STUDIUL UNUI SISTEM DE ACTIONARE ELECTRICA AVAND CUPLA ELECTROMAGNETICA ASINCRONA

SCOPUL LUCRARII

Lucrarea permite studiul caracteristicilor de functionare ale unei actionari electrice care utilizeaza un cuplaj electromagnetic de alunecare, cu poli de excitatie in forma de gheare si indus din otel masiv.

1.CONSIDERATII TEORETICE

Generalitati

Cuplele electromagnetice cu alunecare(CEA) sunt folosite ca elemente de transmisie a miscarii, prezentand, fata de transmisiile mecanice, avantajul unei flexibilitati mai mari in modificarea parametrilor energetici si de miscare.

Datorita posibilitatilor si avantajelor pe care le ofera, CEA sunt utilizate in actionarile masinilor unelte si textile, a laminoarelor, in instalatiile de pozitionare a electrozilor la cuptoarele cu arc, pe nave, etc.

Principalele avantaje care impun utilizarea CEA in SAE sunt: constructie simpla si robusta, pret de cost scazut, comanda simpla, putere de comanda redusa, lipsa pieselor supuse uzurii, posibilitatea pornirii fara socuri a masinilor de lucru cu mase inertiale mari, a absorbtiei socurilor de torsiune, reglarii vitezei, limitarii si reglarii cuplului transmis.

Printre dezavantaje se pot aminti: gabarit relativ mare, instabilitatea caracteristicilor mecanice la variatia temperaturii, reglarea cu pierderi a turatiei, constante de timp relativ mari pe durata proceselor tranzitorii.

Elemente constructive

Din punct de vedere constructiv, o CEA este formata din doua semicuple: una conducatoare, montata pe arborele motorului electric de actionare(ME) si alta condusa, montata pe arborele masinii de lucru(ML).

In constructie clasica semicupla conducatoare 1, de forma unui pahar din otel masiv, constituie indusul, iar semicupla condusa avand miezul din otel masiv, aici cu polii 2,3 in forma de gheare si prevazuta cu o infaturare de excitatie 6, constituie inductorul. Infasurarea de excitatie se alimenteaza in c.c prin intermediul unor inele 4 si perii colectoare 5.

Principiu de functionare

Prin alimentarea infasurarii de excitatie in c.c, in intrefier apare un flux de excitatie F_e (fig 2.1) cu o distributie spatiala transversala alternanta.

Sub actiunea cuplului mecanic M, furnizat de motorul electric arborelui conducator, indusul se va roti cu viteza W in campul magnetic de excitatie creat de inductor. Acest camp induce, in miezul metalic al indusului, t.e.m ce dau nastere la curenti electrici de conductie care interactioneaza cu campul de excitatie F_e. Apare astfel un cuplu electromagnetic M_L, de acelasi sens cu sensul de rotatie al indusului, cuplu ce antreneaza inductorul la viteza W_R a masinii de lucru.

Cuplul electromagnetic transmis prin cupla este proportional cu puterea activa disipata in indus,

M=

In regim stationar de functionare, cuplul electromagnetic M_L de la iesirea CEA compenseaza cuplul rezistent M_R opus de masina de lucru:

M_L=M_R

Frecventa de variatie a marimilor electromagnetice din indus este proportionala cu viteza relativa dintre indus si inductor:

f=

unde: - p este numarul de perechi de poli ai cuplei

W W_R DW este viteza relativa a impulsului fata de conductor

s alunecarea relativa:

s=

si are aceeasi alura ca la masina asincrona, prezentand un maxim M_k pentru o valoare critica s_k a alunecarii. Prin modificarea curentului de excitatie se pot obtine caracteristici cu diferite grade de rigiditate ce permit reglajul vitezei de iesire W_R

Din figura se observa ca odata cu cresterea curentului de excitatie cresc rigiditatea caracteristicii mecanice, cuplul critic si viteza de iesire. Forme identice ale caracteristicilor se intalnesc in cazul franarii dinamice a motorului asincron si al franei electromagnetice cu disc si curenti turbionari.

2. Procedeu experimental

Determinarea caracteristicilor de functionare se realizeaza pe un stand a carui schema de principiu este prezentata in figura si care contine ca elemente principale: un motor asincron de actionare M1, un cuplaj electromagnetic de alunecare CEA si un generator de c.c M2, cu excitatie separata, care simuleaza masina de lucru ML.

Se identifica elementele componente ale standului si caracteristicile nominale ale echipamentelor de pe stand, completandu-se tabelul 2.1

Se determina mai intai pierderile mecanice si prin ventilatie P_mv+P_Fe ale masinii M2 efectuand o incercare la mers in gol a acesteia in regim de motor, la curent de excitatie nominal YEN si in lipsa excitatiei CEA (I_e=0). Se creste progresiv tensiunea de alimentare U₀ a rotorului lui M2, de la 0 la valoarea nominala U_N si se masoara curentul retoric I₀ si turatia n_R0, completandu-se tabelul 2.2.

-P₀=U₀I₀    este puterea electrica absorbita de M2 in regim de motor

-P_j0=R_AI₀²    este puterea disipata in circuitul rotoric

-P_Fe+P_mv=P₀-P_j0    sunt pierderile in fier si mecanice, la curent de excitatie nominal, dependente de turatie.

Se determina caracteristicile M_R(s) ale CEA, pentru trei valori ale curentului de excitatie a CEA, indicate in tabelul 2.3.

Pentru ca pierderile P_Fe+P_mv sa aiba valorile din caracteristica P_Fe+P_mv(n_R) trasata in secventa anterioara, pe tot parcursul determinarilor, curentul de excitatie al generatorului M2 se mentine la valoarea nominala I_EN. Cresterea cuplului de sarcina M_R se realizeaza prin scurtcircuitarea treptata a reostatului de utilizare R_U astfel incat sa nu se depaseasca valorile nominale ale curentilor prin infasurarile masinilor M1 si M2.

Rezultatele masuratorilor se trec in tabelul 2.3

Se determina caracteristicile de reglaj I_e=f(M_R) ale CEA, pentru trei valori ale turatiei de iesire n_R indicate in tabelul 2.4. Mentinand curentul de excitatie al generatorului M1 la valoarea nominala I_NE si crescand treptat sarcina generatorului (deci cuplul transmis M_R) prin scurtcircuitarea reostatului de utilizare R_U se modifica de fiecare data curentul de excitatie I_e in scopul mentinerii la valoarea constanta a turatiei de iesire n_R. Cu datele obtinute se completeaza tabelul 2.4