Capitolul 3 MASINA ASINCRONA

Transcript

1 Capitolul 3 ASA ASCOA aia aicroa ete cea ai rapâita aia electrica. Ea e îtâlete pe cara larga î actioarile electrice i toate ectoarele iutriale i ociale, îeoebi î regiul e otor trifazat, petru actioarea aiilor uelte, a popelor, a copreoarelor, a orilor cu bile, a acaralelor electrice, a pourilor rulate, a aparaturii eicale, a aparaturii electrocaice etc. otoarele aicroe e cotruiec petru o gaa foarte larga e puteri (e la oriul uitatilor e W pâa la oriul zecilor e W), petru teiui joae (ub 5V) i teiui eii (3 kv, 6 kv au kv) i avâ turatia icroa la frecveta f 5Hz egala î o uzual cu 5, 6, 75,, 5 au 3 rot/i, î fuctie e uarul e perechi e poli. Pricipalele avataje ale otoarelor aicroe fata e alte tipuri e otoare electrice ut: iplitate cotructiva; pret e cot reu; igurata are î exploatare; perforate tehice riicate (cuplu are e porire, raaet riicat); tabilitate î fuctioare, exploatare, aevrare i îtretiere ipla; alietare irect e la reteaua trifazata e c.a.; Ditre pricipalele ezavataje pute euera: oc are e curet la porire; factor e putere relativ cazut; caracteritica ecaica ura; egiul e geerator al aiii aicroe ete ai rar foloit atorita puterii reactive (e agetizare) relativ are pe care aia trebuie -o ia e la retea. Î actioarile electrice, î cazuri peciale, aia aicroa poate fuctioa petru curta urata i î regiul e frâa electrica.

2 8 aia aicroa 3. Eleete cotructive ale aiii aicroe aiile aicroe e executa î oua fore cotructive: aia aicroa cu rotorul bobiat (cu iele); aia aicroa cu rotorul î curtcircuit (î colivie). Statoarele î abele cazuri ut ietice. 3.. Statorul aiii aicroe Statorul aiii aicroe joaca rolul e iuctor. Î tator e obtie u câp agetic îvârtitor, pe cale electrica, cu ajutorul uei îfaurari trifazate parcure e cureti alterativi trifazati, îfaurare aezata î cretaturi. Di puct e veere cotructiv, tatorul are fora uui ciliru gol realizat i tole e otel electrotehic e,5 groie, izolate ître ele cu lac izolat au oxizi ceraici. Cretaturile e obti pri tatarea tolelor îaite e îpachetarea iezului i pot fi eiîchie au echie. Cretaturile eiîchie (figura 3., a) prezita avatajul uui flux e iperie ai reu, ar îfaurarea trebuie realizata i couctor rotu i itroua fir cu fir, eputâ fi realizata afara pe ablo. Cretaturile eiîchie e utilizeaza la aii e puteri ici. Cretaturile echie (figura 3., b) perit realizarea îfaurarii afara pe ablo ar prezita u flux e iperie ai are. Se utilizeaza la aii e puteri ari. Figura 3. Figura 3. Îfaurarea tatorului e realizeaza e cele ai ulte ori î oua traturi i cu pa curtat. Îfaurarile îtr-u igur trat e utilizeaza uai la aiile e putere ica.

3 aia aicroa otorul aiii aicroe otorul aiii aicroe joaca rolul e iu avâ fora uui ciliru pli realizat i tole i otel electrotehic e,5, izolate au eizolate. La periferia rotorului e afla cretaturi realizate tot pri tatare, î care e itrouce îfaurarea rotorica. Daca aia aicroa ete cu rotorul bobiat, atuci îfaurarea rotorica ete e tipul îfaurarilor e c.a. trifazate, cu pa iaetral, îtr-u trat au î oua traturi. Cretaturile î acet caz ut eiîchie avâ e obicei fora e para (figura 3.). Daca aia ete cu rotorul î curtcircuit, atuci îfaurarea rotorica ete e tipul colivie realizata pri turare i bare e Cu au Al curtcircuitate la capete e oua iele i acelai aterial (figura 3.4). Turarea coliviei e face pri ijectie irect î cretaturile rotorice, acetea fii e ata aceata îchie au eiîchie (figura 3.5, a). La aii e puteri ai ari petru reucerea curetului e porire e foloec colivii cu bare îalte (figura 3.5, b) au uble colivii (figura 3.5, c). Colivia uperioara S are ectiuea ai ica i eci reziteta ohica ai are ar reactata ete ai ica. Ea joaca rolul e îfaurare e porire liitâ curetul e porire care avâ frecveta relativ are u perite fluxului agetic iuctor a patrua î aâciea rotorului pâa la colivia iferioara. Oata aia porita frecveta curetului rotoric cae ( f ) fluxul iuctor patrue ai aâc î rotor îbratiâ colivia care avâ ectiuea f ai are va avea reziteta ohica ai ica, reactata relativ are iar curetul va circula prepoeret pri ea. Di acet otiv e ai uete i colivie e lucru. a) b) c) Figura 3.4 Figura 3.5 Î cazul aiii cu rotorul bobiat, capetele îfaurarii rotorice ut coae î exterior cu ajutorul uor cotacte aluecatoare copue i trei iele e broz oliare cu rotorul pe care alueca perii i broz grafitat fixate i izolate fata e carcaa aiii (figura 3.3). Vetilatia îfaurarii tatorice e realizeaza e obicei la puteri ici i eii cu ajutorul vetilatorului axial otat pe axul aiii (figura 3.3), iar vetilatia îfaurarii rotorice e realizeaza cu ajutorul aripioarelor e pe ielele e curtcircuitare care e toara oata cu colivia.

4 8 aia aicroa Figura 3.3

5 aia aicroa Carcaa aiii aicroe Carcaa e executa i aluiiu au fota pri turare. Carcaa poarta talpile e fixare ale aiii, ielul e riicare, cutia e bore, placuta iicatoare i cuturile frotale. Î cuturi e oteaza lagarele (ruletii) pe care e prijia axul aiii (figura 3.3). La aia aicroa cu iele, uul i cuturile frotale utie portperiile, îpreua cu periile e cotact i ipozitivul e riicare a periilor i curtcircuitare a ielelor (aca exita). Carcaa utie iezul tatorului îpreua cu îfaurarea a i aigura poibilitatea e cetrare fata e rotor Îtrefierul aiii aicroe Îtrefierul ete patiul liber raa ître iezul feroagetic al rotorului i iezul tatoric. Latiea îtrefierului la aia aicroa e coiera cotata (e eglijeaza echierea cretaturilor) i are o valoare foarte ica (, ) î veerea obtierii uui curet e agetizare cât ai reu, repectiv a uui factor e putere riicat. Î figura 3.3 -a reprezetat o ectiue logituiala pritr-o aia aicroa cu rotorul bobiat, pe care e pot evietia cele ai ulte i eleetele cotructive ale aiii aicroe prezetate ai u. 3. otorul aicro trifazat aia aicroa poate fuctioa tabil î trei regiuri: regiul e otor; regiul e geerator; regiul e frâa electrica. Î practica, îa, aia aicroa ete utilizata aproape î totalitatea cazurilor î regiul e otor, regi care va cotitui obiectul tuiului otru î cotiuare. De ulte ori regiul e fuctioare al aiii e lucru atreate e otorul aicro ipue acetuia fuctioarea î regi e geerator au e frâa electroagetica.

6 84 aia aicroa 3.. Pricipiul e fuctioare al otorului aicro otorul aicro trifazat priete eergie electrica e la reteaua e c.a. pri coectarea tatorului la aceata, eergie pe care o covertete î eergie ecaica furizata la axul rotorului. Siteul e cureti trifazati ietrici aborbiti e tator e la retea prouce u câp agetic îvârtitor care petru aroica fuaetala are fora: B co( pα ω t). (3.) B Acet câp prouce î raport cu îfaurarea rotorica (care î oetul poririi ete fixa) u flux agetic e fora: petru ua i fazele îfaurarii cofor (.4). Ψ Ψ coω t (3.) La râul au acet flux iuce î faza repectiva a îfaurarii rotorice o t.e.. e aceeai pulatie. Cu îfaurarea rotorica ete îchia (î curtcircuit au pe u couator echilibrat) t.e.. va a atere uui curet pri faza rotorica repectiva. Siteul trifazat ietric e cureti i îfaurarea rotorica trifazata iteractioeaza cu iteul trifazat e fluxuri Ψ â atere uui cuplu rezultat e forte care va pue î icare rotorul. otorul capata atfel viteza i î fial e tabilete la valoarea Ω < Ω ( Ω fii viteza ughiulara e icroi a câpului îvârtitor iuctor). Acu fluxul agetic creat e câpul iuctor va avea fata e îfaurarea rotorica î icare expreia: ue -a otat: ( ) [ p( Ω Ω ) t] Ψ co pω t Ψ Ψ co (3.3) Ω Ω - - aluecarea itre câpul iuctor i rotor cofor (.47) i (.53). Ω Eviet câ Ω, fluxul Ψ evie ivariabil î tip i, pri urare, u e ai iuc Ω t.e.. î rotor, cuplul electroagetic al otorului evei ul. Deci, rotorul are teita e a e apropia e viteza e icroi ar pe care u o poate atige. Atfel câpul agetic îvârtitor iuctor i rotorul u pot fi icioata î icroi. De aici i euirea e aia aicroa. Coierâ ca rotorul e îvârte î regi tatioar cu viteza ughiulara Ω corepuzatoare aluecarii, atuci frecveta fluxului Ψ, a t.e.. iue î rotor i a curetilor rotorici va fi: ( Ω Ω ) pω ω ; f f. ω (3.4) p

7 aia aicroa 85 Aluecarea a otorului aicro e ai poate crie i î procete: ue Ω [ rot / i ]; [ rot / i ] % (3.5) 6 6 π π ut turatiile câpului îvârtitor, repectiv Ω rotorului î rot/i. otoarele aicroe e cotructie orala au î o uzual aluecari oiale cuprie ître ( 5)%. Acet lucru arata ca la frecveta tatorica iutriala f 5Hz, frecveta curetilor rotorici va fi cofor relatiei (3.4): f (,,5) 5 (,5,5) Hz, eci, o frecveta foarte joaa, ceea ce e perite a coiera piererile î fier i rotor practic ule. De aeeea valoarea efectiva a t.e.. iua î rotor epie e aluecare. Atfel la porire ( ) ea are expreia: E Ψ (3.6) 4,44 k f iar î regi tatioar corepuzator aluecarii : 4,44k fψ E E (3.7) De exeplu aca o aia aicroa are la porire o t.e.. iua rotorica E V ( ), atuci la o valoare uzuala a aluecarii oiale cu ar fi %, ea va avea valoarea: E, V. 3.. Ecuatiile aiii aicroe trifazate Se coiera o aia aicroa trifazata ietrica, alietata la o ura trifazata ietrica e frecveta fi valoarea efectiva a teiuii U. Se preupue ca aia fuctioeaza îtr-u regi electroagetic tatioar, u are piereri î iezul feroagetic, circuitul agetic ete liiar, iar îfaurarile ut ipue iuoial, atfel îcât curba câpului agetic i îtrefier ete o ua iuoiala. Circuitul rotoric e coiera curtcircuitat au îchi pe u reotat ietric (figura 3.6) ue -au facut otatiile: -, rezitetele pe faza ale îfaurarii priare (tator), repectiv, ecuare (rotor) ( iclue i reziteta e faza a reotatului);

8 86 aia aicroa - π f L ; π f L reactatele e iperie ale circuitelor priar repectiv ecuar coierate la frecveta f a curetilor i priar, iuctivitatile e iperie fii preupue cotate; -, i i curetul e faza i îfaurarea priara, repectiv ecuara; - U i ω t teiuea la borele uei faze priare; u - Ψ fluxul facicular prou e câpul agetic rezultat i îtrefier (valoare efectiva); Figura 3.6 Câpul agetic îvârtitor rezultat reprezita u câp agetic util î aia aicroa î eul ca el ete rezultatul uprapuerii câpurilor iuctor (e excitatie) i e reactie a iuului, ale caror liii trabat atât îfaurarea tatorica cât i pe cea rotorica, efii cuplajul agetic al celor oua îfaurari (îtocai ca la traforator). Câpul agetic rezultat i îtrefier va prouce pri aia u flux agetic rezultat (util) avâ aplituiea: Ψ B L τ (3.8) π ue: L - lugiea iezului rotoric; τ - paul polar. Acet flux util atura periferia iterioara a tatorului i va iuce t.e.. î cele trei faze tatorice cu valoarea efectiva:

9 aia aicroa 87 E π f k Ψ. (3.9) Fazorial expreia t.e.. utile tatorice e va crie: ue: - reactata agetizare. E (3.) j ω k Ψ j a fot euita reactata e agetizare, iar curetul curet e Acet flux agetic util va atura i periferia rotorica i va iuce t.e.. î fazele rotorice avâ valoarea efectiva: E π f k Ψ. (3.) Valoarea efectiva a t.e.. utile rezultata rotorice ete pri urare proportioala cu frecveta f, eci cu aluecarea, ceea ce e perite a crie: f E π E ; E f k Ψ (3.) ue ariea E atfel efiita ete chiar t.e.. rotorica iua e câpul agetic îvârtitor rezultat B aca rotorul ar ta pe loc ( ). Expreia t.e.. rotorice efective e poate crie fazorial: Câpul agetic e iperie tatoric Ψ E E j ω k Ψ (3.3) ete acel câp ale carui liii e câp e îlatuie uai cu pirele proprii, fara a e îlatuie cu pirele rotorice. Acete liii e îchi fie pri îtrefierul aiii fie pri aer î jurul capetelor frotale ale bobielor tatorice. Fluxul e iperie corepuzator acetui câp va iuce î fazele tatorice t.e.. e valoare efectiva coplexa: Ψ E j ω L E j. (3.4) Cu totul aalog e efiete fluxul agetic e iperie al rotorului î raport cu tatorul care va iuce î fazele rotorice t.e.. e valori efective: E ω L ω L (3.5) au fazorial: E j (3.6) fazorii iplicati fii e frecveta f. vor fi: Pe baza celor tabilite ai u rezulta ca ecuatiile fazoriale e teiui petru tator i rotor U j j E E (3.7)

10 aia aicroa 88 cofor teoreei lui Kirchhoff petru teiui aplicata pe o faza tatorica repectiv rotorica. Îparti ecuatia teiuilor rotorice la obtie:. E j (3.8) Sa rearca faptul ca otorul aicro echivalet efiit ca avâ rotorul iobil ete ietic cu u traforator trifazat, îfaurarea tatorica reprezetâ priarul, iar îfaurarea rotorica ecuarul. Pri urare acetui otor aicro echivalet i e pot aplica ecuatiile traforatorului. Petru tator (priar) ete î cotiuare valabila ecuatia e teiui (3.7), iar petru ecuar (rotor) ecuatia (3.8), fazorii fii toti e frecveta. f Îtocai ca la traforator vo raporta ariile rotorice (ecuare) la tator (priar) î copul e a ajuge la o chea echivaleta i la o iagraa e fazori tatorici i rotorici coparabili ca arie. Daca îulti toti tereii ecuatiei (3.8) cu, k k atuci e obtie î locul lui E chiar E cofor (3.), tere care e regaete i î ecuatia tatorica (3.7). Î felul aceta cele oua ecuatii au u tere cou E, ceea ce ugereaza o chea echivaleta cu oua ochiuri iepeete, ar cu o latura coua. Utilizâ otatiile proprii raportarii: ; k k ; k k (3.9) E E k k E E ; k k e obtie uratorul ite e ecuatii ce caracterizeaza otorul aicro î regi tatioar, cu eglijarea piererilor î fier:. j E ; ; E j ; E j U (3.) Ecuatia a 3-a, repectiv, a curetilor, -a obtiut i ecuatia oleatiilor corepuzatoare copuerii câpurilor agetice iuctor i e reactie î câpul agetic rezultat util: k k k (3.)

11 aia aicroa 89 pri îpartirea ecuatiei cu k i foloi otatiile (3.9). Î fârit, vo itrouce i o corectie referitoare la piererile î iezul feroagetic al tatorului, P Fe, foloi aceeai otificare ca î teoria traforatorului (vezi ubcap...4); aceata corectie couce la oificarea ultiilor oua ecuatii i iteul (3.), acetea evei: E j a a a (3. ) î care a ete reziteta corepuzatoare piererilor active î fier, E, a PFe 3 a a 3 a fii curetul corepuzator piererilor P Fe. eaiti ca piererile î fier rotorice PFe pot fi eglijate î regiul e otor atorita frecvetei foarte joae a curetilor rotorici. Se pot cotrui acu chea echivaleta i iagraa e fazori: Figura 3.7 Figura 3.8 Î figura 3.8 -a reprezetat chea echivaleta a aiii aicroe î regi tatioar. Î aceata chea -a îpartit reziteta echivaleta a rotorului î reziteta, î care e ( ) ezvolta piererile Joule P j i reziteta, care ar avea eificatia uei rezitete e arcia (petru a îtari aalogia cu chea echivaleta a traforatorului). Se poate arata ca, puterea pieruta î aceata reziteta reprezita chiar puterea traforata î putere ecaica totala. P

12 aia aicroa 9 Daca e foloec otatiile: a a j j ; j ; j atuci chea echivaleta capata fora i figura 3.9. Figura 3.9 ezolvâ chea echivaleta i figura 3.9 e obti petru curetii i uratoarele expreii: U U (3.). U (3.3) Petru a iplifica calculele, i expreia curetului vo îparti atât uaratorul cât i uitorul cu i vo obtie: c U U (3.4) c U (3.5) ue -a otat cu c e c c j α - u coeficiet coplex cu oulul c, ceva ai are ca ( avâ oulul ult ai are ecât ) i cu arguetul α foarte apropiat e zero. Î o uzual acet coeficiet are valoarea:.,5, c

13 aia aicroa 9 Obervatii: Ca i la traforator, caerea e teiue î reziteta a îfaurarii tatorice ete foarte ica î coparatie cu teiuea la bore U petru toate regiurile e fuctioare ale otorului aicro. Pe e alta parte i caerea iuctiva e teiue pe reactata e iperie reprezita î o uzual oar câteva procete i t.e.. utila E. Pri urare i pria ecuatie a iteului (3.) e euce: U U E E π f k Ψ Cu alte cuvite, aca teiuea e faza aplicata tatorului ete cotata ca arie efectiva, iar frecveta a e aeeea cotata, atuci aplituiea fluxului rezultat ete practic cotata, iepeeta e arcia otorului. De aeeea i curetul e er î gol ca i copoetele ale i a vor fi cotate. Curetul e agetizare ca i curetul e er î gol au valori ult ai riicate la otorul aicro î coparatie cu ariile corepuzatoare la traforator, ele atigâ uzual valori e (3 5)% i curetul oial tatoric. Explicatia cota î faptul ca la acelai flux, otorul aicro ofera o reluctata ult ai are i cauza exitetei îtrefierului foarte puti pereabil care olicita o oleatie e agetizare ult porita. Dat fii faptul ca î regiurile orale aluecarea ete foarte reua (,,5), rezulta >>, ceea ce îeaa ca factorul e putere rotoric:. coϕ (3.6) ete foarte apropiat e uitate, aica efazajul itre t.e.. utila rotorica ete foarte ic, practic ul upa cu e poate oberva pe iagraa e fazori. E i curetul rotoric

14 9 aia aicroa 3.. Bilatul puterilor i raaetul otorului aicro Petru a pue î evieta cât ai ugetiv bilatul puterilor e poate traa grafic o iagraa care e arata cu evolueaza puterile î otorul aicro. Aceata iagraa -a reprezetat î figura 3. ue -au facut otatiile: Figura 3. P - puterea activa electrica aborbita e otor e la reteaua e alietare; P Cu - piererile active î cuprul tatorului (pri efect Joule pe reziteta tatorului): PCu, fii uarul e faze al îfaurarii tatorice; P - puterile active î fierul tatorului: PFe PT PH, P T fii piererile atorate Fe P curetilor turbioari; - P H - piererile atorate hitereziului agetic; - puterea electroagetica a aiii care e traite i tator î rotor la ivelul îtrefierului pri câpul agetic îvârtitor rezultat P P P P ; Cu Cu Fe P - piererile active i cuprul rotorului PCu, fii uarul e faze al îfaurarii rotorice; P - piererile ecaice (pri frecari î lagare i pri frecarea rotorului i a vetilatorului e pe ax cu aerul); P - puterea ecaica totala ezvoltata e otor P P P Cu ; P - puterea ecaica utila la axul otorului. Bilatul puterilor active la otorul aicro e va putea atfel crie: P Cu Cu Fe P P P P P. (3.8) Puterea ecaica totala ca i puterea electroagetica a otorului e ai pot expria i î arii ecaice, atfel:

15 aia aicroa 93 ue: π Ω (3.9) 6 P π Ω (3.3) 6 P cuplul electroagetic al aiii; Ω viteza ughiulara a câpului agetic îvârtitor tatoric; turatia câpului agetic îvârtitor tatoric [rot/i]; Ω viteza ughiulara a rotorului; turatia rotorului [rot/i]. Îlocui acete relatii î expreiile piererilor î cuprul tatoric i î expreia puterii ecaice totale e obtie: ( Ω Ω ) Ω P P P P (3.3) Cu ( ) ( ) P. P P PCu Ω (3.3) Aica piererile î cuprul îfaurarilor rotorice reprezita fractiuea i puterea agetica P traia e tator rotorului î tip ce puterea ecaica totala reprezita fractiuea ( ) i puterea P. Altfel pu relatia (3.3) e arata ca valoarea aluecarii uui otor aicro e tabilete î fuctie e valoarea piererilor î cuprul rotoric. La piereri PCu ari vo avea aluecari ari. Î copul obtierii uui raaet porit aia e proiecteaza petru aluecari oiale ici (,,5). La aeeea aluecari ici piererile î fierul rotoric e pot eglija (vezi ubcapitolul 3..), otiv petru care acete piereri PFe active. u figureaza î acet bilat al puterilor Di puct e veere al bilatului e puteri reactive otorul aicro ete u receptor ohiciuctiv. otorul preia puterea reactiva relativ iportata e la retea eceara agetizarii iezului feroagetic, eci crearii câpului agetic i aia. Factorul e putere al otorului aicro, coϕ, ete toteaua iuctiv. otorul aicro ete excitat e la aceeai retea care îi furizeaza i puterea activa. aaetul otorului aicro va avea expreia: P η P P P P P P P P P P Cu Cu Fe. (3.33) Puterea ecaica la ax P Ω e calculeaza aurâ cuplul ezvoltat la ax i turatia rotorului 6 Ω au pri epararea piererilor i puterea aborbita P. aaetul π

16 aia aicroa 94 oial al aiilor aicroe are valori ari ( )%, η valorile ici petru puteri ici, iar valorile ari petru puteri ari (>kw) Expreia cuplului electroagetic Ca urare a iteractiuii itre fluxul iuctor fata e rotor i curetii iui e aceta î îfaurarea rotorica, apar forte electroagetice care vor prouce u cuplu rezultat e forte electroagetice. Aplicat aupra rotorului acet cuplu prouce icarea e rotatie e la aia aicroa. Expreia cuplului electroagetic al otorului aicro trifazat î regi tatioar e fuctioare e poate face explicit pori e la expreia geerala a cuplului electroagetic la aiile e curet alterativ (vezi ubcapitolul.4 relatia (.68)): ( ).,E co E 3 Ω Ω (3.34) Expreia e la uarator are o eificatie bie precizata. Ea reprezita puterea activa couata î îfaurarea rotorica aica chiar piererile i cuprul rotoric. Deci:. 3 P P Cu Cu Ω Ω Ω Ω (3.35) Expreia curetului rotoric a fot eteriata cu ajutorul cheei echivalete (vezi ubcapitolul 3.. relatia (3.5)): c j c U c U (3.36) au î valoare efectiva: c c U (3.37) Îlocui î relatia (3.35) expreia cuplului evie: Ω c c U 3 (3.38)

17 aia aicroa 95 Cuplul electroagetic ezvoltat e otorul aicro ete, eci, fuctie e aluecarea petru u otor at i petru o teiue U i frecveta f ate ale retelei e alietare. Petru a eteria valorile ale aluecarii petru care cuplul electroagetic atige valori extree, e calculeaza erivata i e rezolva ecuatia: Efectuâ calculul e gaete ecuatia: e ue rezulta:. c c c c (3.39), c ±. (3.4) Aluecarea pozitiva corepuzatoare regiului e otor va geera u axi al cuplului iar aluecarea egativa corepuzatoare regiului e geerator va geera u ii curbei f ( ). Cele oua valori extree cuplului (3.38) obtiâu-e:, e eteria itroucâ valorile al, î expreia ± 3U. (3.4), c c Ω Aluecarea i regiul e otor careia îi corepue cuplul axi electroagetic, poibil a fi ezvoltat e otor la U at, e uete aluecare critica, i upa cu e oberva i relatia (3.4) ete irect proportioala cu reziteta rotorica e faza. Cuplul electroagetic axi at e relatia (3.4) e ai uete i cuplu critic, i upa cu e oberva ete irect proportioal cu patratul teiuii e alietare U, ete iver πf proportioal cu frecveta teiuii e alietare Ω, i u epie e reziteta p rotorica e faza.

18 aia aicroa Caracteritica cuplu-aluecare Aprecierea poibilitatilor e utilizare a otorului aicro î actioari electrice e poate face i utilizâ caracteritica ecaica ( ), f care reprezita epeeta itre turatia otorului i cuplul electroagetic ezvoltat e aceta, coierâ retul ariilor i expreia cuplului (3.38) cotate. Caracteritica ecaica ( ), f rezulta i caracteritica cuplu-aluecare ( ), f tiâ eaa e relatia liiara itre turatia i aluecarea (obtiuta i efiitia aluecarii): ( ), (3.4) Î o exact caracteritica cuplu-aluecare ( ) f e obtie pe cale experietala. Deucerea pe cale experietala la bacul e îcercari u e poate face ecât îtr-u oeiu retrâ. Fora caracteriticii ( ) f î tot oeiul e variatie a lui ( ) [ ] ; e poate euce pe cale aalitica expriâ relatia (3.38) îtr-o fora aproxiativa, iplificata. Petru aceata vo expria ai îtâi raportul : c c c c c (3.43) Daca îulti i uaratorul i uitorul cu: c c (3.44) e ajuge, upa calcule iple, la expreia: ( ) λ λ (3.45) î care -a otat:. c λ (3.46) Î o uzual, << λ îeoebi la aiile e putere ai are i pri urare coeficietul e poate eglija i expreia (3.45) e poate crie:

19 aia aicroa 97 cuocuta ub uele e forula lui Klo. (3.47) Cu ajutorul acetei forule e poate explica uor fora caracteriticii f ( ) reprezetata î figura 3.. Atfel, petru aluecari ici <, e poate eglija tereul î coparatie cu i expreia (3.47) evie: [ < ] (3.48) ; < aica cuplul ete proportioal cu aluecarea varii upa o reapta ce trece pri origie. Petru aluecari ari >, e poate eglija tereul î coparatie cu expreia (3.47) evei: (3.49) ; > aica epeeta itre cuplu i aluecare e face upa o hiperbola echilatera (3.). Figura 3. Î figura 3. -a reprezetat fora e variatie a cuplului fuctie e aluecare petru tot oeiul ( ; ), ratioaetul e ai u repetâu-e aalog petru aluecarile egative. ( ) Î oeiul (, ] aia fuctioeaza î regi e otor ( >, > ); î oeiul, aia fuctioeaza î regi e frâa electrica (, < ); aia fuctioeaza î regi e geerator electric ( <, > ). > î oeiul (,)

20 98 aia aicroa evei la regiul e otor electric (, ] (figura 3.), zoa OA a caracteriticii ete o zoa tabila e fuctioare, pe aceata portiue aflâu-e i puctul oial e fuctioare (î o uzual (,5 3) ). Îtr-aevar, pe aceata portiue la o cretere a cuplului rezitet la ( ), cuplul axul aiii, care va atrea o caere a turatiei eci o cretere a aluecarii ( ) electroagetic ezvoltat e aia va crete eci va putea prelua creterea cuplului rezitet i fuctioarea e va tabili î alt puct. Deplaarea puctului e fuctioare e poate face îa tabil oar pâa î puctul A care reprezita u puct critic e fuctioare al aiii (otiv petru care cuplul i aluecarea corepuzatoare e uec critice). Portiuea AB a caracteriticii f ( ) ete o portiue itabila e fuctioare a otorului aicro eoarece orice cretere a cuplului rezitet la axul aiii va uce la creterea aluecarii i la caerea cuplului electroagetic ezvoltat. ezuâ cele aratate ai u pute afira ca otorul aicro fuctioeaza tabil i cu raaet uperior î oeiul < <. Coportarea aiii la ocuri e arcia ete caracterizat e factorul e upraarcia: k care î o uzual ia valoarea k,5 3, valorile ai ici îtâliu-e la otoarele aicroe cu rotorul î colivie. Caracteritica ecaica f( ) e poate euce i caracteritica f ( ) chibarea e variabila: ( ). facâ Figura 3.

21 aia aicroa 99 (, ) Î figura 3. -a reprezetat caracteritica ecaica atfel obtiuta. Oroata la origie corepue icroiului (, ). corepue cuplului e porire ( p, ). Taietura abcielor ( p, ) Exaiâ expreia cuplului electroagetic fuctie e aluecare (3.38): Ω π f î care -a îlocuit ; p p pri oificarea paraetrilor: U f 3 p U (3.5) π f c c ω e oberva ca e poate chiba aliura caracteriticii f ( ) - valoarea efectiva a teiuii e alietare; - frecveta teiuii e alietare; - reziteta rotorica raportata la tator (la aiile cu rotorul bobiat pri îerierea uor rezitete uplietare exterioare). Daca toate ariile i expreia (3.5) e eti cotate i e regleaza ua itre cele trei arii etioate ai u e obti trei failii e caracteritici f ( ), failii care e au iforatii pretioae privi fuctioarea otorului aicro la U, f au variabile. Petru traarea cu uurita a acetor failii e caracteritici -a îtocit tabelul 3. care e arata epeeta cuplului critic c i aluecarii critice c e acete trei arii. Tabelul 3. U f ~ U ~ f ~ ~ f

22 aia aicroa ura 3.3 Figura 3.4 Figura 3.5 Fig Di exaiarea celor trei failii e caracteritici reprezetate î figurile 3.3, 3.4, 3.5 rezulta uratoarele obervatii: o la caerea teiuii e alietare, cuplul axi eci i factorul e upraarcia ca rapi ( ) cu U exitâ pericolul ca la o auita valoare a teiuii U c U factorul e upraarcia a evia ubuitar k < aia eaiputâ fuctioa tabil la ; o pe aura caerii teiuii cae i uritatea caracteriticii, ea evei oale (ai puti abrupta). Atfel, variatia teiuii e alietare poate cotitui o etoa e variatie a turatiei otorului aicro, î liite retrâe îa (vezi ubcap. 3.3.); o la caerea frecvetei fcuplul critic i aluecarea critica crec, iar la creterea f f c a e obtia frecvetei ca exitâ i ou pericolul ca la o auita frecveta k <. Î practica e cobia reglarea frecvetei cu reglarea teiuii pri etierea U raportului ct., etiâu-e atfel i ct.; f o oata cu variatia frecvetei e oifica turatia e icroi a aiii obtiâu-e atfel u reglaj e turatie; o la itroucerea e rezitete uplietare î rotor cuplul axi eci i Aluecarea critica crete îa proportioal cu reziteta ; k u e oifica. o la u cuplu cotat la ax, oata cu creterea rezitetei rotorice crete i aluecarea eci turatia cae. Se obtie atfel îca o etoa e reglare a turatiei, etoa care prezita îa ezavatajul uor piereri uplietare ari î rezitetele uplietare exterioare (pri efect Joule); o caracteritica f ( ) evie ai oale cu creterea. Si petru caracteritica ecaica f( ) e pot traa cele trei failii e caracteritici obtiute pri variatia ariilor: U,f,, reate î figurile 3.6, 3.7 i 3.8.

23 aia aicroa Figura 3.6 Figura 3.7 Figura egiurile iaice ale otorului aicro trifazat egiurile iaice ut legate e variatia eergiei la axul otorului, otorul fii upu uei viteze variabile î tip, eci uei acceleratii. Ditre regiurile iaice iportate aiti: porirea; reglarea turatiei; frâarea; chibarea eului e rotatie. Variatia eergiei î tipul regiurilor iaice atreeaza variatia uor arii electrice i eelectrice ale otorului aicro, variatii ce trebuiec cuocute atorita iplicatiilor ce le pot avea aupra fuctioarii otorului. Î acet capitol e vor prezeta acete regiuri iaice la ivel calitativ, urâ ca î capitolul 5 a e prezite oelul ateatic al aiii î regi iaic aecvat coucerii iteelor e actioare cu otoare aicroe Porirea otorului aicro Acet regi iaic îcepe î oetul câ e coecteaza tatorul la retea (turatia otorului fii ula) i e teria câ otorul ajuge î regi tatioar (câ turatia otorului e tabilizeaza). Curetul aborbit e la retea î oetul poririi epaete e 6 8 ori curetul oial 6 8 ), upa care cae expoetial la valoarea tabilizata e regi tatioar. ( p Valoarea are a curetului e porire rezulta i chea echivaleta (fig. 3.7), î care e rearca faptul ca la, reziteta echivaleta rotorica ia cea ai ica valoare, ceea ce face

24 aia aicroa ca ipeata rotorica a aiba cel ai ic oul poibil, atragâ upa ie u curet rotoric are i, corepuzator, u curet tatoric are. Acet upracuret e porire poate avea efecte efate aupra aparatelor otate î circuitul tatoric (aparate e aura, cotoare, relee, etc.) i poate prouce caeri îeate e teiue pe retea, aca puterea retelei e alietare ete coparabila cu cea a actioarii. De aeeea ître capetele frotale ale bobielor tatorice e prouc eforturi electroiaice iportate. Di otivele prezetate ai u e ipue a e gai etoe e liitare a curetului e porire la valori acceptabile. Î cazul otoarelor cu rotorul î colivie, liitarea curetului e porire u e poate face ecât actioâ aupra tatorului, i aue aupra teiuii e alietare U, reucâu-e aceata î oetul coectarii tatorului la retea. Î fig. 3.9a, b, c, e reprezita trei chee e porire a otorului aicro cu rotorul î colivie. a) b) c) Figura 3.9 Î figura 3.9, a î erie cu fazele tatorului -au coectat trei bobie cu iez e fier care vor prouce o îeata liitare a curetului e porire. Dupa teriarea proceului e porire e îchie îtrerupatorul care va uta acete iuctivitati. Î figura 3.9, b î locul iuctivitatilor fixe L e utilizeaza iuctivitati reglabile (autotraforator) care perite ca la fâritul poririi pri curoarele C a e uteze autotraforatorul (pozitia ).

25 aia aicroa 3 Î figura 3.9, c e utilizeaza u coutator tea-triughi. La porire îfaurarea tatorica e coecteaza î tea, atfel ca iteitatea curetului fata e coexiuea triughi va fi e trei ori ai p ica py. Dupa ce e ajuge î regi tatioar e coecteaza îfaurarea tatorica î triughi. 3 Î acet fel teiuea e faza aplicata tatorului va crete e 3 ori U 3UY, eci cuplul electroagetic va crete e trei ori (cuplul fii proportioal cu patratul teiuii e alietare - relatia 3.38). La coutarea î triughi au loc alturi e curet i e cuplu, otorul trecâ pe o alta caracteritica e fuctioare (figura 3.). Porirea tea-triughi e poate face uai î gol au cu u cuplu tatic rezitet reu, excluzâu-e poririle î plia arcia. Î cazul otoarelor aicroe cu rotorul î colivie e puteri ici (pâa la 5kW) porirea e face i irect pri coectarea tatorului la teiuea oiala. Î cazul otoarelor e putere are e poate aplica porirea irecta uai î cazul î care puterea oiala a celui ai are otor aicro u epaete % i puterea oiala a traforatorului care alieteaza reteaua. Î cazul otoarelor aicroe cu rotorul bobiat, liitarea curetului e porire e poate face ai uor actioâ aupra rotorului, ari reziteta acetuia pri coectarea î erie a uor rezitete exterioare. De obicei acete rezitete ut reglabile î trepte care e curtcircuiteaza ucceiv pe parcurul proceului e porire (fig. 3.). Valoarea otorul a ezvolte u cuplu cât ai aproape e cuplul axi ( ). e alege atfel îcât la porire troucerea rezitetei uplietare faza a rotorului raportata la tator a fie Figura 3. Figura 3. î circuitul rotoric face ca valoarea rezitetei pe ceea ce couce pe e-o parte la caerea curetului rotoric cofor relatiei (3.37) petru, iar pe e alta parte la creterea (ilatarea) aluecarii critice cofor relatiei (3.4), cuplul axi efii afectat (3.4).

26 4 aia aicroa Îtrucât rezitetele e porire raâ î circuit u tip relativ ic ( t p ) piererile Joule î acetea ut relativ ici eglarea turatiei otorului aicro i cotau î: Proceeele e reglare a turatiei otoarelor aicroe rezulta i expreia turatiei: 6f ( ) ( ) (3.5) p variatia frecvetei f a teiuii e alietare; oificarea uarului e perechi e poli, p; oificarea aluecarii,, pri oificarea rezitetei rotorice. eglarea turatiei pri oificarea frecvetei i teiuii e alietare pri etierea U raportului ct.. f Aa upa cu -a vazut î ubcapitolul 3..5 la reglajul î frecveta petru a etie factorul e upraîcarcare k cotat i petru a evita aturarea aiii la frecvete joae e etie fluxul iuctor cotat varii i teiuea e alietare î acelai raport cu frecveta U f tiritoare. ct.. Aceata coitie ete realizata cu ajutorul covertizoarelor tatice e frecveta cu Failia e caracteritici ecaice obtiuta petru ivere frecvete are u apect foarte favorabil etiâ capacitatea e upraarcia iiferet e viteza (fig. 3.). Figura 3. Figura 3.3

27 aia aicroa 5 La frecvete upraoiale izolatia aiii petru creterii frecvetei (fig.3.3). f > f coitia U U u e ai poate realiza (-ar periclita U > U ) i e etie U U, fluxul iuctor tatoric cazâ pe aura Aceata etoa aigura o gaa larga e turatii, o reglare fia fara piereri e eergie. Dei tehica covertizoarelor e frecveta ete atazi bie pua la puct totui acete italatii ut relativ cupe (î coparatie cu cotul otorului) i eforeaza reteaua itroucâ aroici uperioare i ari atfel piererile uplietare ale otorului. eglarea turatiei pri oificarea rezitetei rotorice Aceata etoa e reglare e poate aplica uai otoarelor cu rotorul bobiat (cu iele). troucerea ietrica e rezitete î erie cu îfaurarile e faza rotorice oifica crecator aluecarile critice aa cu a vazut la porirea otoarelor cu rotorul bobiat (fig. 3.). Dupa cu e poate oberva i aceata failie e caracteritici ecaice la cuplu cotat ( ) aluecarea crete oata cu ariea rezitetei îeriate. eotatele e reglare cu rezitete î trepte ut aeaatoare cu cele e porire, ar etiate petru o fuctioare e luga urata (eci ai voluioae). Pri itroucerea î rotor a rezitetelor uplietare pute regla viteza î jo fata e cea icroa î liite largi, cu caerea rigiitatii caracteriticii. Fietea reglajului epie e uarul treptelor reotatului e reglare. Dezavatajele etoei cotau î: eficieta ecooica laba atorita piererilor ari pri efect teric pe rezitetele exterioare; eceitatea ieioarii peciale a reotatului e reglare petru tabilirea regiului teric, fapt ce îi arete cotul coierabil; liitarea plajei e reglaj fuctie e ariea cuplului e arcia. La cupluri e arcia ici plaja e reglaj ete coierabil reua. Cu toate acete ezavataje reglarea turatiei otoarelor aicroe cu ajutorul reotatelor rotorice ete larg utilizata î practica atorita î pecial iplitatii ei i ai ale la actioarea ecaielor e riicat (acarale, pouri rulate) care u eceita u reglaj cotiuu e turatie i care fuctioeaza î regi iteritet.

28 6 aia aicroa eglarea turatiei pri oificarea uarului e perechi e poli p oificâ uarul e perechi e poli p, e oifica î trepte viteza e icroi (cofor relatiei 3.5) i eci viteza e rotatie a otorului aicro. oificarea uarului e perechi e poli e poate face pe oua cai: o pri itroucerea î cretaturile tatorului a oua îfaurari iticte cu uar iferit e poli, obtiâu-e î acet fel oua turatii e icroi iferite. Eviet î acet caz, ectiuea cretaturilor va fi ai are ucâ la creterea curetului e er î gol i a reactatei agetice e iperie tatorice. Ca urare e obti u factor e putere i u raaet cazute. o pri realizarea îfaurarii tatorice pe fiecare faza i oua ectiui ietice care pritr-u coutator pecial pot fi coectate î erie au î paralel, eteriâ atfel cofiguratii cu p, repectiv p (figura 3.4). Figura 3.4 Daca otorul are rotorul bobiat, ete eceara i oificarea uarului e perechi e poli ai îfaurarii rotorice, abele îfaurari trebui a aiba acelai uar e perechi e poli. Di aceata cauza otoarele cu uar variabil e poli e cotruiec e regula cu rotorul î colivie, aceta aaptâu-e î o atural la uarul e perechi e poli ai îfaurarii tatorice.

29 aia aicroa Frâarea otoarelor aicroe trifazate aia aicroa itra î regi e frâare atuci câ cuplul electroagetic ezvoltat ete e e opu eului au e rotatie. Î acet caz aluecarea evie uprauitara: > (3.5) i aia priete eergie ecaica pe la arbore i eergie electrica i retea pe care le trafora î calura pri efect Joule îeoebi î circuitul rotoric. Frâarea electrica ete uperioara i toate puctele e veere frâarii ecaice (pri frecarile uor aboti pe u tabur) i e realizeaza pri etoele: frâarea propriu-zia (pri îerierea e rezitete î circuitul rotoric i pri iverarea eului ucceiuii fazelor); frâarea î regi e geerator cu recuperarea eergiei; frâarea î regi e geerator fara recuperarea eergiei (iaica). Frâarea propriu-zia Î actioarile electrice, regiul e frâa propriu-zia e utilizeaza î oua variate, pori e la regiul e baza e otor: pri variatia uor rezitete îeriate î circuitul rotoric trecerea la regiul e frâa facâu-e pri iverarea eului e rotatie la aceeai ucceiue a fazelor tatorice; pri iverarea eului ucceiuii fazelor tatorului i îerierea î circuitul rotoric a uei rezitete coveabile. Frâarea propriu-zia pri îerierea e rezitete î circuitul rotoric are caracteritic faptul ca aia îi patreaza eul e rotatie al câpului îvârtitor ar îi chiba eul e rotatie a rotorului. Di acet puct e veere e ai uete i frâare cotracuret. Schibarea eului e rotatie a rotorului poate fi facuta fortat e catre aia e lucru cu care ete cuplat otorul (ca î cazul ecaiului e riicare la acarale câ la riicarea uei arcii prea ari e poate ivera eul e rotatie al rotorului, arcia îcepâ a coboare), au lucrâ pe o caracteritica ecaica artificiala corepuzatoare rezitetei uplietare îeriate î rotor (figura 3.5).

30 8 aia aicroa Figura 3.5 Figura 3.6 Î puctul (figura 3.5) aia fuctioeaza ca otor, turatia i cuplul avâ acelai e (pozitiv). Petru oprirea otorului e itrouce î rotor o reziteta exterioara 4 î aa fel îcât caracteritica ecaica a treaca pri puctul. Puctul e fuctioare trece î priul oet i î i apoi e tabilete rapi î corepuzator aceluiai cuplu rezitet ar la turatia. Petru iverarea eului e rotatie e itrouce o alta reziteta 5 > 4, puctul e fuctioare eplaâu-e î corepuzator turatiilor egative. aia va fuctioa atfel î regi e frâa propriu-zia, prii eergie ecaica pe la arbore pe baza caerii eergiei potetiale a greutatii i cârligul acaralei care coboara î câpul gravitatioal al Paâtului. Siulta aia aboarbe i eergie electrica e la retea, eergia totala aborbita fii traforata î calura pri efect Joule î cea ai are parte î reziteta uplietara exterioara. Avâ î veere caracterul eecooic al etoei precu i itabilitatea fuctioarii î regi e frâa aceata etoa e aplica î regiuri e curta urata. Frâarea propriu-zia pri iverarea eului e ucceiue a fazelor e foloete î actioarile electrice petru frâarea rapia a ecaiului atreat. Î acet cop e ivereaza oua faze e la reteaua e alietare (petru iverarea eului câpului îvârtitor) i, iulta, e itrouc î rotor rezitete uplietare coveabile liitarii curetului rotoric. itial aia fuctioa î regi e otor, corepuzator puctului (figura 3.6). verâ oua faze i îerii reziteta î rotor puctul e fuctioare va ari bruc i î corepuzator oii caracteritici ecaice. Î acet puct e fuctioare aia lucreaza î

31 aia aicroa 9 regi e frâa propriu-zia, cuplul electroagetic ezvoltat fii e e iver i actioâ î e iver cuplului e iertie al aelor î icare ale italatiei. Î curt tip puctul e fuctioare va ajuge î corepuzator turatiei i cuplului. Daca î acet puct e curtcircuiteaza reziteta uplietara, puctul e r fuctioare e va eplaa rapi î corepuzator turatiei i cuplului r, aica corepuzator regiului e otor e tâga (coierâ regiul iitial otor e reapta). Aceata etoa e ai uete i frâare pri cotracoectare i are o larga aplicatie atât petru iverarea eului e rotatie al otorului cât i petru oprirea a copleta. Frâarea î regi e geerator cu recuperarea eergiei La acet o e frâare aia trece i regi e otor î regi e geerator. Atfel cuplul electroagetic evie egativ (e frâare), iar turatia la ax evie upraicroa (aluecarea < evei egativa petru > ). Petru a trece î acet regi e ipue ca aia a prieaca eergie ecaica la ax, eergie care e trafora î eergie electrica i care pri tator ete recuperata î retea. Acet o e frâare ete reprezetat î figura 3.7 pe caracteritica ecaica aturala. Puctul e fuctioare ub actiuea uui cuplu e arcia e acelai e cu cuplul electroagetic ezvoltat va trece î oeiul turatiilor upraicroe, cuplul electroagetic ezvoltat chibâu-i eul ( ) evei atfel u cuplu e frâare. Aeeea o e frâare îl îtâli frecvet î tractiuea electrica câ vehiculul coboara o pata, copoeta tagetiala a greutatii ale atreâ rotorul otorului la viteze upraicroe, au la acarale câ e coboara arcia. Figura 3.7

32 aia aicroa Frâarea î regi e geerator fara recuperarea eergiei Acet tip e frâare uit i frâare iaica e obtie pri trecerea otorului î regi e geerator aicro pe retea proprie. Acet lucru e realizeaza pri ecoectarea tatorului e la reteaua e curet alterativ i pri alietarea a e la o retea e curet cotiuu (pri echierea îtrerupatorului K i îchierea îtrerupatorului K i figura 3.3). Curetul cotiuu parcurgâ fazele tatorului, prouce la periferia iterioara a tatorului u câp agetic fix, alterativ î patiu i cotat î tip. Petru rotorul aiii care cotiua a e roteaca, acet câp reprezita u câp îvârtitor, avâ viteza relativa fata e aceta. Î fazele rotorului e vor iuce t.e.. care vor prouce la râul au cureti alterativi. Î rezitetele fazelor rotorice e va coua î curt tip pri efect Joule îtreaga eergie cietica acuulata î aele î icare ale italatiei care e va frâa pâa e va opri. Figura 3.8 Figura.3 Figura 3.9 Alietarea tatorului e la putea rereoare P e poate face upa ua i cheele prezetate î figura Trecerea aiii i regi e otor (puctul e fuctioare ) î regi e geerator fara recuperarea eergiei ( ) i frâarea iaica pâa la oprire () -a reprezetat î figura 3.8. avarie. Datorita rapiitatii proceului frâarea iaica ete foloita pri exceleta ca frâare e

33 aia aicroa 3.4 otorul aicro oofazat otorul aicro oofazat ete aeaator i puct e veere cotructiv cu otorul aicro trifazat cu eoebirea ca tatorul au ete echipat cu o îfaurare e c.a. oofazata, coectata la o retea oofazata e c.a. Îfaurarea rotorica ete e obicei î colivie (figura 3.3). Curetul i aborbit e tator prouce u câp iuoial î tip i patiu care e poate ecopue î oua câpuri îvârtitoare care e rotec î euri opue, cu aceeai viteza i cu aplituii egale cu juatate i aplituiea câpului iuoial: B ( α,t) B coω t cop α B co( ω t pα) B co( ω t pα) B A co ( ω t pα) B co( ω t pα). B Figura 3.3 Figura 3.3 Cele oua câpuri îvârtitoare B A i B B aupra rotorului cuplurile electroagetice egale i e e cotrar vor iteractioa cu curetul rotoric i vor prouce A i B. Cuplul rezultat aupra rotorului va fi eviet ul i rotorul u e poate pue î icare. Daca, îa, a u ipul rotorului îtr-u auit e, e exeplu î eul câpului îvârtitor B A i rotorul e îvârtete cu o viteza ughiulara Ω, atuci câpul îvârtitor frecveta curetilor iui î îfaurarea rotorica e acet câp va fi: Câpul îvârtitor curetilor iui e aceta va fi: ( Ω Ω ) B A are o viteza relativa fata e rotor Ω Ω p Ω Ω p Ω f. (3.53) π Ω π f B B va avea fata e rotor o viteza relativa Ω Ω i, iar frecveta

34 aia aicroa ( Ω Ω ) Deci aca î raport cu câpul îvârtitor câpul îvârtitor B p Ω Ω pω ( ) f. (3.54) π Ω π f B rotorul va avea aluecarea. B A rotorul are aluecarea, atuci î raport cu Î figura 3.3 -a reprezetat cuplul electroagetic A î fuctie e aluecarea i cuplul electroagetic B î fuctie e aluecarea care eviet va avea e cotrar. Cuplul rezultat petru ete ul. Deci otorul aicro oofazat are A B cuplu e porire ul. Petru a putea pori e ipue a e ipria i exterior u ipul î eul lui A au î eul lui B, otorul ezvolta u cuplu î repectivul e, e accelereaza pâa ajuge la o viteza apropiata e viteza e icroi, câ poate fi îcarcat cu o arcia. Aceata etoa e porire u ete îa cooa (ai ale petru puteri ai ari) i e aceea petru ca acet otor a ezvolte cuplu e porire, e aeaza î tator o îfaurare auxiliara ecalata patial la periferia tatorului cu π fata e îfaurarea oofazata e baza, avâ acelai uar e pire i fii parcura e u curet cu aceeai valoare efectiva ar efazat î tip cu π fata e curetul i. Acet curet e obtie îerii îfaurarea auxiliara cu u coeator (figura 3.33). Cele oua câpuri agetice ate e cele oua îfaurari ut: B B B cop α coω t co ( p α ω t) co ( p α ω t) (3.55) B π π B B B B co p α co ω t co ( p α ω t) co ( p α ω t ). π Figura 3.33 Câpul rezultat va fi at e ua: ( pα ω t) B B B B co (3.56)

35 aia aicroa 3 care ete expreia uui câp rotitor ce va prouce aupra rotorului u cuplu e porire. Î practica îfaurarea auxiliara ocupa o treie i cretaturile tatorului i e coate i circuit upa porire. otoarele aicroe oofazate e cotruiec la puteri ici (ub kw) i au o larga rapâire î actioarile electrocaice, electroeicale i iutriale (pope, vetilatoare, polizoare). 3.5 Cuplaje electroagetice cu aluecare Cuplajul itre oi arbori ecaici e poate face pe cale electroagetica, fara cotacte ecaice, cu ajutorul cuplelor electroagetice e aluecare, care fuctioeaza ca u otor aicro. Î pricipiu aceata cupla are oua parti: partea coucatoare fixata pe arborele coucator (); partea coua fixata pe arborele cou () (figura 3.34). Figura 3.34 Figura 3.35 Partea coucatoare ete cotruita ca o aratura cu poli apareti pe care e afla o îfaurare oofazata e excitatie alietata î curet cotiuu. Aceata aratura e rotete oata cu arborele coucator cu viteza ughiulara Ω i va prouce u câp îvârtitor (pe cale ecaica) care va juca rolul e câp iuctor. Partea coua ete u rotor e otor aicro î colivie care ub actiuea câpului iuctor va ezvolta cuplu electroagetic i e va roti cu viteza ughiulara Ω. Î figura a reprezetat caracteritica cuplu-aluecare (ca la otorul aicro) ( ) f petru iveri cureti e excitatie (aeaator reglajului î teiue al otorului aicro).

36 4 aia aicroa Di aceata failie e caracteritici e oberva ca: cupla perite reglarea turatiei arborelui cou pri reglarea curetului e excitatie (la u cuplu e arcia cotat); cupla prezita igurata la upraîcarcarea arborelui cou, iei i fuctiue aca e epaete cuplul critic. Cuplele electroagetice e foloec la cuplajul arborelui port-elice i arborele otorului pricipal e pe ave, î pecial la pargatoare e gheata ue elicea e poate bloca î gheata caz î care cupla eclaeaza, protejâ otorul e upraarcii. 3.6 Traiii icroe cu aii aicroe Petru traiterea icroa a vitezei e rotatie au a ughiurilor la itata e pot foloi coexiui electrice ître oua au ai ulte aii aicroe trifazate au oofazate. Atfel cuplajul icro ître oua au ai ulte aii aicroe trifazate î veerea traiiei icroe a vitezei e rotatie poarta uele e arbore electric, iar cuplajul icro ître oua au ai ulte aii aicroe oofazate petru traiterea ughiurilor la itata poarta euirea e elie. Arborele electric Î figura au reprezetat oua aii aicroe ietice cu rotorul bobiat coectate petru a e roti icro. Coexiuea celor oua rotoare -a facut î opozitie î tip ce la coexiuea tatoarelor la retea -a facut î aceeai orie a ucceiuii fazelor. Figura 3.36 Figura 3.37

37 aia aicroa 5 Daca pozitia patiala a celor oua rotoare fata e tatoarele lor ete ietica, atuci t.e.. iue î rotoare e câpurile iuctoare ut ietice ca oul i faza (figura 3.37). T.e.. rezultata pe circuitul uei faze rotorice va fi ula, curetii tatorici vor fi uli i î coecita rotoarele vor raâe î repau ei tatoarele ut coectate la reteaua e alietare. Ete e aju a roti i afara rotorul aiii (e exeplu) cu u ughi oarecare α ca rotorul aiii a e roteaca î acelai e i cu acelai ughi. Aceata e explica pri aceea ca roti cuughiul α rotorul aiii, irectia t.e.. E e va efaza cu acelai ughi (figura 3.37) ceea ce va couce la aparitia uei t.e.. rezultate eule E î circuitul celor oua rotoare care va prouce cureti rotorici i eci cuplu electroagetic. Cuplul electroagetic care e exercita aupra aiii va fi u cuplu egativ (e opue icarii ate i afara) eci aia va lucra î regi e geerator, iar aupra aiii va fi u cuplu pozitiv aia fuctioâ î regi e otor î eul reucerii efazajului α itre cele oua rotoare. Proceul ureaza pâa câ cele oua rotoare vor avea aceeai pozitie relativa la tatoarele lor câ curetii rotorici e auleaza iparâ cuplul electroagetic e icroizare. Daca rotorul aiii ete rotit i afara cu o turatie oarecare, atuci cu aceeai turatie e va roti i rotorul aiii obtiâu-e atfel u ite e rotatie icroa au u arbore electric. Arborele electric ete utilizat î cazul rotirii icroe a oua aii e lucru aflate la itate ari, itate care u perit utilizarea arborelui ecaic (acarale portal cu ecartaet are, actioarea vaelor e la ecluze etc.). Exita oua variate e arbori electrici: paivi i activi. Î figura a reprezetat chea uui arbore paiv î care: L i L ut aiile e lucru care trebuie a e roteaca icro, i ut otoarele electrice (e c.c. au c.a.) e actioare a aiilor e lucru, iar A i A ut otoare aicroe cu rotorul bobiat avâ rolul e icroizare a turatiei celor oua aii e lucru pri traiterea e eergie i partea ai îcarcata î partea ai ecarcata. Daca e cot otoarele i atuci otoarele A i A pe lâga rolul e icroizare vor foloi i la atrearea aiilor e lucru arborele electric evei u arbore electric activ. Figura 3.38

38 6 aia aicroa Seliul Seliul, i puct e veere cotructiv ete u otor aicro cu tatorul trifazat i rotorul bobiat oofazat prevazut cu oua perii i iele petru alietarea e la reteaua e c.a. oofazata. U aeeea otor ete etiat a e cupla cu u altul ietic upa chea i figura Se obtie atfel u cuplaj icro fuctioâ pe acelai pricipiu ca i arborele electric cu eoebirea ca ete tatic i traite la itata u ughi (α) i u turatii. Figura 3.39 Î practica ai e îtâlite ut: cuplaje cu eli traforator (figura 3.4) la care rotorul eliului receptor u ai ete cuplat la retea, la borele lui obtiâu-e o teiue proportioala cu ughiul cu care -a rotit rotorul eliului geerator: u U i α; cuplaje cu eli iferetial (figura 3.4) care pe lâga cele oua elie obiuite cu rotorul bobiat oofazat ai au u eli iferetial cu rotorul trifazat coectat ca î figura. Daca cele oua elie obiuite e rotec î euri cotrare cu ughiurile α, repectiv α, atuci rotorul eliului iferetial e va roti cu ughiul α egal cu ifereta celor oua ughiuri α α. α Figura 3.4 Figura 3.4

39 aia aicroa 7 Seliul traforator ete utilizat ca trauctor e ughi, iar eliul iferetial ete utilizat î iteele e coaa uite e urarire cu ar fi coaa cârei la ave. 3.7 Aplicatii. U otor aicro trifazat are uratoarele ate: U V (teiue pe faza); A (curet e faza); η,85; coϕ,9; f 5Hz; Fe W; P W (piereri ecaice);,8ω; p. Sa e eterie uratoarele arii: puterea utila P, puterea ecaica totala ezvoltata P, piererile Joule î tator i î rotor, aluecarea oiala, cuplul electroagetic i turatia oiala. P EOLVAE: Puterea utila oiala P rezulta i puterea activa P 3 U coϕ 3,9 594W i i cuoaterea raaetului oial η,l85, P η P, W. P aborbita e otor e la retea. Aceata putere utila ete e atura ecaica. Daca aauga la aceata putere piererile ecaice P, e obtie puterea totala ecaica P ezvoltata e otor: Piererile Joule î tator vor fi: P P P W. PJ 3 3,8 4W. Î ceea ce privete piererile Joule î rotor, acetea e pot euce i puterea electroagetica oiala P, îtrucât puterea ecaica totala ezvoltata ete cuocuta. Puterea electroagetica P provie i puterea activa aborbita tatorice PJ i piererile î fier î tator P Fe : P Fe î coecita, piererile Joule rotorice vor fi: Aluecarea oiala electroagetica (vezi relatia 3.3). P PJ P W P, upa ce -au cazut piererile Joule PJ P P W. e obtie i raportul piererilor Joule rotorice i puterea