Motorul asincron polifazat a transat definitiv
lupta dintre adeptii producerii si transportului energiei
electrice in curent continuu si cei in curent alternativ.
inainte de inventarea acestuia era foarte clar pentru
toata lumea (poate doar cu exceptia lui Edison) ca
producerea energiei electrice la locul sursei de
energie primara (cadere hidraulica sau mina de
carbuni) si transportul ei pe linii de inalta tensiune
este o solutia cea mai eficienta din punct de vedere
economic. Din pacate majoritatea aplicatiilor, la acea
data, necesitau curent continuu de joasa tensiune.
Motorul lui Tesla a rezolvat simultan doua probleme:
pe de o parte a permis conversia directa a energiei
electrice de curent alternativ in lucru mecanic, iar pe
de alta parte a permis realizarea unor convertoare
electromecanice, grup motor-generator, care sa
transforme energia de curent alternativ in energie de
curent continuu la parametrii de tensiune si curent
doriti.
De la bun inceput motorul asincron s-a impus
prin robustetea si simplitatea lui constructiva precum
si prin randamentul sau ridicat.
Motorul asincron reprezinta astazi principalul
element de conversie a energiei electrice in lucru
mecanic. in tarile industriale dezvoltate peste jumatate
din energia electrica produsa serveste la alimentarea
motoarelor electrice, cea mai mare parte pentru cele
asincrone. Pe de alta parte, progresele tehnice din
ultimii ani din domeniul elementelor de comutatie
statica de putere, a tehnicilor si sistemelor de
comanda au permis motorului asincron sa patrunda in
sectoare care anterior le erau inchise: tractiunea
electrica, actionari cu gama larga de turatie, roboti
industriali, masini unelte, etc.
Pana nu demult motorul asincron era destinat
alimentarii directe de la retea, functionarea sa
asigurand o viteza mai mult sau mai putin constanta.
Din aceasta categorie fac parte actionari de pompe,
ventilatoare, instalatii de aer conditionat etc. Reglajul
debitului sau al presiunii se facea fie pe partea de
sarcina prin obturarea conductelor de iesire, fie pe
partea de alimentare prin alimentarea intermitenta a
motorului. Evident, astfel de solutii sunt ineficiente si
odata cu progresele realizate in dezvoltarea
convertoarelor de frecventa chiar si pentru motoare de
putere mica, a devenit posibil, nu numai din punct de
vedere tehnic dar si economic, o reglare simultana a
frecventei si tensiunii, si implicit o viteza modificabila
in limite relativ largi, imbunatatind astfel eficienta
globala a sistemului.
Articolul de fata se ocupa de motoarele
uzuale de mica putere (sub 10 kW) care insa la nivel
global consuma peste un sfert din energia electrica
produsa in lume, dar a caror putere totala instalata
globala poate egala (datorita nesimultaneitatii in
exploatare) puterea tuturor centralelor electrice in
functiune.
Majoritatea lucrarilor actuale privind
motoarele asincrone au drept obiectiv realizarea unor
performante dinamice cat mai ridicate ale acestora in
conditiile in care functionarea lor sa fie asigurata intr-o
gama de viteza cat mai ridicata. Pe baza experientei
insa s-a constatat ca in marea majoritate a aplicatiilor
industriale, nu super-performantele dinamice sunt
cele mai apreciate ci performantele de regim
stationar, iar in ceea ce priveste domeniul de reglare
a vitezei, aceasta se face in limitele relativ reduse
(1/10 - 1/30).
Motoarele asupra caror ne concentram in
aceasta lucrare nu sunt destinate exclusiv aplicatiilor
de varf, dinamica lor fiind mai putin importanta,
aspectele energetice fiind precumpanitoare. Mai mult
decat atat, chiar si capacitatea de reglare ultraprecisa
a turatiei lor nu este primordiala, deoarece marimea
finala urmarita de sistemul global nu este viteza
instantanee a masinii, ci marimi globale ca debitul,
presiunea sau temperatura. Deoarece motoarele
studiate functioneaza in multe cazuri alimentate prin
intermediul unor convertoare de frecventa, analiza
trebuie sa fie facuta asupra intregului ansamblu.
Astfel, randamentul energetic se refera la ansamblul
motor-convertor, factorul de putere nu se mai refera la
motor ci la redresorul ce alimenteaza invertorul
sistemului, armonicile de curent generate nu mai sunt
produse de masina ci de etajul de conversie curent
alternativ/curent continuu, fiabilitatea nu se mai refera
numai la masina ci si la convertizor pentru care
depasirea chiar pe timp foarte scurt a limitelor de
umiditate sau temperatura ii pot fi fatale.
Rezulta ca o analiza completa se poate face
numai tinand cont de interactiunea dintre partea
electromecanica (masina), partea electronica de
putere: (convertizorul c.a. - c.c. - c.a.), partea de
comanda si partea de utilizare (pompa, compresorul
etc.).
in functie de cerintele sarcinii, masina poate
functiona continuu sau intermitent astfel incat
parametrii de iesire ai instalatiei (pompe, ventilatoare
etc.) sa fie cei doriti. Utilizarea motoarelor alimentate
intermitent de la retea conduce la reducerea duratei
de viata a masinii si evident si a instalatiilor de
actionare. Astfel, un motor normal proiectat a
functiona continuu 20 de ani, in cazul utilizarii sale
intr-o instalatie cu 6 porniri/opriri pe ora, isi va
consuma ,,viata" normala in mai putin de un an.
Evident ca suprasolicitarile repetate electrice, termice
si mecanice reduc substantial viata masinii. Utilizarea
convertoarelor statice de frecventa permite nu numai
o continua reglare a vitezei masinii, ci reduce totodata
si aceste tipuri de solicitari, ceea ce evident asigura
reducerea cheltuielilor de exploatare. Totodata,
utilizarea acestor sisteme de frecventa variabila a
permis extinderea domeniului de utilizare a masinilor
asincrone si in domenii de aplicatii in care sunt
necesare viteze foarte mari. Pe baza cataloagelor
firmelor constructoare de masini de mica putere se
poate trasa un grafic cu limite superioare de viteza
functie de puterea lor nominala (Fig. 1).
1. ***, AC Induction Motors, The McGraw-Hill Companies Inc, 2001; http://www.ladwp.com
2. A. Campeanu: "Masini electrice - probleme fundamentale, speciale si de functionare optimala", Scrisul Romanesc,
Craiova, 1988.
3. A. Fransua, R. Magureanu: "Electrical machines and drive systems", Oxford Technical Press, 1984.
4. D. Kisch: "Sisteme de reglare automata a masinilor de curent alternativ", Editura ICPE, 1998.
5. P. Vas: "Sensorless Vector and Direct Torque Control", Oxford University Press, 1998.
6. C. Ilas, A. Bettini, L. Ferraris, G. Griva, F. Profumo: "Comparison of different schemes without shaft sensors for
field oriented control drives", Conf. Rec. IEEE IECON '94, pp. 1579-1589.
Documentul este oferit gratuit,
trebuie doar să te autentifici in contul tău.
