Mașina asincronă

mecanica de rotatie sau invers. Ea este alcatuita din doua parti constitutive principale: statorul si rotorul.

Statorul este confectionat din tole de otel electrotehnic izolate intre ele, avand grosimea de ~ 0,5 mm. Tolele sunt de forma unei coroane circulare si sunt prevazute pe suprafata interioara cu crestaturi axiale in care se introduce infasurarea statorica, in general trifazata. Cele sase capete ale celor trei infasurari sunt scoase la cutia de borne statorice fixata pe carcasa masinii si sunt conectate in stea / triunghi sau se lasa utilizatorului libertatea de a realiza conexiunea statorica dorita. In cele mai multe cazuri cutia de borne statorice are sase borne legarea in stea sau in triunghi a statorului fiind sarcina utilizatorului masinii. Bornele de intrare, respectiv de iesire ale statorului sunt notate cu A, B, C, respectiv X, Y, Z si amplasate pe cutia de borne statorice dupa cum prezinta figura 7.1. Tot figura 7.1 prezinta si modul in care se realizeaza conexiune stea, respectiv triunghi pentru stator. Miezul magnetic al statorului este rigidizat in interiorul unei carcase metalice confectionate din otel sau fonta. Carcasa este inchisa la capete prin scuturi.

Figura 7.1.: Conexiunile cutiei de borne statorice la masina asincrona

Rotorul este alcatuit din tole de otel electrotehnic de forma cilindrica, prevazute pe suprafata exterioara cu crestaturi in care se introduce infasurarea rotorica. Tolele sunt fixate fie direct fie prin intermediul unui butuc. In functie de infasurarea rotorului, masinile asincrone se impart in:

- masini asincrone cu rotorul bobinat;

- masini asincrone cu rotorul in scurtcircuit sau in colivie.

In cazul masinii cu rotorul bobinat, in crestaturile rotorului este introdusa infasurarea rotorului confectionata din conductoare de aluminiu sau de cupru, izolate fata de crestatura. Infasurarea trebuie sa aiba acelasi numar de poli si de faze ca si infasurarea statorului. In cazul infasurarii trifazate, cele trei faze sunt legate in stea, iar capetele libere sunt conectate la trei inele rigidizate pe axul rotorului, izolate atat fata de ax, cat si intre ele. Cu ajutorul unor perii confectionate din bronz si grafit, care calca pe cele trei inele, circuitul rotoric este inchis pe un reostat de pornire sau de reglare a turatiei. Cutia de borne rotorice rigidizata pe carcasa masinii are, deci, trei borne in cazul masinii asincrone trifazate.

La motorul cu rotorul in scurtcircuit, infasurarea rotorica este alcatuita din bare de cupru sau de aluminiu introduse in crestaturile rotorului, fara a fi izolate fata de acestea. Barele sunt scurtcircuitate la capete prin inele de cupru sau de aluminiu, formandu-se astfel o forma geometrica asemanatoare unei colivii de veverita din infasurarile rotorice.

Functionarea masinii asincrone se bazeaza pe interactiunea dintre campul magnetic creat de curentii ce parcurg infasurarile statorice si curentii indusi de acest camp magnetic in infasurarile rotorice. Masina poate functiona in mai multe regimuri:

- regimul motor: masina primeste energie electrica pe la bornele statorice si produce energie mecanica pe la axul rotorului aflat in miscare de rotatie;

- regimul generator: masina primeste energie mecanica pe la axul rotorului (invartit de un moment rotativ exterior) si cedeaza energie electrica pe la bornele statorului;

- regimul de frana electromagnetica: masina primeste atat energie electrica pe la bornele statorice cat si energie mecanica pe la axul rotorului dar cele doua tind sa imprima actiuni contrarii.

In regimul motor, statorul masinii asincrone trifazate (despre care vom discuta mai detaliat in cele ce urmeaza) este alimentat de la reteaua trifazata, iar curentii statorici genereaza fiecare in spatiul comun in care exista statorul si rotorul campuri magnetice ce au o variatie sinusoidala (dupa cum si curentii statoricii variaza sinusoidal). Cele trei infasurari statorice sunt dispuse spatial la unghiuri egale intre le de cate . Tensiunile de alimentare de la reteaua trifazata simetrica sunt defazate intre ele tot cu cate in timp. Receptorul trifazat format din conexiunile statorice este unul echilibrat, intrucat cele trei infasurari sunt intocmai identice. Acest lucru conduce la un sistem trifazat simetric de curenti statorici si, implicit, la un sistem trifazat simetric de campuri magnetice ce urmeaza a se compune. Campul magnetic rezultant se numeste camp magnetic invartitor si are aceeasi natura cu un camp magnetic constant ca modul ce se roteste cu turatia constanta n1. numita turatie de sincronism. Fluxul magnetic prin infasurarile rotorului va fi variabil intrucat campul magnetic este variabil, ceea ce - in virtutea legii inductiei electromagnetice - va da nastere la tensiuni electromotoare induse in rotor. Infasurarile rotorului sunt fie scurtcircuitate fie formeaza un circuit inchis pe un reostat, astfel ca apar curenti rotorici. Interactiunea electromagnetica dintre campul magnetic invartitor si curentii rotorici va genera forte electromagnetice, care vor pune in miscare de rotatie rotorul. Desigur, si curentii indusi in rotor vor genera un camp magnetic iar compunerea acestuia cu cel generat de stator va fi de fapt rezultanta finala a campului magnetic.

Forta electromagnetica genereaza un cuplu motor la arborele rotorului si il va roti in acelasi sens cu sensul de rotatie al campului magnetic invartitor. Turatia rotorului este in regim motor intotdeauna mai mica decat turatia de sincronism, a campului magnetic invartitor, egalitatea celor doua turatii nu este posibila deoarece in acest caz fluxul prin spirele rotorice nu ar mai fi variabil si nu s-ar mai induce in rotor nici o tensiune electromotoare. Din insumarea cuplului pentru fiecare spira rezulta un cuplu rezultant in masina - numit cuplu electromagnetic al masinii. Desigur cuplul activ pe care masina il va ceda efectiv la arbore catre sarcina sa mecanica va fi ceva mai mica decat acest cuplu electromagnetic, datorita frecarilor din lagare si a ventilatiei masinii. In regim de generator, forta exterioara ce invarte rotorul