Reglarea vitezei motoarelor asincrone

Reglarea vitezei motoarelor asincrone.

Masina asincrona are o caracteristica mecanica dura, dar la utilizarea sa este necesara reglarea vitezei in limite uneori destul de mari cu mijloace care sa asigure o reglare fina si economica.

Metodele de reglare a vitezei pe parte statorica sunt prezentate in continuare.

a1.   Reglarea vitezei prin variatia tensiunii de alimentare.

Se realizeaza prin alimentarea masinii asincrone cu ajutorul unui autotransformatorului ATR. Cuplul critic depinde de patratul tensiunii de alimentare , dar alunecarea critica ramane constanta. La variatia tensiunii de alimentare se obtine familia de caracteristici din figura (2.29).

Fig.2.29 Reglarea vitezei cu ajutorul autotransformatorului.

Presupunand cuplul de sarcina , se observa ca viteza poate fi variata in limite restranse, daca tensiunea scade si viteza scade, dar cresc totodata pierderile in rotor deoarece s creste.

Fig.2.30 Caracteristicile de reglare a vitezei la introducerea unei

rezistente suplimentare in rotor.

Largirea domeniului de variatie al vitezei se realizeaza introducand rezistente suplimentare in rotor, astfel creste alunecarea critica, dar cresc si pierderile datorita rezistentelor suplimentare si in acelasi timp randamentul scade. Sensul reglarii este descrescator si finetea este mare.

a2.   Reglarea vitezei prin modificarea numarului de perechi de poli

Viteza unghiulara a motorului asincron este:

(2.75)

Modificand numarul de perechi de poli p, se modifica in trepte discret viteza de sincronism si deci se poate regla viteza de rotatie . Schimbarea se face prin modificarea conexiunii statorice. Pentru ca infasurarea rotorica trebuie sa aiba acelasi numar de perechi de poli p ca si cea statorica, se realizeaza rotorul in scurtcircuit, deoarece acesta se adapteaza automat la numarul de perechi de poli statorici.

Fig.2.31 Caracteristica mecanica pentru motorul asincron cu doua viteze.

Se poate realiza motorul asincron cu doua viteze, infasurarea statorica find executata cu doua jumatati de infasurare distincte si (fig.2.31). Ele pot fi conectate in serie sau in paralel, obtinandu-se o masina cu p perechi de poli respectiv cu perechi de poli.

Se trece infasurarea trifazata de la conexiunea dubla stea la conexiunea stea astfel numarul de perechi de poli se modifica de la p/2 la p si se obtine trecerea de la caracteristica (b) cu viteza de sincronism pe caracteristica (a) cu viteza de sincronism . Trecerea se realizeaza prin regim de generator cu franare recuperativa. Din punctul pe caracteristic (b) se face trecerea in punctul B (regim de generator), dupa care sub influenta cuplului de franare viteza scade. Cand viteza scade sub valoarea se revine la regimul de functionare de motor, dar cu conexiunea stea. Noul punct de functionare va fi pe caracteristica (a) corespunzatoare conexiunii stea la cuplu constant .

Cuplul dezvoltat de motor la conexiunea stea  este identic cu cel de la conexiunea dubla stea:

, deoarece  (2.76)

a3.   Reglarea vitezei prin variatia frecventei sursei de alimentare

Aceasta metoda implica folosirea unui convertizor de frecventa care in general este mai scump decat motorul a carui viteza este reglata, ceea ce constituie un dezavantaj.

Cuplul critic are expresia: 

(2.77)

Pentru variatii ale frecventei in jurul valorii nominale se poate neglija rezistenta in comparatie cu reactanta , iar viteza si reactanta sunt proportionale cu frecventa f₁, ceea ce implica faptul ca valoarea cuplului M_m este invers proportionala cu patratul frecventei:

(2.78)

In mod analog alunecarea critica este invers proportionala cu frecventa:

(2.79)

Cum , daca scade pastrand tensiunea constanta rezulta ca ar trebui sa creasca atragand saturatia miezului magnetic si cresterea importanta a curentului de magnetizare . Pentru a elimina acest aspect este necesar sa se respecte conditia . In aceste conditii se reprezinta familia de caracteristici mecanice din figura 2.32 in care se regleaza frecventa , obtinandu-se viteza de sincronism reglabila, deci o gama de caracteristici mecanice cu aceeasi panta si acelasi cuplu maxim . Pentru frecventa redusa, rezistenta R₁ nu se mai poate neglija in comparatie cu reactanta , iar cuplul se reduce simtitor. In aceste conditii se introduce o noua conditie de reglare:

(2.80)

Fig.2.32 Reglarea vitezei prin variatia frecventei in conditiile U₁/f₁ = ct.

unde , caz in care se poate neglija rezistenta , deci cuplul va fi constant la reglarea vitezei. Aceasta noua conditie implica pentru o variatie cu frecventa ca in figura 2.33. Deci daca frecventa tinde la zero si t.e.m. E₁ trebuie sa tinda la zero, ceea ce implica pentru tensiune o valoare U₁ 0 .  Pentru nu mai are sens conditia si se pastreaza conditia .

Fig.2.33 Reglarea vitezei prin variatia frecventei in conditiile E₁/f₁ = ct.

Se poate construi noua familie de caracteristici paralele, ce pastreaza . In acest domeniu motorul lucreaza la cuplu rezistent maxim egal cu cel nominal (se exclude domeniul hasurat). Pentru frecventa mai mare decat cea nominala , nu se admite cresterea tensiunii peste cea nominala si cuplul maxim nu mai ramane constant. Acesta scade ceea ce implica o, viteza mai mare ca cea nominala si pentru a nu depasi puterea nominala a masinii trebuie redus cuplul rezistent astfel motorul functioneaza la putere activa maxima egala cu puterea nominala ).

Dintre metodele de reglare a vitezei pe parte rotorica se mentioneaza numai cea prin variatia rezistentei circuitului rotoric.

b1.   Reglarea vitezei prin variatia rezistentei circuitului rotoric

Aceasta metoda se aplica numai masini asincrone cu rotorul bobinat. Reostatele de reglare cu rezistente variabile in trepte sunt asemanatoare cu cele de pornire, dar destinate pentru o functionare de lunga durata (vezi pornirea).

Metoda nu este economica pentru ca se consuma energie in rezistenta exterioara si este costisitoare pentru ca reostatul trebuie dimensionat pentru functionare indelungata.