FUNCTIONARE MOTOR ASINCRON TRIFAZAT (3x380V, 50Hz) IN REGIM MONOFAZAT (220V, 50Hz, F+N)

Propunem doua posibile scheme pentru modificarea conexiunilor la cutia de borne a unui motor asincron trifazat (3x380V) astfel incat sa functioneze la tensiunea de 220 monofazat (F+N).
Masina asincrona monofazata poate fi echivalata cu doua masini asincrone polifazate, cuplate pe aceasi ax, care au infasurarile primare alimentate in serie. Infasurarea primara monofazata este reparizata, in general, pe 2/3 din periferia statorului.
Un motor asincron trifazat, la care s-a intrerupt o faza, ajunge sa functioneze in sarcina monofazata.
Motorul asincron monofazat nu are cuplu de pornire. Din acest motiv  motorul asincron monofazat are in stator o infasurare auxiliara, care ocupa 1/3 din perifieria masinii decalata fata de infasurarea principala cu 90de grade si alimentata de la aceeasi sursa de curent alternativ. Pentru realizarea decalajului de 90 de grade, infasurarea auxiliara se realizeaza astfel incat rezistenta acesteia sa fie mult mai mare decat reactanta de dispersie; un alt procedeu mai eficient consta in montarea in serie cu infasurarea auxiliara a unui condensator,Cp. Dupa pornirea motorului faza auxiliara este decuplata printr-un intreruptor manual sau automat.
Condensatorul Cf are rolul de a limita curentul prin faza auxiliara in regim de functionare.
Sunt date relatiile de calcul pentru condensatoare.
Cf - condensator functionare
Cp - condensator pornire
Pentru sarcini reduse Cp nu este necesar.
Intreruptorul k poate fi intreruptor manual sau automat (se poate masura curentul la pornire si dupa atingerea valorii nominale k se deschide automat)
a functionarea motorului asincron trifaza in regim de motor asincron monofazat sarcina scade la 2/3 din sarcina nominala.

ARBORELE ELECTRIC

Spunea cineva „ştiinţa omenească este limitată dar neştiinţa infinită” şi câtă dreptate avea...


Am întâlnit, în activitatea noastră, multe situaţii când a trebuit să convingem beneficiarii de utilitatea, eficienţa şi necesitatea aplicării unor soluţii tehnice, relativ simple, care există, care funcţionează şi care, aplicate, determină siguranţă şi condiţii superioare de funcţionare a utilajelor şi echipamentelor.
Problema care trebuia rezolvată era sincronizarea rotaţiei celor două motoare care acţionau două mecanisme de lucru necuplate mecanic între ele. Rezolvarea ei este imediată şi la îndemâna beneficiarului şi constă prin realizarea arborelui electric.
Aşa numitul „arbore electric” constă în sincronizarea mişcării de rotaţie a motoarelor asincrone care acţionează anumite mecanisme de lucru necuplate mecanic între ele prin intermediul unor legături electrice asigurând un raport constant între viteze şi acceleraţii.
Arbori electrice pot fi realizaţi cu: maşini auxiliare şi fără maşini auxiliare. Pentru cazul prezentat noi am ales varianta de arbore electric fără maşini auxiliare.
Schema arborelui electric fără maşini auxiliare.

Schema conţine: M1 şi M2 maşini electrice asincrone cu rotorul bobinat cu caracteristici identice. Rotoarele lor sunt legate împreună prin intermediul reostatului R. ML1 şi ML2 sunt mecanismele de lucru acţionate de cele două motoare electrice.
Când sarcinile celor două maşini sunt egale t.e.m. induse sunt egale şi între motoare nu există decalaje. Curenţii din înfăşurările rotoarelor sunt egali ca valoare şi sunt debitatţi pe reostatul comun, între rotoare neexistând transfer de energie şi nici circulaţie de curenţi.
Dacă sarcina este neegală, apare un decalaj între rotoare, care este cu atât mai mare cu cât diferenţa între cuplurile opuse de mecanismele de lucru este mai mare. Ca urmare, şi între t.e.m. induse apare un defazaj, deci o diferenţă care dă naştere unor curenţi de egalizare între rotoare, ale căror componente active determină cupluri de egalizareastfel încât să se obţină rotirea sincronă a maşinilor.
Rezistenţa din circuitul rotoric se alege astfel încât la cuplul nominal la arborele maşinii să se asigure o valoare a alunecării de 0,25 – 0,3.

ÎNLOCUIREA MOTOARELOR DE CURENT CONTINUU CU MOTOARE DE CURENT ALTERNATIV SI CONVERTOR DE FRECVENŢĂ

Motoarele de curent continuu funcţionează în regim permanent, cu tensiunea la borne şi curentul în circuitul exterior, staţionare. Ele se utilizează în aplicaţiile industriale în care este nevoie de modificarea în limite largi a vitezei de rotaţie. Dezvoltarea surselor de tensiune continuă (prin folosirea redresoarelor comandate) a reactualizat folosirea acestor motoare la numeroase acţionări. Există utilaje, echipamente care fincţionează cu acest tip de motoare. Din anumite motive (apariţia unor defecte, protecţia motoarelor nu este ralizată corespunzător, suprasarcini mecanice, etc) este nevoie rebobinarea sau înlocuirea motoarelor cu motoare de curent continuu similare. Costurile ridicate ale bobinării cât şi dispariţia atelierelor de bobinaj pun probleme mari beneficiarilor acestor utilaje.
În activitatea noastră am întâlnit aceste cazuri şi am propus beneficiarilor noştrii adoptarea unei soluţii care să fie mai economică, mai fiabilă şi aplicabilă imediat. Această soluţie implică înlocuirea motorului de curent continuu cu motor de curent alternativ asincron şi convertor de frecvenţă (care să permită modificarea vitezei ţn limite largi), ţinând seama de faptul că motoarele asincrone sunt foarte des întâlnite şi de cele mai multe ori există chiar la faţa locului din alte aplicaţii care sunt în conservare.
Motor de curent continuu. Motorul de cc se compune din stator (inductor) şi rotor (indus). După felul excitaţiei motoarele pot fi: cu derivaţie serie, parale şi mixtă. Motoarele cu excitaţie derivaţie au inductorul alimentat de la o sursă de tensiune constantă iat indusul alimentat de la o sursă de tensiune variabilă. Se folosesc la acţionarea maşinilor unelte, în metalurgie, etc. Comparativ cu motoarele de curent alternativ asincrone, permit reglajul vitezei de rotaţie în limite largi. Caracteristica mecanică este dură, aică viteza se modifică puţin la variaţia cuplului de sarcină).

Motoarele cu excitaţie serie au o caracterisitcă mecanică moale (viteza scade mult la creşterea cuplului de sarcină), au un cuplu mare la pornire şi nu sunt sensibile la căderi mari de tensiune. Aceste calităţi le recomandă la utilizarea în sistemele de tracţiune electrică (troleibuze, tramvaie, electrocare, etc).
Motoarele cu excitaţie derivaţie mixtă se folosesc la acţionările mecanismelor cu regim variabil, ciclic, cu număr mare de conectărişi frânări.
Reglarea vitezei motorului de curent continuu se face: prin introducerea unui reostat în circuitul indus, variaţia tensiunii de alimentare, modificarea fluxului inductor, alimentarea prin impulsuri de tensiune.
Motorul de curent alternativ asincron. Motorul asincron este cea mai răspândită maşină electrică datorită simplităţii constructive, preţului mic, randamentului bun, fiabilităţii şi siguranţei în exploatare. Funcţionarea motorului asincron se bazează pe legea inducţiei fiind de fapt un transformator dinamic generalizat. Înfăşurările statorului (inductorul sau primarul) sunt alimentate de un sistem de tensiuni simetrice şi sunt parcurse de curenţi simetrici care creează un câmp magnetric învârtitor. Acest câmp, care are o rapartiţie sinusoidală în întrefier, induce în rotor (indus sau secundar) un sistem de tensiuni electromagnetice . Curenţii din înfăşurările rotorului (care pot fii în scurtcircuit sau conectate la elemente cu impendanţe echilibrate) creează un câmp magnetic învârtitor propriu, denumit câmp de racţie al indusului. Acest câmp are o viteză de rotaţie faţă de rotor egală cu diferenţa dintre viteza câmpului magnetic învârtitor al curenţilor statorici şi viteza de rotaţie a rotorului. Astfel se stabileşte un câmp magnetic învârtitor rezultant exercită un cuplu electromagnetic asupra rotorului, antrenându-l în sensul în sensul mişcării.

Reglarea vitezei motoarelor asincrone se face prin: schimbarea numărului perechilor de poli, variaţia frecvenţei tensiunii sursei de alimentare, cu reostat în circuitul rotori (la motoarele cu rotorul bobinat), cu recuperarea energiei de alunecare, prin modificarea tensiunii de alimentare.
Având la îndemână convertoare de frecvenţă, la preţ relativ mic, fiabile şi uşor de montat, este indicat în multe aplicaţii utilizarea lor pentru modificarea turaţiei motoarelor asincrone.

Astfel cu preţuri mici, fără modificări însemnate, problema înlocuirii motoarelor de curent continuu cu motoare asincrone şi convertoare de frecvanţă, este rezolvată imediat. Trebuie puţină iniţiativă, curaj şi pricepere.

Schemele de montaj  nu diferă de la un producător la altul. Noi am folosit la aplicaţia noastră în convertor de frecvenţă Moeller. Mai jos se prezintă datele tehnice şi schema de montaj.

Modificarea efectuată s-a făcut în timp util, costurile au fost mici şi beneficiarul are posibilitatea ca în cazul

defectării motorului asincron sa-l înlocuiască cu altul existent. Variaţia vitezei de rotaţie în acest caz se face într-un domeniu extins iar caracteristicile motorului (pornirea, frânarea, vaiaţia vitezei cu sarcina, etc.) sunt mai bune. 

Posibile aplicaţii: maşini unelte, maşini de injecţie mase plastice, morii, metalurgie, maşini prelucare marmoră, tâmplărie şi ateliere de mobilă, uscătoare, siteme de încălzire şi ventilaţii cu mai multe viteze de lucru, etc.