CARACTERISTICILE MOTORULUI ASINCRON TRIFAZAT CU ROTORUL BOBINATPrin caracteristicile de funcionare ale motorului asincron se nteleg de obicei relaiile: ) (M f n , caracteristica mecanica;) (2P f caracteristica randamentului si ) ( cos2 1P f caracterstica factorului de putere in conditiileU1=ct=U1N si f1=ct=f1N. Binenteles, se mai pot defini si alte caracteristici, care au ns mai mica inportana in aprecierea performanelor unui motor asincron in regim staionar.1.Caracteristica mecanica. Expresia general a cuplului electromagnetic care se exercit asupra armaturii induse in mainile trifazate de curent alternativ n regim staionar:). , sin(2, cos(2 2 2 222 1) 2 2 2 2I I pmI E E mMm m S-a stabilit o legatur ntre cuplul electromagnetic n regimul staionar M, pierderile n cuprul rotoric PCu2 i alunecarea s:,2 31'2'2122 212sI Rs I RsPMCu1 fiind viteza unghiular de sincronism a mainii. n cele ce urmeaz vom cuta s explicitm ultima expresie a cuplului:') ( ) ('21 12'211'2 11'2 cX X jsRc RUZ c Z UI+ + + + n care s-a luat . 1112XXc c +

Din relaia (3) rezult: ) ( ) ('21 122'2121 ' 22 cX XsRc RUI+ + +i deci expresia (2) se poate pune sub o nou form:( ).3'21 122'21 121'211]1

+ +

,_

+ cX XsRc R sU RMCuplul electromagnetic dezvoltat de motorul asincron este deci funcie de alunecarea s pentru un motor dat si pentru o tensiune U1 data a reelei electrice de alimentare. n figura 1 este reprezentat funcia M=f(s). Se observa c in zona de funcionare n regim motor, 0Aplicnd aceast condiie curbelor M=f(s) i Mr=f(s) (sub forma curbei CDE), rezult c punctele D i E sunt stabile, iar Cinstabil. Consideraiile de mai sus justific denumirea de moment critic data cuplului maxim Mm. n figura 1 este pus in eviden faptul c motorul asincron are un cuplu de pornire Mp(la pornire s=1) relativ sczut, mai mic dect cuplul nominal MN. Prin urmare, motorul asincron nupoateporni nplinsarcin, ceeacereprezint, evident, undezavantaj nraport cu motoarele de curent continuu. Dac ns cuplul rezistent este mai mic dect cuplul de pornire, ceea cesepoatentmpla nnumeroase cazuri n practic (de exemplu maini-unelte care pornesc in gol), motorul asincron d complet satisfacie.Fig.3 Caracteristica mecanic n2=f(M)Cuplul dezvoltat de motor crete treptat, pe msur ce motorul se accelereaz pn la valoarea maxim Mm, apoi scade treptat pn ce ajunge la o valoare egal cu cuplul rezistent, punctul defuncionarestabilindu-sedupceaparcursnreagacurbM=f(s)peporiunea descedent a caracteristicii.Dincaracteristica M=f(s)sededuce imediatcaracteristica mecanic a motoruluin2=f(M), cunoscndu-se relaia( ), 11 2s n n Caracteristica mecanic rezult deci din caracteristica M=f(s), aa cum se vede n figura 3. Se remarccinzonastabildefuncionarevitezavariazfoartepuin. Deobicei, chiar la sarcina nominal, viteza motorului asincron nu e mai mic dect viteza de sincronism dect cu 1 10 % n funcie de puterea nominal a motorului (alunecarea nominal este mai mare la motoare de putere mai mic). Aadar, motorul asincron are o caracteristic mecanic dur, ntocmai ca motorul de curent continuu cu excitaie derivaie. Aceast proprietate dicteaz i domeniul de aplicaii ale motorului asincron (maini-unelte, pompe, ascensoare).2.Caracteristica randamentului. Pierderile mainii asincrone trifazate.n motoarele asincrone au loc aceleai pierderi ca i n celelalte maini electrice, i anume pierderi n fier, pierderi n cupru i pierderi suplimentare.Pierderile principale n mainile asincrone sunt aceleai ca i n maina de curent continuu. Un grup special de pierderi l constituie pierderile suplimentare. Ele se compun din: a)pierderi suplimentare n cuprub)pierderi suplimentare n fier2.1Pierderile suplimentare n cupru, cnd tensiunea la bornele motorului este sinusoidal, sunt datorateparial influenei armonicilor superioarealedensitii linearea solenaiei, parialefectuluipelicular. Pierderile suplimentare n cupru,datoritarmonicilor superioarealedensitii liniarealesolenaiei, aulocmai alesnnfaurareancoliviede veveri. Larotirearotorului ncmpurilemagneticeprodusedearmonicilesuperioareale solenaiei din stator, n nfaurarea rotorului se induc cureni care au o frecven diferit de frecvena de alunecare i dependent de turaia rotorului.Pentrureducereapierderilor suplimentareseutilizeaz: scurtareapasului denfurareal statorului,careatragedupsinereducerea armonicilor superioare ale solenatiei; nclinarea crestturilor rotorului fadecrestturilestatorului, carejoacacelai rol cai scurtarea pasului i alegerea potrivit a numrului de crestturi n stator i rotor, Q1 i Q2. Analiza arat c dac pierderile suplimentare n rotor nu depesc 10% din pierderile principale datorate armonicii de baz a curentului, atunci pentru crestturile nclinate este suficient s se ia 1 234Q QAvnd n vedere c pierderile suplimentare artate mai sus sunt provocate de cureni cu o frecven diferit de frecvena armonicii fundamentale a curentului, ele sunt acoperite de puterea mecanic a motorului.Se poate considera cu suficient precizie c pierderile suplimentare n cupru variaz proporional cu ptratul curentului.Efectul pelicular se observ i la armonica fundamental att n nfurarea statorului ct i n cea a rotorului, mai ales la cea cu colivie n form de veveri. Aici el poate fi utilizat pentru mbuntirea caracteristicilor de pornire a motoarelor cu rotorul n scurtcircuit. Cum n condiii normale de funcionare frecvena curentului n rotor obinuit nu depete 3Hz n aceste condiii, efectul pelicular practic nu se observ la rotor.2.2Pierderile suplimentare n fierul mainilor asincrone se compun din pierderi prin pulsaie i pierderi superficiale.Pierderile prinpulsaie sunt provocate de pulsaiile longitudinale ale fluxului magnetic, datorit variaiei permeanei magnetice, determinate de schimbarea continu a poziiei reciproce a dinilor statorului i rotorului, cauzat de nvrtirea celui din urm.Frecvenapulsaiilor nstatorestefd1=Q2n2undeQ1iQ2sunt numereledecrestturi ale statorului i respectiv ale rotorului, iar n2 este turaia rotorului.Pierderile superficiale sunt datorate n special faptului c n dreptul deschizturilor crestturilor,n curba repartiiei induciei n ntrefier, apar ei. Aceste ei au loc pn la o anumit adncime n dinte; astfel apar ei n dinii rotorici, determinate de limea deschizturii crestturii statorului i invers. Frecvena pulsaiilor superficiale este aceeai ca a pulsaiilor longitudinale.Analiza arat cpierderile superficiale depinddeputerea 1,5afrecvenei i de ptratul valorilor medii a induciei n ntrefier.Avnd n vedere c pierderile suplimentare n fier au o frecven diferit de cea principal, ele sunt acoperite de puterea mecanic dezvoltat de motor.Se poate demonstra cu suficient precizie c pierderile suplimentare n fier variaz proporional cu ptratul tensiunii aplicate la bornele statorului.Precizia cu care se calculeaz pierderile suplimentare nu este prea mare, de aceea evaluarea lorsefacedeobicei aproximativprintr-unanumit procent dinputereautil, cndmaina lucreazcageneratorsaudin puterea luat cnd maina funcioneaz ca motor. De obicei pierderile suplimentare n mainile asincrone (Psupl) se iau de 0,5%.Totui trebuie sa menionm c aceasta este o cifr medie stabilit experimental, fa de care n unele cazuri se observ abateri nsemnate.Pierderile totale din motor sunt:.sup l m Fe CuP P P P P + + + Pentru nccri de la mersul n gol pn la sarcina nominal, prin PFe ntelegem numai pierderile n fierul statorului, ntuct pentru frecvenele obijnuite n rotor (1..3Hz) pierderile n fierul su sunt neglijabile.La mrirea sarcinilor, suma pierderilor i PFe + Pm + Psuplse micoreaz intructva, pe deoparte din cauza micorrii fluxului principal, iar pe de alt parte datorit scderii turaiei. De obicei aceast reducere nu depete 4-8% de aceea ele se consider ca pierderi constante ale motorului. Spre deosebire de pierderile din fier, pierderile din cupru vairaz proporional cu ptratul curenilor.Pierderile suplimentare, dup cum am vzut depind parial de intensitatea curentului, parial detensiune; totui pentrusimplificareseconsidercelevariazproporional cu ptratul curentului. Cailatransformatoarerandamentul maximseatingecndpierderile constantesunt egalecucelevariabile; regrupndnmodcorespunztor pierderileputem obine motoare cu forme diferite ale curbelor caracteristice ale randamentului. n figura 4 este reprezentat o curb tipic a randamentului, care are maximul aproximativ la 45% din sarcina nominal.Fig.4 - Caracteristicile) ( cos ,2 1P f Randamentul motoarelor de putere mica cu rotor n colivie este mai ridicat dect al motoarelor cu rotor bobinat. Mrirea tensiunii are ca urmare reducerea randamentului ns nu n msur considerabil.3.Caracteristica factorului de putere. Aceast caracteristic este definit prin funcia cos1=f(P2) pentru U1= ct =U1N i f1=ct. Motorul asincron absoarbe de la reeaua de alimentare un curent todeauna defazat n urma tensiunii aplicate pe faz n regim simetric, echilibrat. Explicaiafizicaacestui fapt constnnecesitateapermanentaunui motor asincron de a absorbi o putere reactiv necesar excitaiei sale (magnetizrii circuitului).Deci motorul funcioneazpeobobindeinducie, aanct factorul sudeputereeste todeauna subunitar, inductiv. La mersul n gol, factorul de putere este foarte slab, de ordinul 0,2 deoarece puterea activ absorbit este relativ foarte redus(egal cu pierderile mainii), iarputereareactivnecesarexcitaiei suficient deimportant, practicaceeai canplin sarcin (cmpul magnetic rezultant are amplitudine constant, practic independent de gradul de ncrcare ).Pemsurcemotorulsencarcidezvolto putereutilmaiimportant,putereaactiv absorbit de la reea crete, n timp ce puterea reactiv rmne practic aceeai, astfel nct factorul de putere se mbuntete atingnd o valoare maxim de ordinul 0,85-0,90 pentru aproximativ puterea util nominal.Caracteristica factorului de putere este prezentat tot n figura 4. Factorul de putere relativ sczut la sarcini reduse constituie un dezavantaj important al motorului asincron. De aceea n cazul utilizrii pescarlargamotoarelor electricepentrudiferiteactionri ntr-unloc anumit demunc(schelepetroliere, atelieredemaini unelteetc) seimpuneluareaunor msuri pentru mbuntirea factorului de putere (baterii de condensatoare, compensatoare-maini elecrice sau motoare sincrone acolo unde este posibil).