Influenta variatiilor de tensiune in reteaua electrica de alimentare

INFLUENTA VARIATIILOR DE TENSIUNE IN RETEAUA ELECTRICA DE ALIMENTARE ASUPRA CARACTERISTICILOR MOTORULUI ASINCRON

Scopul lucrarii

In cadrul lucrarii se determina influenta variatiei tensiunii de alimentare asupra functionarii motorului asincron. Se analizeaza influenta asupra principalilor parametrii ai caracteristicilor motorului : cuplul de pornire, cuplul maxim, alunecarea critica.

Aspecte teoretice

Motorul asincron este unul dintre principalele receptoare din industrie, iar modificarea caracteristicilor sale poate avea influente importante asupra parametrilor proceselor tehnologice industriale.

Ecuatiile de functionare ale masinii asincrone (cu exceptia masinilor cu dubla colivie sau cu bare inalte, la care rezistenta electrica echivalenta pe faza este dependenta de frecventa curentilor electrici din rotor) sunt deduse pe baza schemei echivalente indicat in figura 11.1. In figura 11.1 au fost utilizate notatiile :

R₁ - rezistenta electrica a infasurarii statorului, pe faza ;

X_t - reactanta ciclica de dispersie, pe faza, a infasurarii statorului in raport cu rotorul ;

R_Fe - rezistenta electrica echivalenta care simuleaza pierderile active in fierul masinii ;

X_m - reactanta de magnetizare ;

X^'_t - reactanta ciclica de dispersie, pe faza, a infasurarii rotorului in raport cu statorul, raportata la tensiunea din stator ;

R^'₂ - rezistenta electrica a infasurarii rotorului, raportata la tensiunea din stator ;

R^'₂ (1-s)/s - rezistenta electrica ce simuleaza sarcina motorului, raportata la tensiunea din stator ;

s - alunecarea masinii asincrone.

Daca se are in vedere faptul ca in cazurile practice impedanta transversala a schemei are modulul mult mai mare decat modulul impedantei echivalente a rotorului,

(11.1)

intensitatea I^'₂ a curentului electric din rotor, raportata la tensiunea din stator, rezulta din relatia aproximativa

(11.2)

In relatia (11.2) s-a notat

(11.3)

Puterea electromagnetica P_em transmisa de la stator la rotor este determinata de relatia

(11.4)

unde C este cuplul masinii electrice, iar W este viteza unghiulara de sincronism (asociata sistemului trifazat al curentilor din stator).

Puterea transformata in motor in putere mecanica P_m rezulta din relatia

(11.5)

unde W este viteza unghiulara a masinii.

Diferenta dintre puterea electromagnetica transmisa de la stator la rotor si puterea transformata de motor in putere mecanica este determinata de pierderile active in infasurarea rotorului (pierderile active in fierul rotorului pot fi neglijate avand in vedere frecventa redusa a curentului din rotor).

(11.6)

Relatia (11.6) poate fi scrisa si sub forma

(11.7)

Din relatia (11.7) rezulta expresia cuplului

(11.8)

Valoarea maxima a cuplului C (pentru regim de motor) numita si cuplu de rasturnare (cuplu critic) C_M, determinata din relatia (11.8) conduce la expresia

(11.9)

Expresia alunecarii, corespunzatoare cuplului de rasturnare C_M, numita alunecare critica, rezilta

(11.10)

In fig. 11.2, pe baza relatiei (11.8), sunt prezentate caracteristicile si ale masinii asincrone.

Variatia intensitatii curentului electric absorbit de masina, determinata pe baza relatiei (11.2) este indicata in fig. 11.3.

Analiza relatiilor (11.8, 11.9 si 11.10) pune in evidenta faptul ca se modifica cuplul maxim (proportional cu patratul tensiunii), iar alunecarea critica ramane neschimbata. Caracteristicile mecanice artificiale ale motorului asincron la variatia tensiunii ... au deci forma indicata in fig. 11.4.

Din relatia (11.2) se observa ca se obtine si o reducere a intensitatii curentului adsorbit de masina (proportional cu tensiunea aplicata).

1. Chestiuni de studiat

Pe baza datelor din tabelul 11.1 se construiesc portiunile din caracteristicile si corespunzatoare intervalelor de reglaj ale motorului asincron.

Se determina cuplul de rasturnare al motorului (raportat la tensiunea nominala) pe baza datelor de la punctul 3.4.

In timpul experimentarilor se vor urmari cu atentie indicatiile ampermetrului A₂ din circuitul generatorului de tensiune continua pentru a evita supraincalzirea masinilor.

Se va urmari variatia factorului de putere in functie de incarcarea motorului asincron.

Schema utilizata

In cadrul lucrarii va fi utilizata schema din fig. 11.1.

In fig. 11.1 au fost folosite urmatoarele notatii :

AT este autotransformator trifazat reglat manual,

e₁ - sigurante automate,

a - intreruptor manual trifazat,

b - intreruptor manual monofazat,

M - motorul asincron studiat,

A₁, A₂ - ampermetre,

R - rezistor de sarcina,

R_h - reostat pentru variatia intensitatii curentului de excitatie,

G - generator de tensiune continua cu excitatie independenta, avand rol de frana,

V₂ - voltmetru,

D - redresor,

TG - tahogenerator,

W - tahometru,

Hz - frecventmetru,

TC₁, TC₂, TC₃ - transformatoare de masurare de curent electric,

SAD - sistem de achizitie de date,

PC - calculator numeric.

Modul de lucru

Se porneste motorul asincron la o tensiune redusa, in gol. In acest sens, reostatul R_h se trece pe pozitia sa maxima si se creste tensiunea data de autotransformator pana cand motorul porneste.

Se regleaza valoarea tensiunii aplicate pana la tensiunea nominala. Pentru diferite incarcari pe arborele motorului, deci pentru diferite caracteristici , obtinute prin modificarea excitatiei generatorului G, se determina coordonatele C si W ale punctelor de functionare. Se traseaza caracteristica pe intervalul admis al incarcarii masinii (cel mult 10% peste curentul nominal). Datele obtinute se inscriu in tabelul 11.1.

Se modifica valoarea tensiunii la bornele motorului si se determina zonele din caracteristicile mecanice artificiale corespunzatoare intervalului de reglaj.

Pentru o tensiune la bornele masinii egala cu circa jumatate din tensiunea nominala, se incarca motorul electric pana la atingerea cuplului critic C_M pe aceasta caracteristica.

Cuplul critic C_r al masinii pe caracteristica naturala se determina din relatia :

in care s-a notat cu , valoarea tensiunii pentru care se face determinarea, iar este tensiunea nominala a masinii.

Tabelul 11.1

Determinarea caracteristicilor mecanice ale motorului asincron