Franarea motorului asincron trifazat

Franarea motorului asincron trifazat

Regimul de frana este regimul in care masina primeste putere electrica din reteaua de alimentare trifazata si putere mecanica pe la arbore transformand-o in caldura prin efect Joule.

Presupunem ca schimbam succesiunea fazelor statorului prin schimbarea legaturilor a doua din fazele statorului. In acest caz rotorul masinii se invarteste in sens invers campului invartitor statoric, deoarece se schimba sensul campului invartitor, rezulta ca viteza de rotatie schimba semnul si alunecarea are expresia:

   (2.74)

Cuplul M dezvoltat de masina isi schimba sensul fata de deoarece are sensul campului magnetic invartitor, devenind un cuplu de franare ce are sens opus cuplului exercitat de fortele de inertie.

Puterea mecanica are semn negativ, deci rotorul primeste putere mecanica, fata de regimul de motor , cand cedeaza putere mecanica, aceasta avand semn pozitiv.

  (2.75)

Puterea electromagnetica schimbata cu statorul este in continuare preluata de la retea si are semn pozitiv:

(2.74)

a. Regim de frana propriu-zisa

a1. Franare prin introducerea unei rezistente in circuitul rotoric

Presupunem un motor ce functioneaza cu viteza constanta in punctul A pe caracteristica (a) (fig.2.25). Cuplul rezistent are valoarea si este egal cu M cuplu electromagnetic al motorului asincron. Daca introducem o rezistenta in circuitul rotoric suplimentara, functionarea se va face pe o caracteristica mai putin dura . La cresterea valorii R_S punctele de functionare vor fi B, C, respectiv D. Realizam o scadere a vitezei la cuplu constant .

Fig.2.25 Franare prin introducerea unei rezistente R_S in circuitul rotoric.

Pe caracteristica (e) in punctul E are loc egalitatea cuplurilor , viteza motorului se anuleaza si masina se afla la granita de separatie intre regimul de motor si cel de frana. Masina primeste puterea electrica de la reteaua de alimentare pe care o transforma in caldura si nu cedeaza puterea mecanica .

Pentru a inversa sensul de rotatie al motorului se va conecta o rezistenta si mai mare (punctul F) pe caracteristica (f). In acest caz masina absoarbe putere electrica de la reteaua de alimentare si absoarbe putere mecanica de asemenea ( si cuplul M dezvoltat este de sens invers lui ; ), ce se transforma in caldura.

Procesul descris se utilizeaza pentru franarea unei locomotive ce trebuie sa coboare o panta sau pentru franare motorului unei macarale cand aceasta coboara o greutate. Metoda este neeconomica din cauza consumului de energie pe .

a2.   Franarea propriu-zisa prin inversarea

succesiunii fazelor (contra -curent)

Acest tip de franare este utilizata pentru oprirea rapida a instalatiei (masina de lucru ML) si se realizeaza prin inversarea legaturii a doua faze. Sensul campului magnetic invartitor se schimba, viteza de rotatie ramanand de acelasi sens. Cuplul dezvoltat M are acelasi sens cu sensul campului magnetic invartitor si este de sens opus lui . In figura 2.26 se arata trecerea de pe caracteristica (a) punctul A de functionare stabila a motorului, pe caracteristica (b) punctul B, unde cuplul devine de sens contrar .

In punctul B masina lucreaza in regim de frana. Daca motorul va functiona conform caracteristicii (b), instalatia se franeaza, viteza scade pana in punctul C unde , dupa care masina se accelereaza in sensul opus (viteza de rotatie devine negativa ), intrand in regim de motor unde cuplul dezvoltat si viteza de rotatie au acelasi sens).

Fig.2.26 Franarea prin inversarea succesiuni fazelor.

a.   Franarea in regim de generator asincron

cu recuperarea energiei

Presupunem o locomotiva electrica ce are motor asincron trifazat si are de urcat o anumita rampa. Pe masura ce locomotiva se apropie de sfarsitul urcusului, cuplul rezistent scade si cuplul de sarcina scade de asemenea, punctul de functionare deplasandu-se din A unde viteza de rotatie era catre , catre viteza de sincronism (fig.2.27).

Fig.2.27 Franarea cu recuperarea energiei.

La sfarsitul pantei se ajunge pe teren orizontal, viteza de rotatie atinge viteza de sincronism , punctul de functionare ajunge in B (unde masina iese din regimul de motor), dupa care locomotiva se inscrie pe o panta coboratoare. Viteza de rotatie devine mai mare ca , alunecarea schimba semnul , cuplul schimba sensul , devine cuplu de franare care se opune accelerarii locomotivei si limiteaza viteza de coborare. Punctul de functionare ajunge in C. Masina primeste putere mecanica pe la arbore, datorita fortei gravitationale si o transforma in putere electrica ce este cedata retelei trifazate. Rezulta ca regimul de functionare devine de generator.

b. Franarea in regim de generator fara

recuperarea energiei (dinamica).

Cand este nevoie de o franare rapida, se deconecteaza infasurarea statorului masinii asincrone de la reteaua de curent alternativsi se alimenteaza la reteaua de c. c. Curentul continuu. parcurgand fazele statorului produce la periferia interioara a statorului un camp magnetic fix, alternativ in spatiu si constant in timp. Pentru rotorul care are viteza , acest camp este invartitor. Se induc in fazele rotorului t.e.m. care vor produce curenti alternativi. In rezistentele rotorice se va consuma prin efect Joule intreaga energie cinetica acumulata de masele in miscare, motorul se va frana pana la oprire.

Fig.2.28 Franarea dinamica.

Caracteristica (a) este cea naturala de motor (fig.2.28). Caracteristica regimului de franare dinamica este (b). Celelalte caracteristici (c), (d) sunt pentru diferite rezistente conectate in circuitul rotoric. Pentru o rezistenta de franare mare curba de franare (d). La franarea dinamica punctul de functionare trece din A in B si apoi in O.