 |
|
 |  |
|
|
| |
 | Aeronautica | Comunicatii | Constructii | Electronica | Navigatie | Pompieri |
| Tehnica mecanica |
TEMA PROECTULUI
Pornirea si inversarea sensului de rotatie
la un motor asincron trifazat
Cuprins
Argument
1. Pornirea si inversarea sensului de rotatie la un motor asincron trifazat
2. Masina asincrona
3. Contactoare cu relee
4. Sigurantele fuzibile
5. Buton de comanda
6. NORME DE PROTECTIA MUNCII
Bibliografie
Anexe
Argument
Descoperirea si studierea legilor si teoremelor electromagnetismului in urma cu un secol si jumatate au deschis o era noua a civilizatiei.
Mecanizarea proceselor de productie a constituit o etapa esentiala in dezvoltarea tehnica a proceselor respective si a condus la uriase cresteri ale productivitatii muncii. Datorita mecanizarii s-a redus considerabil efortul fizic depus de om in cazul proceselor de productie, intrucat masinile motoare asigura transformarea diferitelor forme de energie din natura in alte forme de energie direct utilizabile pentru actionarea masinilor, uneltelor care executa operatiile de prelucrare a materialelor prime si a semifabricatelor.
Dupa etapa mecanizarii, omul indeplineste in principal functia de conducere a proceselor tehnologice de productie. Operatiile de conducere necesita un efort fizic neglijabil, in schimb necesita un efort intelectual important. Pe de alta parte unele procese tehnice se desfasoara rapid, incat viteza de reactie a unui operator uman este insuficienta pentru a transmite o comanda necesara in timp util.
Se constata astfel ca la un anumit stadiu de dezvoltare a proceselor de productie devine necesar ca o parte din functiile de conducere sa fie transferate unor echipamente si aparate destinate special acestui scop, reprezentand echipamente si aparate de automatizare. Omul ramane insa cu supravegherea generala a functionarii instalatiilor automatizate si cu adoptarea deciziilor si solutiilor de perfectionare si optimizare.
Prin automatizarea proceselor de productie se urmareste asigurarea tuturor conditiilor de desfasurare a acestora fara interventia operatorului uman. Aceasta etapa presupune crearea acelor mijloace tehnice capabile sa asigure evolutia proceselor intr-un sens prestabilit, asigurandu-se productia de bunuri materiale la parametri doriti.
Etapa automatizarii presupune existenta proceselor de productie astfel concepute incat sa permita implementarea mijloacelor de automatizare, capabile sa intervina intr-un sens dorit asupra proceselor asigurand conditiile de evolutie a acestora in deplina concordanta cu cerintele optime.
Lucrarea de fata realizata la sfarsitul perioadei de perfectionare profesionala in cadrul liceului, consider ca se incadreaza in contextul celor exprimate mai sus. Doresc sa fac dovada cunostintelor dobandite in cadrul disciplinelor de invatamant: ,,Bazele automatizarii'' ,,Electronica analogica'' ,,Electronica digitala''.
Lucrarea cuprinde capitole conform tematicii primite. Pentru realizarea ei am studiat materialul biografic indicat precum si alte lucrari stiintifice cum ar fi: carti si reviste de specialitate, STAS-ul.
In acest fel am corelat cunostintele teoretice si practice dobandite in timpul scolii cu cele intalnite in documentatia tehnica de specialitate parcursa in perioada de elaborare a lucrarii de diploma.
1. Pornirea si inversarea sensului de rotatie la un motor asincron trifazat
Elementele principale ale schemei (fig.2.4):
- motor de current alternative trifazat-asincron-m;
- contactor 1C, 2C pentru pornirea si inversarea sensului de rotatie;
- aparate de protectie - sigurantele fuzibile e1,e2,e3,e5 - releu termic e4;
- aparate de comanda - buton de oprire si pornie Bp1, Bp2, Bo.
Pornirea motorului se realizeaza prin apasarea butonului de pornire Bp1 din circuitul 3, moment in care bobina contactorului 1C este sub tensiune si va inchide toate contactele normal deschise atat principale - din circuitul 1, cat si secundar 4) si va deschide toate contactele normal inchise din circuitul 5.
- anclantarea 1C care:
- prin c.a.n.d.(contact auxiliar normal deschis - circ.4) se autoretine;
- prin C.P.(contactul principal) porneste motorul "m", intr-un sens;
- declansaza 1C din circuitul 5 asigurand protectia motorului in cazul unei incercari de apasare accidentala a butonului Bp2 din circuitul 5.
Contactul 1C alimenteaza motorul cu succesiuneanormala a fazelor R,S,T.
Daca dorim sa pornim motorul in sensul succesiunii fazelor T,S,R, atunci vom apasa pe butonul Bp2 din circuitul 5 cand:
- anclaseaza 2C care:
- prin c.a.n.d.(contactul auxiliar normal deschis-circ.6) se autoretine
- prin C.P.(contactu principal-circ,2) porneste motorul "m", in celalalt sens;
- declansaza 2C din circuitul 3 asigurand protectia motorului in cazul unei incercari de apasare accidentala a butonului Bp1 din circuitul 3.
Oprirea motorului este posibila prin apasarea butonului B0 din circuitul 3 cand:
- bobinele contactoarelor1C si 2C nu vor fi alimentate.
2. Masina asincrona
Masina asincrona, numita si transformator generalizat, este o masina electrica rotativa de curent alternativ care, la frecventa data a retelei, functioneaza cu o turatie variabila cu sarcina.
Denumirea de asincrona provine de la faptul ca viteza rotorului difera de viteza campului magnetic inductor creat de stator:altfel, cuplul motor la arborele masinii nu poate exista, caci daca vitezele ar fie egale, ar insemna ca intre cele doua armaturi viteza relativa ar fi nula, deci nu ar exista conditii pentru fenomenul de inductie prin miscare.
Ca si celelalte masini electrice rotative, masina asincrona are un circuit magnetic compus din doua parti:
- o parte fixa (stator) pe care poate sa fie infasurare trifazata alimentata cu current alternative. Cele trei bobine ale infasurari statorice trifazate sunt repartizate in crestaturi astfel incat intre ele sa existe un decalaj spatial de 120 de grade. In aceste conditii, fiecare bobina genereaza un camp radial, iar cele trei canpuri elementare au ca rezultanta un camp constant ca valoare care se roteste cu viteze constanta (w=2pi f) (frecventa tensiunii de alimentare a bobinelor).se obtine, deci un camp invartitor pe cale mecanica (prin mijloace statice).
- parte mobila (rotorul) care are si ia o infasurare; cea mai simpla este alcatuita din doua inele conducatoare unite prin bare drepte de asemenea conductoare: inelele si barele formeaza o "colivie de veverita" (cazul masinilor cu rotor in scurtcircuit). Infasurarea in colivie are tot atatea faze cate bare are colivia:deci, masina asincrona modifica numarul de faze al energiei primite (trifazata, de unde o prima justificare a denumiri de transformator generalizat).
Pe rotor insa se poate plasa si o infasurare repartizata, trifazata (cazul masinilor cu inele sau cu rotor bobinat) similara celei statorice: capetele bobinelor rotorice (conectate in stea) sunt conectate la trei inele conductoare pe care aluneca trei perii legate la cutia de borne.
Ambele miezuri magnetice, functionand in campuri magnetice variabile, se realizeaza lamelar, din tole de otel electrotehnic (fig.4.2.).
Ele poate fi compacte sau cu canale de ventilatie (radiale sau axiale) necesare pentru a asigura racirea corespunzatoare in timpul functionarii.
Infasurarea polarizata (in scurt circuit)se realizeaza, de obicei, din aluminiu prin turnare), cupru, alama. Colivia poate fi simpla (la puteri mici) sau dubla (la puteri mari) realizata din doua randuri de bare: cele de la exterior, din alama (cu rezistenta electrica mare pentru a limita curentul la pornire) si cele din interior, din cupru (cu rezistenta electrica mica pentru functionare de durata).
Curentul alternativ nu se distribuie uniform in sectiunea unui conductor plasat intr-o crestatura din material magnetic: neuniformitatea este cu atat mai puternica, cu cat frecventa curentului este mai mare. Densitatea de curent este mica la baza crestaturii si din ce in ce mai mare spre periferia circuitului magnetic. La colivia dubla, barele exterioare au rezistenta electrica marita pentru ai limita curentul la pornire care se distribuie preponderent prin acesta. Repartitia neuniforma este accentuata la pornire, deoarece rotorul avand viteza mica, curentii indusi au frecventa mare.
Infasurarile rotorice trifazate (ca si cea statorica) se realizeaza din cupru izolat cu email, bumbac, fibra de sticla etc.
In afaraaa elementelor magnetice si electrice enumerate, masina asincrona contine si elemente mecanice: o carcasa care sustine partile fixe, arbore, palierele pentru sustinerea si ghidarea rotorului, ventilatorului etc.
Se considera o masina asincrona trifazata (cazul cel mai des intalnit in practica) care functioneaza in regim de motor.
Se presupune deci ca infasurarea statorica are m1=3 faze statice (cu axele decalate cu (2π /3) radiani si cu acelasi numar de spire), repartizate sinusoidal.
Prin alimentarea acestuia cu un sintem sinusoidal simetric de tensiuni cu frecventa f1, in masina va lua nastere un camp magnetic invartitor de turatie (n1= f1/p) (rot / min ).
Daca rotorul este in repaus, acest camp va induce in fazele infasurarii rotorice, comform legi inductiei electromagnetice, tensiuni electromotoare.
In cazul iin care infasurarea rotorica este scurtcircuitata sau se racordeaza pe o impedeanta trifazata simetrica, aceste tensiuni electromotoare vor determina aparitia unor curenti indusi. Prin interactiunea campului magnetic statoric cu acesti curenti indusi vor lua nastere forte electromagnetice care se vor exercita asupra fiecarui conductor rotoric.
Acestor forte le corespunde un cuplu obtinut prin insumarea tuturor cuplurilor determinate de fortele ce actioneaza asupra conductoarelor rotorice, care determina punerea in miscare a rotorului, cu turatia n, in sensul campului invartitor statoric.
Pentru a carecteriza diferenta intre n1 si n a fost introdusa notiunea de alunecare: s=n1 - n/n1.
Prin urmare, turatia rotorului se paote scrie sub forma:
n=n1(1- s)
Cu ajutorul relatiei se poate scrie reletia de calcul a turatiei campului invartitor statoric fata de rotor, n2.
n2=n1- n=s n1.
Aceasta deplasare relativa a campului invartitor statoric fata de rotor determina frecventa t.e.m. induse in circuitul rotoric, f2:
n2=f2/p rezulta: f2=p* n2=p*s*n1=s*f1
p - fiind numarul de perechi de poli ai masini.
De aici rezulta ca masina asincrona modifica si frecventa energiei primite si, deci, o a doua justificare a denumirii ce i s-a dat, de transformator generalizat.
Masina asincrona poate functiona in 3 regimuri:
-regim de motor;
-regim de generator;
-regim de frana electromagnetica.
Regim de motor masina absoarbe puterea alectrica din retea, pe la bornele infasurarii statorice, si furnizeaza, la arbore, puterea mecanica. Acesta este cel mai utilizat regim de functionare a masinii asincrone.
Turatia rotorului, in acest caz, este mai mica decat turatia sincronica (n<n1).
Daca insa masina este antrenata, cu ajutorul unui motor auxiliar, in sensul de miscare, cu o turatie (n>n1),tse schimba sensul de deplasare a rotorului fata de campul inductor statoric. Prin urmare se va schimba si sensul tensiunii electromotoare induse, respectiv al curentului indus, implicit, al cuplului.
In aceasta situatie masina primeste putere mecanica pe la arbore (de la motorul auxiliar) si cedeaza putere electric pe la bornele infasurari statorice. Spunem ca masina functioneaza in regin de generator.
In cazul regimului de frana electromagnetica, masina este antrenata, din exterior, in sens contrar campului statoric (n<0).
Ea primeste astfel putere mecanica pe la arbore, putere pe la bornele infasurarii statorice, intreaga putere rezultata, dupa acoperirea pierderilor, fiind disipata pe infasurari, determinand astfel incalzirea acestora.
Concluzionand cele spuse anterior, putem acum sa stabilim urmatoarele domenii de valori ale turatiei si alunecarii corespunzatoare celor trei regimuri de functionare:
- pentru regim de motor (n>n1 rez. 0<s<1);
- pentru regim de generator (n>n1 rez. s<0);
- pentru regim de frana (n<0 rez. s>1).
3. Contactoare cu relee
In funcsionarea motoarelor electrice apar frecvent situatii in care motorul este supra incarcat se mentine, poate provoca arderea motorului prin depasirea temperaturilor admise in bobinaj.
Astfel de supra incalziri periculoase pot fi provocate de:
supra incarcarea mecanica a agregatului antrenat de electromotor;
blocarea mecanica a rotorului;
tensiunea de alimentare sub cea nominala;
intreruperea unei faze;
frecventa prea mare de conectare.
Pentru a se rezolva cat mai multe conditii atat comanda cat si protectia motorului electric, se obisnuieste sa se asocieze in acelasi ansamblu (fig.3.4)
- un contactor;
- trei relee elecromagnetice (cate unul pe faza);
- doua sau trei relee termice,
Fiecare dintre acestea preluand o anumita functie.
- Contactorul indeplineste functia de aparat de manevra, inchizand sau deschizand circuitul principal, la comanda voita a unui operator. Cand in instalatia protejata se produce ceva anormal, deschiderea sa poate fi provocata si in mod automat, de un releu.
- Releele termice asigura protectia instalatiei impotriva suprasarcinilor, comandand deschiderea contactorului cand curentul depaseste valoarea normala un timp indelungat. Se obtine, in felul acesta, un ansamblu cu care se poate realiza atat operatiile de manevra, cat si de protectie a instalatiei.
In practica, atat contactorul, cat si releu termic se pot gasi ca si unitati distincte.
Pentru a se realiza montejul corespunzator se inseriaza aparate conform schemei din figura 3.4. Aceasta posibilitate de separare spatiala a contactorului de blocul sau de relee este avantajos prin faptul ca, in anumite scheme de actionari (fig.3.5.) un singur grup de relee protejeza un circuit deservit de mai multe contactoare.
Relee termice au rol de a deschide un contact indata ce a atis o anumita temperetura.
Releele termice sunt folosite pentru a semnaliza sau a scoare din functie o anumita parte a unei instalatii la care temperetura a crescut peste o anumita limita, stabilita initial.
De obicei protectia motoarelor termice impotriva supras-sarcinilor este asigurata prin relee termice, iar protectia impotriva scurtcircuitelor prin relee electromagnetice.
Folosirea releelor termice si electromagnetice pentru intreruperea circuitului urmareste limitarea efectelor daunatoare ale curentului marit, creat in urma unui defect, a unei suprasarcini sau a unui scurtcircuit.
Releele termice nu actioneaza imediat ce valoare acestuia creste, ci dupa o anumita perioada de timp care este invers proportionala cu curentul; cu cat valoarea acestuia este mai mare, cu atat intervalul de timp este mai mic.
Releele termice se grupeaza in blocuri, cuprinzand atatea relee cate circuite trebuie protejate.
In afara de releele propriu-zise, blocurile de relee cuprind cate un mecanism prin intermediul caruia releele provoaca deschiderea unui contact electric.
Reglajele protectei la releul termic se face in limita: IRT=(0,6-1)Ir.
4. Sigurantele fuzibile
Sigurantele fuzibile sunt aparate de protectie impotiva scurtcircuitelor care intrerup circuitul protejat prin topirea unui fuzibil (fir de banda subtire, cu sectiunea corelata cu curentul de intrerupt si cu timpul in care trebuie sa se topeasca).
Sigurantele fuzibile obisnuite folosite foarte mult in instalatiile electrice sunt aparate de protectie cele mai simple si in general cele mai eficace.
Sigurantele fuzibile sunt alcatuite din trei parti distincte: soclu capacul si patronul fuzibil propriu-zis.
Din punct de vedere constructive, sigurantele pot fi: auto, normale cu filet si cu furci, mignon.
Sigurantele cu filet sunt construite in doua variante: cu legatura spate LS si cu legatura fata LF (FIG.2.4).
La montarea sigurantelor LS succesiunea corecta a elementelor pe piciorul unui soclu este: saiba; inel de siguranta; piulita Am-saiba alama-conductor-saiba plata-inel de siguranta-piulita.
La montare trebuie avut in vedere ca firul conductorului sa aiba ochi in jurul bornei, sau in cazul sectiunilor mari, papuc. Trebuie avuta o grija deosebita ca strangerea conductoarelor la bornele de legatura sa se faca bine, pentru a evita o supraincalzire a bornelor si prin aceasta si influentarea caracteristicii de fuziune a patronului fuzibil.
Capacul filetat al sigurantei trebuie sa fie bine insurubat pentru a asigura forta de apasare ceruta de contact.
O siguranta fuzibila corect dimensionata si montata efectueaza o protectie sigura si ieftina impotriva scurtcircuitelor.
Sigurantele fuzibile cu mare putere de rupere se vor monta in plan vertical.
introducerea si scoaterea sigurantei din furcii se face cu ajutorul unui maner izolat care asigura manipularea fara pericol de electrocutare.
Contactorul este un aparat de comutatie cu o singura pozitie stabile, capabil sa stabileasca, sa suporte si sa interpuna curenti in conditii normale de exploatere, inclusiv curent de suprasarcina.
Contactoarele sunt cele mai raspandite aparate din instalatiile de comanda si automatizare. Practic, pentru conectarea si deconectarea fiecarui motor electric, la fel ca pentru alte receptoare, cum sunt rezistentele, condensatoarele, instalatii de iluminat cuptoare etc., se folosesc contactoare, deoarece ele permit inchiderea si deschidera circuitelor.
Releele intermediare sunt aparate de conectare foarte asemanatoare contactoarelor, atat ca solutie, cat si ca principiu de functionare. dar sunt dimensionati pentru curenti nominali mici (2-10 A)
Sunt formate dintr-un electromagnet, asemanator celor folosite la contactoare si 6-10 perechi de contacte actionate de armatura mobila a electromagnetului.
Contactele pot fi madificate, dupa nevoi de exploatare, in contacte normal-inchise sau contacte normal-deschise.
Releele maximale si minimale se utilizeaza pentru proectia instalatilor electrice, actionand cand marimea controlata depaseste o valoare maxima, respectiv scade sub valoarea minima.
5. Buton de comanda
Aceste aparate servesc la echiparea instalatiilor de automatizare cu comanda secventiala.
Aparatele se construiesc intr-o mare varietate de tipodimensiuni. Ele sunt prevazute a functiona in curent continuu, in current alternativ sau in curent continuu si alternativ.
Se caracterizeaza printr-un mare numar de manevre mecanice si electrice.
Butoanele de comanda (fig.4.5.) se utilizeaza in instalatiile elctrice pentru comanda aparatelor de actionare.
Butoanele sunt prevazute cu unul sau mai multe grupuri de contacte ND si NI. Bornele acestor contacte sunt marcate cu cifre: pare pentru ND si impare pentru NI. Butonul dublu de actionare se utilizeaza pentru comanda de pornire si oprire in instalatiile electrice de automatizare. In carcasa aparatului se afla un buton ND si un buton NI cu un pol comun care poate fi separate la nevoie de catre beneficiar.
Butoanele de comanda servesc in special pentru comanda voita de la distanta a contactoarelor, fiind folosite indeosebi pe masini-unelte, ascensoare, masini de ridicat, pupitre de comanda etc.
Rolul butonului de comanda este de a inchide sau de a intrerupe un circuit electric.
Butoanele de comanda sunt actionate numai manual. In general, ele au o sigura pozitie stabila, la care revin indata ce butonul nu mai este actionat; de accea, prin butoanele de comanda se dau numai comenzi de scurta dutara. Exista insa si butoane cu retinere care se mentin in pozitia comandata (de ex. Butoanele ciuperca - de avarie). Acelas buton de comanda poate fi insa prevazut cu mai multe conatcte astfel incat, printr-o sigura apasare, sa comande mai multe circuite, pe unele inchizandu-le si pe altele dezchizandu-le.
Din punct de vedere ai numarului de butoane de pe placa se deosebesc:
butoane de comanda simple, folosite pentru inchiderea si deschiderea unui circuit de comanda sau semnalizare.
butoane de comanda duble, folosite in deosebi pentru comanda la distanta a motoarelor electrice normale.
butoane de comanda triple, folosite in deosebi pentru comanda de la distanta a motoarelor cu doua sensuri de rotatie sau a agregatelor de ridicat
butoane de comanda multiple.
In instalatiile electrice sunt utilizate butoane de comanda cu lampi de semanlizare care permit operatorului vizualizarea semanlului pentru circuitul comandat. Aceste lampi de semnalizare, incluse in butoane de comanda, au forme constructive diferite, ele putand cumula si functii diferite: semnalizare, respectiv semanlizare si vizualizare (fig.4.1.)
fig.4.1
6. NORME DE PROTECTIA MUNCII
Fiecare om al muncii este obligat ca, inainte de folosirea mijloacelor individuale de protectie, sa verifice lipsa defectelor exterioare, curatenia lor, marcarea tensiunii la care este permisa utilizarea precum si daca nu s-a depasit termenul de mentinere a caracteristicilor electrice.
Amestecul acizilor se face turnand pe cel mai concentrat in cel mai diluat;
La exploatarea bailor cu continut acid se va evita contactul solutiilor cu pielea;
Comenzile de pornire si oprire a lucrarilor se vor face de catre seful de lucrare, si tot el va conduce probele;
Cablurile mobile de legatura se vor controla inainte de punerea sub tensiune;
Este interzisa modificarea montajelor electrice aflate sub tensiune;.
Se interzice atingerea legaturilor neizolate chiar daca acestea sunt alimentate la tensiuni joase;
In toate atelierele si locurile de munca in care se foloseste energia electrica se asigura protectia impotriva electrocutarii.
Prin electrocutare se intelege trecerea unui curent electric prin corpul omenesc. Tensiunea la care este supus omul la atingerea unui obiect sub tensiune este numita tensiune de atingere.
Gravitatea electrocutarii depinde de o serie de factori:
si poate
avea valori mai mari pentru o piele uscate sau valori mult mai mici (200) pentru o
piele uda sau ranita;
unde R este suma rezistentelor din
circuit. -valoarea limita a curentilor nepericulosi sunt 10mA curent
alternativ si 50mA curent continuu.Efectele trecerii curentului electric prin corpul omenesc se pot grupa in:
Electrosocuri si electrotraumatisme. Cand valoarea intensitatii curentului electric este mai mica de 1mA, nu se simte efectul socului electric. La valori mai mari de 10mA curent alternativ se produc comotii nervoase in membre; contractiile muschilor fac ca desprinderea omului de obiectul aflat sub tensiune sa se faca greu. Peste valoarea de 10mA se produce fibrilatia inimii si oprirea respiratiei. Electrotraumatismele se datoreaza efectului termic al curentului electric si pot provoca orbirea, metalizarea pielii, arsuri.
Cositorirea si lipirea se fac in locuri special amenajate si prevazute cu sisteme de ventilatie corespunzatoare.
Baile de cositor pot fi izolate termic astfel incat temperatura elementelor exterioare sa nu depaseasca 35 grade Celsius
Se interzice introducerea in baia de cositor a unor piese umede; este interzisa introducerea in bai fara sa fi fost in prealabil sters si uscat.
Locurile de munca la care se executa operatii de lipire vor fi prevazute cu un sistem de ventilatie locala pentru absorbirea nocivitatilor din zona ciocanului de lipit.
Toate sculele electrice portabile folosite la lipire vor fi alimentate la o tensiune de sub 24V, iar in locurile periculoase din punct de vedere al electrocutarii alimentarea se va face la 12V.
Este interzisa modificarea montajelor electrice sub tensiune
Aparatele electrice si dispozitivele auxiliare sa fie alimentate la o tensiune corespunzatoare si sa aiba prize cu impamantare.
Bibliografie
Anexe
Schema de pornire si inversare a sensului de rotatie a unui motor asincron trifazat
Utilizarea contactoarelor in scheme de comanda
a - pornirea directa, automata a unui motor asincron trifazat
b - pornirea si inversarea sensului de rotatie a unui motor asincron trifazat cu rotorul in scurt circuit
Copyright © 2024 - Toate drepturile rezervate
