezistentă în circuitul rotoric, rezistentă mult mai mare

decât rezistenţa efectivă R2, a înfăşurării rotorice defaza. Putem scrie că:

din care rezultă că sarcina maşinii produsă de cuplul rezistent la ax şi de cuplul de frecări, poate fi echivalată cu o "rezistenţă de sarcină" Rs=R2(1-s)/s.

în consecinţă, maşina asincronă este echivalentă, formal, cu un "transformator", funcţionând în tensiuni de mişcare, cu numerele de spire wi şi w2 afectate de factorii de înfăşurare, (respectiv

w1-kw1 şi w2-kw2), având rezistenţa de sarcină Rs= .

Se precizează că reactanţele de dispersie pe faza statorică şi rotorică Xai şi respectiv, Xa2 sunt definite la frecvenţa f1 a reţelei de alimentare a motorului.

\

Se considera ca daca rotorul masinii este calat atunci s=1 si schema echivalenta a motorului coincide cu acea a unui transformator in scurtcircuit . din acest motiv regimul in care rotorul este blocat se mai numeste regim de scurtcircuit al motorului.

1.6. Bilanţul de puteri active al motorului asincron

Puterea pierdută în "rezistenţa de sarcină" Rs este chiar puterea mecanică Pivia motorului compusă din puterea utilă PI, furnizată de motor la arbore, şi din pierderile mecanice de frecare şi ventilaţie Pm, produse în motor, încât putem scrie:

Definim puterea electromagnetică P = M-Qi a motorului, puterea activă la nivelul întrefierului, care trece din stator în rotor, prin intermediul câmpului electromagnetic. Relaţia de mai sus defineşte şi cuplul electromagnetic M al motorului (la nivelul întrefierului). Din puterea electromagnetică P care trece din stator în rotor, o mică parte Pj2 se pierde sub formă de pierderi Joule în înfăşurarea rotorică şi restul este puterea mecanică PM, deci putem scrie relaţiile:

Pe de altă parte, puterea activă absorbită de motor de la reţeaua de alimentare este P1=

, şi se împarte în trei părţi: o mică parte PJI se pierde sub formă de pierderi

Joule în înfăşurarea statorică; o alta, Pfe se pierde în fierul statoric; a treia parte P şi cea mai mare parte se transmite prin întrefier, rotorului sub formă de putere electromagnetică, încât putem scrie :

Relaţia (17.12) reprezintă ecuaţia de bilanţ a puterilor active ale motorului asincron . Conform relaţiilor putem deduce două relaţii energetice de bază ale motorului asincron:

Aşadar, pierderile Pj2 prin efect Joule în înfăşurările rotorice sunt proporţionale cu alunecarea s a motorului:

1.7. Caracteristica mecanica a motorului asincron

Este caracteristica fundamentală a oricărui motor electric. Ea reprezintă dependenţa bijectivă dintre cuplul util mi de la arbore şi turaţia n2 a acestuia, M2 =f(n2), pentru U1 = U1n = const. Şi f= const.; sau 2i =f~l(M2).

Curentul I’2 se determină din schema echivalentă a motorului şi are expresia obţinută potrivit regulii divizorului de curent:

Factorul real c are valori uzuale în intervalul (l,02...l,08), valorile mai mari corespunzând motoarelor de putere mică. Adesea se consideră c = l.

Cuplul M este proporţional cu pătratul tensiunii de fază U1t şi cu rezistenţa ‚r2 a circuitului

rotoric. Dacă se reprezintă grafic funcţia M=f(s) dată de relaţia (17.19) se obţine graficul.

Alunecarea critică sm, corespunzătoare cuplului maxim Mm se deduce rezolvând ecuaţia ,

cu soluţia:

Din relatiile de mai sus, in ipoteza neglijarii rezistentei statorice R1, se deduc urmatoarele relatii de proportionalitate

Pentru s = l se obţine expresia cuplului de pornire al motorului. Motoarele cu rotorul bobinat au în general Mp < M„ , mărirea lui Mp, o face reostatul de pornire. Motoarele cu rotorul în colivie au de obicei Mp>Mn.

Formula lui Kloss este o relaţie echivalentă care ţine seama şi de expresiile (17.20). Astfel, după câteva calcule se găseşte relaţia:

Caracteristica mecanica M2=f(n2) a motorului se deduce din relatia in care alunecarea s se exprima in functie de turatia n2 . daca se neglijeaza cuplul corespunzator pierderilor de frecare si ventilatie avem :

Pm=P2=(1-s) ) =M2x

Graficul caracteristicii mecanice a motorului :

1.8. Regimurile de functionare ale motorului asincron

1.8.1. regimul de functionare in gol este caracterizat de cuplul de sarcina nul la arbore (Mr=0). Schema de montaj pentru efectuarea incercarii de mers in gol este prezentata in figura 17.10 in care RT este un regulator de tensiune , iar Rp este un reostat de pornire. Se regleaza tensiunea aplicata motorului la valoarea nominala U10=U1n, moment in care se mai masoara curentul I10 si puterea trifazata .

1.8.2. Regimul de funcţionare în scurtcircuit este regimul limita la care rotorul motorului este calat (s = 1). Determinările experimentale se fac tot cu schema din figura 17.10, calând rotorul motorului şi scurtcircuitându-i reostatul de pornire Rp. Se reglează din RT tensiunea până când curentii absorbiti de motor iau valori nominale, citindu-se în acel moment valorile U1k, I1k=I1n, P1k. Cu ajutorul celor trei mărimi se determină alte elemente caracteristice ale motorului:

- tensiunea nominala de scurtcircuit: Uk(%)=

- pierderile nominale in infasurari Pjn se determina la temperatura standard cu

relatia in care P1k sunt pierderile masurate cand infasurarile au temperatura .

- parametrii schemei echivalente in T, Rk=R1+R2, si X

:

Rk= ; X )²-R²k

1.8.3 Incercarea in sarcina a motorului asincron se face cu ajutorul schemei din figura 17,10, in care motorul antreneaza o frana oarecare (de exemplu un generator de c.c. sau o frana cu curenti

turbionari). Se determină caracteristicile de sarcină ale motorului asincron care sunt: caracteristica mecanică, caracteristica factorului de putere şi a randamentului. Caracteristica mecanică a fost tratată în paragraful 1.5.

a. Caracteristica randamentului :

=

In care Ps reprezintă pierderile suplimentare datorate armonicelor superioare ale câmpului magnetic din întrefier, neglijate în teoria motorului asincron prezentată anterior. Se apreciază că Ps = 0,005 • P2. Randamentul motorului variază cu puterea lui utilă PI şi are un maxim pentru P2 e (O, 5...0,75) • Pn. In figura 17.11 se trasează cu linie întreruptă, caracteristica randamentului motorului asincron.

Spre deosebire de transformator diferenta dintre ηmax si ηn este mai mare aproximativ (2

. pentru motoarele cu putere nominala sub 1kW ,randamentul nominal nu

depaseste (70 La puteri de 100kW randamentul nominal poate ajunge la ( 93)%.

0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2

b) Caracteristica factorului de putere este definită de relaţia cos 1 = f(P2) la U1=U1n=const. Si

f1=const.. Factorul de putere al motorului asincron se defineşte de relaţia:

cos 1=

în care P1 este puterea absorbită de motor de la reţea, iar Ul şi Il sunt valorile de linie ale tensiunii şi curentului. Factorul de putere variază puternic cu sarcina motorului, iar în figura

17.11 se prezintă, cu linie plină, caracteristica factorului de putere al motorului. Maşina asincronă are, în orice regim de funcţionare, factor de putere inductiv adică absoarbe întotdeauna putere reactivă din reţeua la care este cuplată.

1.9. Maşini asincrone speciale

Se vor trata cele mai folosite maşini asincrone, arătându-se elementele lor constructive şi principiile de funcţionare.

1.9.1. Motorul asincron monofazat este un motor cu înfăşurarea statorică monofazată şi cea rotorică în colivie, înfăşurarea statorică creează în întrefierul maşinii un câmp magnetic pulsatoriu de forma (15.8), variabil în timp şi fix în spaţiu, care se descompune în două câmpuri magnetice învârtitoare circulare, unul direct şi respectiv unul invers, potrivit relaţiei:

b( cos( cos(

desi motorul asincron monofazat este echivalent cu doua motoare asincrone trifazate, identice, ale caror infasurari statorice produc campuri magnetice invartitoare identice, dar de sensuri opuse de rotatie si ale caror rotoare sunt solidare pe acelasi ax.

Rotorul are fata de campul magnetic invartitor direct , alunecarea :

sd= =s

ca la orice masina asincrona trifazata, obisnuita, si fata de campul magnetic invartitor invers alunecarea:

si= =2- =2-s

Cuplul direct Md produs de câmpul magnetic învârtitor direct se deduce cu relaţia (1.19), iar cel invers Mi, cu aceeaşi relaţie în care se înlocuieşte s cu 2 -s. Aceste cupluri se reprezintă grafic în figura (17.12) cu linii punctate. Cuplul rezultant M al maşinii monofazate va fi Md-Mi, reprezentat grafic cu linia mai groasă în figura 1.12. Se constată că maşina asincronă monofazată nu are cuplu de pornire (M=0, la s= 1). Dacă la pornire se dă un impuls mecanic rotorului, într-un sens sau altul, motorul porneşte în sensul respectiv ( daca Mimpuls>Mr) prinzandu-se in punctele A sau B (figura de mai jos)

Pentru a obţine un cuplu nenul la pornire, motorului i se adaugă o înfăşurare statorică suplimentară, decalată spaţial la 90° electrice faţă de înfăşurarea principală, numită fuzîi auxiliara, care ocupă numai o treime din crestăturile statorice. Ambele înfăşurări se conectează la aceeaşi reţea alternativă monofazata, înfăşurarea principală legându-se direct, iar faza auxiliară înseriată cu un condensator de defazare C, ca în figura 17.13.

în acest fel, cele două înfăşurări fiind decalate spaţial la 90° electrice şi fiind parcurse de curenţii Ip şi Ia defazaţi în timp la aproape 90° electrice, dau naştere, aşa cum s-a arătat în paragraful 15.4 la un câmp magnetic învârtitor care nu este circular ci eliptic, deoarece cele două înfăşurări nu sunt identice.

centrifugal. Motorul asincron monofazat se construieşte pentru puteri mici şi este folosit la antrenarea maşinilor de spălat rufe, la acţionarea pompelor, a ventilatoarelor şi a unor instalaţii electrocasnice.

Utilizarea motorului asincron trifazat în reţele monofazate este posibilă cu reducerea puterii acestuia şi utilizarea unui condensator C. O schemă folosită este aceea din figura 17.14, în care AX, B Y, CZ sunt cele trei înfăşurări statorice ale motorului trifazat, iar C este condensatorul de defazare, calculat din condiţia

trifazat pentru reţele monofazate Fig.l7.15.Scheraa principală a servomotorului asincron bifazat cu rotorul în scurtcircuit

Această condiţie care provine din faptul că numărul de spire echivalent al înfăşurării înseriate BC

este şi deci solenaţii egale ale înfăşurărilor AX şi BC, corespund relaţiei I1 =

înfăşurările BY şi CZ se înseriază diferenţial, caz în care fluxul lor magnetic este perpendicular

pe fluxul magnetic al fazei AX, asigurând în acest caz defazajul lor spaţial de 90° electrice.

Puterea maximă pe care o poate da motorul în schema monofazată se obţine atunci când curenţii I2=Inf, Inf fiind curentul nominal pe fază al motorului trifazat. Această putere nu depăşeşte (45...50)% din puterea nominală în regim trifazat al motorului.

1.9.2. Servomotorul asincron bifazat cu rotorul în scurtcircuit este un motor cu rotorul în colivie şi cu statorul echipat cu două înfăşurări decalate spaţial cu 90° electrice; una dintre ele este numită înfăşurare de excitaţie şi este înseriată cu un condensator, rămânând în permanenţă conectată la reţea, iar cealălaltă denumită înfăşurare de comandă are aplicată o tensiune de comandă variabilă.

Schema principala a servomotorului este prezentata in figura de mai sus (17.15). comanda servomotorului se face in cele mai multe cazuri prin variatia tensiunii de comanda Uc (comanda de amplitudine).

Spre deosebire de motorul asincron monofazat cu faza auxiliara care odata pornit, continuă să se rotească şi după întreruperea fazei auxiliare (fig.l7.16.a), servomotorul asincron bifazat frânează la dispariţia semnalului de comandă. Condiţia de autofrânare se obţine deoarece servomotorul are rezistenţa înfăşurării rotorice foarte mare, astfel încât alunecarea critică să fie supraunitară,

îrr acest fel caracteristica cuplului rezultant al servomotorului are o astfel de formă (fig.l7.16.b) încât dacă servomotorul se roteşte într-un sens şi i se deconectează înfăşurarea de comandă, el va dezvolta un cuplu de sens invers, adică de frânare (punctul de funcţionare sare din A în B - fig.!7.16.b). O rezistenţă rotorică mărită conduce la scăderea randamentului servomotorului, ceea ce face posibilă utilizarea lui în instalaţiile electrice de mică putere.

O variantă constructivă a servomotorului asincron bifazat o reprezintă servomotorul asincron cu rotorul informă de pahar . Rotorul acestuia este foarte uşor şi are forma unui pahar fixat în consolă de un scut lateral. Servomotorul are două statoare : unul exterior echipat cu înfăşurări şi celălalt interior, necesar închiderii fluxului magnetic. Intre cele două saloane ^e află paharul rotonc, deci maşina are întrefier mare ceea ce conduce la un factor de putere redus. Din acest motiv servomotorul se utilizează la puteri foarte mici (câţiva waţi) în general la frecvenţe ridicate.

1.9.3. Motorul asincron cu poli ecranaţi (cu spiră în scurtcircuit) se utilizează la puteri mici (5-^250)W pentru acţionări de ventilatoare, picupuri, magnetofoane, etc. Schema motorului este prezentată în figura 17.17. O anumită parte din deschiderea piesei polare este cuprinsă de o spiră în scurtcircuit (spiră ecran).Această spiră împreună cu înfăşurarea de pe pol formează un transformator.

In pol exista deci, doua campuri magnetice pulsatorii : unul creat de infasurarea polara si altul creat de curentul care circula prin spira in scurtcircuit. Cele 2 campuri sunt decalate in spatiu si defazate in timp, ceea ce tace ca in maşină să apară un câmp învârtitor eliptic care produce cuplul de pornire al motorului. Motorul asincron cu spiră în scurtcircuit are randament şi factor de putere de valori scăzute.

1.9.4. Regulatorul de inducţie trifazat este în esenţă o maşină asincronă cu rotorul bobinat care serveşte ca şi autotransformatorul la reglarea tensiunii trifazate alternative. Rotorul este calat cu un dispozitiv special (şurub melc-roată melcată) care permite rotirea acestuia faţă de stator cu un unghi de 180° electrice, în figura 17.18 este prezentată schema electrică a unui regulator de inducţie trifazat cu înfăşurarea rotorică R conectată în stea. înfăşurarea statorică S se conectează în serie cu reţeaua de alimentare de tensiune U\, obţinându-se la celelalte borne trifazate ale sale tensiunea variabilă U2.

Considerând mărimile sinusoidale, ecuaţia complexă de tensiuni a regulatorului este:

U2=U1+U2

In figura 17,19 este reprezentata diagrama tensiunilor de faza ale regulatorului de inductie .

Fazorul reţelei U1 este fix, iar vârful fazorului Us se deplasează în funcţie de poziţia rotorului, pe un cerc cu centrul în vârful fazorului U1. Rezultă că valoarea efectivă a tensiunii secundare U2 poate fi reglată aproximativ, între o valoare maximă dată de suma tensiunilor U1 + U2 şi o valoare minimă dată de diferenţa U1 – U2 adică între 0 şi 2U1.