GRUP ȘCOLAR TEHNIC

TEMA PROIECTULUI:

PORNIREA ŞI INVERSAREA SENSULUI DE ROTAŢIE A MOTORULUI ASINCRON

TRIFAZAT CU ROTORUL ÎN SCURTCIRCUIT

EXAMENDE CERTIFICARE A COMPETENȚELOR

PROFESIONALE - NIVEL 3

CUPRINS

ARGUMENT Pag.3

Capitolul I

Motorul asincron trifazat cu rotorul în scc. - prezentare generală Pag.4

Capitolul II

Caracteristicile de funcţionare ale motorului asincron trifazat cu rotorul în scc. Pag.9

2.1. Caracteristica cuplului în funcţie de alunecare Pag.9

2.2. Caracteristica mecanică naturală n= f (M) Pag.9

2.3. Caracteristica randamentului pentru motorul asincron Pag.10

2.4. Caracteristica factorului de putere pentru motorul asincron trifazat

Pag.11

Capitolul III

Metode de pornire a motoarelor asincrone trifazate cu rotorul în scurtcircuit Pag.13

3.1. Pornirea directă a motorului asincron trifazat cu rotor în scc. Pag.13

3.2. Pornirea indirectă a motorului asincron trifazat cu rotor în scc. Pag.17

3.2.1.Pornirea stea - triunghi (Y-Δ ) Pag.17

3.2.2. Pornirea cu autotransformator Pag.22

3.2.3. Pornirea cu rezistenţe statorice (mărirea impedanţei circuitului statoric)

Pag.23

3.2.4. Pornirea cu ajutorul unui variator de tensiune Pag.25

3.3. Schimbarea sensului de rotaţie la motorul asincron trifazat cu rotor în scc.

Pag.26

Capitolul IV

Norme de sănătatea și securitatea muncii si P.S.I. Pag.28

4.1. Norme de sănătatea și securitatea muncii Pag.28

4.2. Măsuri de prevenire și stingerea incendiilor Pag.30

BIBLIOGRAFIE Pag.31

ANEXE Pag.32

2

Argument

Descoperirea şi studierea legilor şi teoremelor electromagnetismului în urmă cu un secol şi jumătate au deschis o eră noua a civilizaţiei.

Mecanizarea proceselor de producţie a constituit o etapă esenţială în dezvoltarea tehnică a proceselor respective şi a condus la uriaşe creşteri ale productivităţii muncii. Datorită mecanizării s-a redus considerabil efortul fizic depus de om în cazul proceselor de producţie, întrucât maşinile motoare asigură transformarea diferitelor forme de energie din natură în alte forme de energie direct utilizabile pentru acţionarea maşinilor, uneltelor care execută operaţiile de prelucrare a materialelor prime şi a semifabricatelor.

După etapa mecanizării, omul îndeplineşte în principal funcţia de conducere a proceselor tehnologice de producţie. Operaţiile de conducere necesită un efort fizic neglijabil, in schimb necesită un efort intelectual important. Pe de altă parte unele procese tehnice se desfăşoară rapid, încât viteza de reacţie a unui operator uman este insuficientă pentru a transmite o comandă necesară în timp util.

Se constată astfel că la un anumit stadiu de dezvoltare a proceselor de producţie devine necesar ca o parte din funcţiile de conducere să fie transferate unor echipamente şi aparate destinate special acestui scop, reprezentând echipamente şi aparate de automatizare. Omul rămâne însă cu supravegherea generală a funcţionării instalaţiilor automatizate şi cu adoptarea deciziilor şi soluţiilor de perfecţionare şi optimizare.

Prin automatizarea proceselor de producţie se urmăreşte asigurarea tuturor condiţiilor de desfăşurare a acestora fără intervenţia operatorului uman. Această etapă presupune crearea acelor mijloace tehnice capabile să asigure evoluţia proceselor într-un sens prestabilit, asigurându-se producţia de bunuri materiale la parametri doriţi.

Etapa automatizării presupune existenţa proceselor de producţie astfel concepute încât să permită implementarea mijloacelor de automatizare, capabile să intervină într-un sens dorit asupra proceselor asigurând condiţiile de evoluţie a acestora în deplină concordanţă cu cerinţele optime.

Lucrarea de faţă realizată la sfârşitul perioadei de perfecţionare profesională în cadrul liceului, consider că se încadrează în contextul celor exprimate mai sus. Doresc să fac dovada cunoştinţelor dobandite în cadrul disciplinelor de învăţământ: ,,Bazele automatizării’’ ,,Electronică analogică’’ ,,Electronică digitală’’.

Lucrarea cuprinde capitole conform tematicii primite. Pentru realizarea ei am studiat materialul biografic indicat precum şi alte lucrări ştiinţifice cum ar fi: cărţi şi reviste de specialitate, STAS-ul.

În acest fel am corelat cunoştinţele teoretice şi practice dobândite în timpul şcolii cu cele întâlnite în documentaţia tehnică de specialitate parcursă în perioada de elaborare a lucrării de diplomă.

3

Capitolul I

Motorul asincron trifazat cu rotorul în scc. - prezentare generală:

Maşina asincronă sau maşina de inducţie, are o largă aplicabilitate în domeniul acţionărilor electrice datorită avantajelor proprii în comparaţie cu alte maşini electrice: construcţie simplă şi robustă, siguranţă în funcţionare, preţ de cost mai scăzut, alimentare directă de la reţeaua de curent alternativ.Motorul asincron cu rotorul în scurtcircuit este motorul de curent alternativ, care la frecvenţa dată a reţelei, funcţionează la o turaţie variabilă cu sarcina şi este compus din armătura statorică ( statorul ) şi armătura rotorică (rotorul), intre care se află un spaţiu de aer numit întrefier, prin care se închide fluxul magnetic al maşinii şi a cărei valoare influenţează performanţele motorului. Cele două elemente constructive principale ale motorului , în construcţie normală, statorul (partea fixă) este considerat inductorul, adică partea care produce fluxul de excitaţie, şi care este prevăzut cu o înfăşurare trifazată conectată la reţeaua de curent alternativ, iar rotorul (partea mobilă) este considerat indusul, adică partea în care se induc tensiunile electromotoare şi care dau naştere curenţilor induşi rotorici ce formează cuplul de rotaţie a rotorului şi a cărei înfăşurare este cuplată doar magnetic cu înfăşurarea inductorului.

Statorul are ca elemente componente: - carcasa ce poate fi din fontă sau din aluminiu, - scuturile frontale portlagăr, - capac ventilator, - miez feromagnetic realizat din tole de oţel electrotehnic, - o înfăşurare trifazată distribuită în crestături, ce

are “p” perechi de poli fiind conectată în stea sau în triunghi şi are capetele scoase la o placă de borne dispusă pe carcasă (aşa cum se poate vedea în figurile 1.1 şi 1.2 ).

Rotorul se compune din : - arborele cu unul sau două capete de ieşire, - ventilator,

- miez magnetic confecţionat din tole de oţel electrotehnic,

- o înfăşurare de tip colivie, în scurtcircuit, realizată din bare longitudinale dispuse în crestături şi scurtcircuitate la capete cu două coliere frontale (aşa cum se poate observa în figura 1.3).

Înfăşurarea statorică a motorului asincron trifazat are trei bobinaje ce sunt montate simetric pe circumferinţa maşinii. Ele sunt parcurse de curenţi egali în valoare absolută, dar defazaţi între ei cu 120° :

4

Aceşti curenţi vor produce un câmp magnetic a cărui axă se roteşte în sensul succesiunii fazelor cu turaţia :

unde : f – frecvenţa tensiunii reţelei de alimentare, p – numărul de perechi de poli ai înfăşurării.

Figura 1.1

1- circuitul magnetic statoric, format din tole de oţel electrotehnic2- circuitul magnetic rotoric, alcătuit tot dintr-un pachet de tole de oţel

electrotehnic3- înfăşurarea statorică trifazată, ce poate fi în conexiune stea sau triunghi4- înfăşurarea rotorică ce este în formă de colivie “ de veveriţă”5- arborele motorului6- rulmenţii, (lagărele cu rostogolire)7- carcasa motorului8- ventilatorul motorului.9- inel de prindere10- cutie de borne11- talpa de prindere a motorului12- capacul ventilatorului.

La motorul cu rotorul în scurtcircuit, înfăşurarea rotorică este alcătuită din bare de aluminiu sau de cupru introduse în crestăturile rotorului, fără a fi izolate faţă de acestea. Barele sunt scurtcircuitate la capete prin inele de cupru sau de aluminiu, formându-se astfel o formă geometrică asemănătoare unei colivii de veveriţă din înfăşurările rotorice.

5

Crestăturile rotorice sunt uşor înclinate faţă de axul de rotaţie iar numărul se alege în aşa fel încât colivia rotorică să poată forma acelaşi număr de perechi de poli ca şi înfăşurarea statorică (aşa cum se poate observa în figura 1.3).

Figura 1.2.

Cu indicele 1 s-au notat începuturile înfăşurării statorice, iar cu indecele 2 am notat sfîrşiturile înfăşurării statorice.

Figura 1.3.

Întrefierul maşiniilor asincrone este cuprins între 0,25-2,0 mm, iar mărimile nominale ale motorului sunt trecute pe plăcuţa indicatoare a acestuia, fiind:

- puterea nominală, adică puterea mecanică utilă la arbore, în [kW],

6

- tensiunea nominală, fiind tensiunea de linie a reţelei trifazate din care se face alimentarea motorului, în[V].

- curentul nominal de linie, în [A] - schema de conexiuni a înfăşurării statorice ( Ysau D), - randamentul nominal, - factorul de putere nominal, - frecvenţa nominală de alimentare f, în [Hz], - turaţia nominală a rotorului, în [ rot./min.], - serviciul nominal şi gradul de protecţie.Rotoarele acestor motoare pot fi cu înfăşurarea în colivie simplă sau dublă colivie, aşa

cum se poate observa mai jos ca în figura 1.4. :

Figura 1.4.a.) colivie simplă ( 1-tolele miezului magnetic) b.) colivie dublă ( 1-stratul interior de bare) ( 2-barele coliviei ) ( 2-statul exterior de bare) ( 3-inele de scurtcircuitare ) ( 3-tolele miezului magnetic) ( 4-inelele de scurtcircuitare) Dacă se alimentează înfăşurarea statorică cu un sistem trifazat simetric de tensiuni, de

frecvenţă f1, curenţii statorici vor da naştere unui câmp magnetic învârtitor statoric care se v-a roti faţă de stator cu turaţia sincronă dată de următoarea relaţie:

n1 = 60f1 / p. unde: p-numărul de perechi de poli statorici,Admiţând că iniţial rotorul este în repaus, câmpul statoric v-a induce în conductoarele

rotorice t.e.m. ce vor da naştere la curenţi de conducţie al căror câmp se v-a suprapune peste câmpul statoric. Câmpul învârtitor rezultant v-a acţiona asupra conductoarelor rotorice prin forţe electromagnetice, al căror efect se v-a însuma într-un cuplu electromagnetic M ce v-a acţiona asupra rotorului în sensul câmpului magnetic învârtitor. Sub acţiunea acestui cuplu, rotorul se v-a roti cu o turaţie n mai mică şi apropiată de cea sincronă. Alunecarea este viteza relativă a câmpului învârtitor statoric faţă de cea rotorului şi dată de relaţia următoare:

s = (n1 -n) / n1 unde: n1- turaţia sincronă iar n- turaţia rotorului. În regim staţionar, motorul absoarbe din reţea o putere electrică dată de următoarea

relaţie :

7

P1= 3 U1I1 cos1 unde: U1 – tensiunea de fază, I1 – curentul de fază, sau relaţia : P1 √3U1I1 cos1 unde: U1 - tensiunea de linie I1 – curentul de linie

cos1 – factorul de putere , pe care o converteşte parţial în putere mecanică oferită de arborele motorului asincron, dată de relaţia următoare:

P2 = M2· 2πn / 60 , unde : n- turaţia rotorului

M2-cuplul la arborele maşinii.

O parte din această putere electrică absorbită din reţeaua trifazată (P1)se pierde prin efect Joule-Lenz în înfăşurarea statorică, numite pierderi în cuprul statoric şi notate p =3R I ².

În circuitul magnetic al statorului apar şi pierderi în fier, notate p , care reprezintă pierderile prin histerezis magnetic şi prin curenţi turbionari, datorate câmpului magnetic învârtitor rezultant.

Diferenţa dintre puterea activă primită P1 şi pierderile p şi p , reprezintă puterea transmisă din stator în rotor prin intermediul câmpului magnetic învârtitor din întrefier, numită putere electromagnetică, P :

P = P1 -(p + p ).Dar şi în rotor apar pierderi prin efect Joule-Lenz, astfel în colivia rotorică avem

pierderile în cuprul rotoric, notate cu p=3R I ², cât şi pierderile în fierul circuitului magnetic rotoric p .Deoarece frecvenţa curenţilor rotorici f este mult mai mică decât frecvenţa curenţilor statorici f , (f = 0,05 f ), pierderile în fierul rotoric se pot neglija.

Diferenţa dintre puterea electromagnetică şi pierderile în cuprul rotoric reprezintă puterea mecanică totală P :

P = P -p .În funcţionarea motorului asincron mai apar şi pierderi mecanice p , datorate

frecărilor mecanice în lagăre, pierderi prin ventilaţie p , cât şi pierderi suplimentare p .Puterea mecanică utilă la arborele motorului asincron se obţine din puterea mecanică

totală P scăzând pierderile mecanice, prin ventilaţie şi cele suplimentare : P = P -( p + p + p ).Randamentul motorului asincron se defineşte ca raportul dintre puterea mecanică la

arbore şi puterea electrică activă absorbită de înfăşurarea statorică : η= P / P = P / P + ( p + p + p + p + p + p ) = P -Σ p / P .Randamentul nominal al motoarelor asincrone trifazate de putere medie (10…100 kW),

este cuprins între 85-92%, iar la puteri mai mici poate să scadă sub 75%.

Capitolul II

8

Caracteristicile de funcţionare ale motorului asincron trifazat cu rotorul în scc. :

Cele mai importante caracteristici ale motorului asincron cu rotor în scc. sunt următoarele :

2.1. Caracteristica cuplului în funcţie de alunecare

M = f (s), care se redă în figura 2.1., unde se poate observa că pentru o anumită valoare a alunecării, s , se ajunge la o valoare maximă a cuplului, care mai poartă denumirea de cuplul critic sau de răsturnare. Acest cuplu critic al motorului împarte regiunile de funcţionare ale maşinii în două domenii:

- domeniul stabil, pentru s < s .- domeniul instabil, pentru s> s .

Figura 2.1.Caracteristica cuplului electromagnetic.

Dacă motorul este încărcat peste valoarea corespunzătoare a lui M , atunci acesta se opreşte. Pentru alunecarea procentuală s=100% sau s=1, se obţine valoarea cuplului de pornire M. Cunoscând cuplul corespunzător puterii nominale a maşinii, M , dat de relaţia: M = 9653·P/ n [N·m], valorile P în [kW] şi n în [rot/ min.] fiind înscrise pe plăcuţa maşinii, se pot determina cifrele caracteristice de cuplu ale maşinii şi anume : M / M şi M / M .Aceste sunt o măsură pentru posibilităţile de supraîncărcare ale motorului, adică (M / M ), dar şi o indicaţie pentru posibilităţile de pornire ale motorului când pornirile se fac sub existenţa unui cuplu rezistent al sarcinii (M / M ) .

De asemenea, se observă de pe această caracteristică faptul că momentul la pornire al motorului asincron M are valori relativ mici, ceea ce constituie un dezavantaj, iar momentul nominal al motorului este apropiat de momentul maxim, dar întotdeauna mai mic decât acesta.

2.2. Caracteristica mecanică naturală n= f (M):

Forma caracteristicii mecanice a motorului asincron se deduce din caracteristica cuplului, ţinând cont de relaţia dintre turaţie şi alunecare:

Caracteristica mecanică naturală este redată în figura 2.2., unde se poate analiza stabilitatea în funcţionare a motorului asincron. Dacă considerăm iniţial că motorul

9

funcţionează în punctul A, ce are coordonatele , momentul dezvoltat de motor egalează momentul rezistent al utilajului ce este acţionat de acesta. Dacă dintr-un motiv oarecare, momentul rezistent creşte la o valoare mai mare, turaţia motorului v-a scădea iar momentul dezvoltat de motor creşte până ce egalează din nou momentul rezistent al utilajului

.Maşina v-a funcţiona într-un nou regim stabil dat de punctul A’ , astfel că porţiunea din caracteristica mecanică pentru care n > n corespunde unei zone stabile de funcţionare. Dacă considerăm un punct B de funcţionare în cealaltă porţiune a caracteristici mecanice corespunzătoare lui ,putem spune că şi în acest punct de funcţionare momentul dezvoltat de motor egalează momentul rezistent al utilajului antrenat de acesta .

Dacă dintr-un motiv oarecare, momentul rezistent creşte la o valoare mai mare ,turaţia motorului v-a scădea iar momentul dezvoltat de motor scade şi el, astfel că

motorul este frânat până la oprire. Dacă momentul rezistent scade până la o valoare mai mică , turaţia motorului v-a creşte, iar momentul dezvoltat de motor va creşte şi el, astfel că motorul se accelerează. Astfel, porţiunea din caracteristica mecanică pentru care

corespunde unei zone instabile de funcţionare, aşa cum se poate observa mai jos.Porţiunea A, B”, C, este porţiunea de funcţionare stabilă a motorului asincron, pe

când porţiunea C, B , B, D, este o porţiune de funcţionare instabilă pentru motor. În figura 2.2. se evidenţiază şi cele trei regimuri de funcţionare ale maşinii asincrone :

- regimul de generator, pentru alunecarea s negativă ( adică s < 0 ).- regimul de motor , pentru alunecare s cuprinsă între valorile 0 şi 1 ( adică 0 < s

< 1 ).- regimul de frână, pentru o alunecare s mai mare decât valoarea 1, ( adică s > 1 ).

La Ω = 0, adică în momentul pornirii motorului avem cuplul de pornire M , iar la turaţia critică Ω v-a corespunde cuplul critic M .

Figura 2.2.

2.3. Caracteristica randamentului pentru motorul asincron :Randamentul motorului asincron este definit ca raportul dintre puterea utilă transmisă

utilajului acţionat şi puterea absorbită de la reţeaua electrică de alimentare: .

Caracteristica randamentului exprimă dependenţa randamentului de puterea utilă sau de

10

raportul dintre puterea utilă şi puterea nominală pentru tensiune nominală în stator şi frecvenţă constantă a tensiunii de alimentare. Conform bilanţului puterilor în motor, randamentul se poate scrie astfel :

.

În această dependenţă randamentul i-a valoare maximă atunci când pierderile de putere constante sunt egale cu cele variabile. În general motoarele asincrone trifazate sunt dimensionate încât randamentul să aibă

o valoare maximă pentru . În figura 2.3. se redă caracteristica randamentului

pentru motorul asincron trifazat :

1

0,750 P2/P2n

0,9

Figura 2.3. Caracteristica randamentului motorului.

2.4. Caracteristica factorului de putere pentru motorul asincron trifazat:

Motorul asincron este asemănător unei bobine cu miez de fier, adică are un caracter inductiv. Astfel, curentul este defazat în permanenţă în urma tensiunii de alimentare. Motorul trebuie să absoarbă de la reţea o putere reactivă necesară magnetizării miezului. Această putere reactivă este practic independentă de regimul de funcţionare, având aproximativ aceeaşi valoare, atât pentru funcţionarea în gol cât şi pentru funcţionarea în sarcină a motorului. La funcţionarea în gol sau la funcţionarea în sarcină mică, puterea activă absorbită de la reţea are valori mici, astfel că factorul de putere este de valoare mică. Pe măsură ce puterea activă absorbită creşte, sarcina se măreşte iar puterea reactivă rămâne constantă şi factorul de putere se măreşte.

Valoarea scăzută a factorului de putere pentru puteri mult mai mici decât puterea nominală este un dezavantaj care se compensează prin conectarea în paralel cu alimentarea motorului a unor baterii de condensatoare. În figura 2.4. se prezintă caracteristica factorului de putere la motorul asincron trifazat :

11

1

10

cos

P2/P2n

0,1

Figura 2.4.Caracteristica factorului de putere

Capitolul IIIMetode de pornire a motoarelor asincrone trifazate cu rotorul în

scurtcircuit :

Pornirea motorului asincron trifazat reprezintă procesul de conectare a acestuia la reţeaua trifazată de alimentare şi creşterea turaţiei sale până la valoarea nominală, corespunzătoare sarcinii nominale la arborele acestuia.

Principalii parametrii care definesc procesul pornirii sunt : - cuplul dezvoltat şi curentul absorbit în momentul pornirii, - durata procesului de pornire,- pierderile de energie în înfășurări, cât şi încălzirea acestora,-variaţia cuplului şi a curentului pe durata pornirii.

Prin cuplarea înfăşurării statorice la reţeaua de alimentare, rotorul fiind imobil, curentul

statoric absorbit la pornire are valori mari I = (5…8) I , iar cuplul de pornire v-a avea valori mici. La motoarele asincrone normale, alunecarea critică s corespunzătoare cuplului maxim M este de (5…20) %, iar alunecarea nominală s de (1…6) %.

Din acest motiv cuplul de pornire, la s = 1, este mic în comparaţie cu cuplul maxim. Cuplul de pornire variază între (10….40)% din cuplul maxim M , respectiv ( 25….65) % din cuplul nominal M .

Astfel, rezultă că la pornire, trebuie luate măsuri de limitare a curentului de pornire I ( lucru impus de reţeaua de alimentare a furnizorului de energie electrică ) şi de asigurare a unui cuplu de pornire corespunzător (impus de maşina antrenată ).

Motoarele cu puteri nominale mai mici de 10 kW, pot porni prin cuplarea directă la reţeaua de alimentare. În acest caz , curentul absorbit la pornire are valori mai mari decît curentul nominal , dar suficient de mici ca să nu perturbe funcţionarea altor consumatori racordaţi la aceiaşi reţea. Cuplul electromagnetic dezvoltat de motor la pornirea directă este comparabil cu cuplul nominal.

În cazul motoarelor asincrone trifazate cu rotorul în scurtcircuit ce au puteri mai mari de 10 kW, cuplul dezvoltat la pornire este mic datorită rezistenţei rotorice mici ( respectiv alunecării critice s reduse ), iar curentul absorbit al valori ridicate, producând căderi mari de

12

tensiune în reţeaua de alimentare, lucru ce provoacă perturbări în funcţionarea altor consumatori. În consecinţă se impune luarea de măsuri pentru mărirea cuplului de pornire şi a limitării curentului de pornire.

Pentru mărirea cuplului de pornire se construiesc motoare cu rotoare de construcţie specială, respectiv rotoare cu bare înalte sau cele cu dublă colivie.

Pentru limitarea curentului absorbit se utilizează metode de reducere a tensiunii de alimentare. În acest scop se pot utiliza patru metode :

- pornirea cu comutatore stea-triunghi,- pornirea cu autotransformatoare,- pornirea prin mărirea impedanţei circuitului statoric ( introducerea unor rezistenţe înseriate cu înfăşurările statorice ),- pornirea cu ajutorul variatoarelor de tensiune ( starterelor electronice de putere ).

3.1. Pornirea directă a motorului asincron trifazat cu rotor în scc. :

Pentru pornirea directă a motorului asincron cu rotor în scc., se cuplează manual sau automat la reţea înfăşurarea statorică, care poate avea conexiune stea (Y) sau triunghi (Δ). Acest procedeu este larg răspândit în cazul motoarelor de putere nominală P relativ mică în raport cu puterea instalată a reţelei, timpul de pornire fiind redus ( câteva secunde ). Sensul de rotaţie al motorului asincron cu rotor în scc. este dat de sensul de rotaţie al cîmpului magnetic învîrtitor, care la rîndul său este determinat de succesiunea fazelor statorice. Pentru inversarea sensului de rotaţie este deci suficient să inversăm între ele oricare două faze statorice. Acest lucru se poate realiza în două moduri :

- manual, cu ajutorul reversoarelor de sens ( conform figurii 3.1.) şi,- automat , cu ajutorul contactoarelor, ( conform figurii 3.2.), în care se utilizează

două contactoare, cîte unul pentru fiecare sens de rotaţie.

13

Figura 3.1. Pornire cu reversare de sens manuală. Figura 3.2. Pornire cu două contactoare.

În figura 3.1. motorul asincron trifazat cu rotorul în scc. are prevăzut în circuitul de forţă cîte o siguranţă fuzibilă e1 pe fiecare fază de alimentare care vor proteja motorul la defecte de scurtcircuit şi un comutator manual tripolar cu trei poziţii ce este acţionat manual. Iniţial, înainte de pornirea motorului, comutatorul manual este pe poziţia notată cu ‘’ O “, iar pentru pornirea directă a acestuia într-un sens de rotaţie, se manevrează comutatorul manual în poziţia notată cu ‘’ 1 ‘’. Astfel motorul v-a porni direct de la reţeaua de alimentare în primul sens de rotaţie. Pentru schimbarea sensului de rotaţie, comutatorul-inversor tripolar manual se aduce pe poziţia iniţială notată cu ’’ 0’’ , apoi se comută pe poziţia notată cu ‘’ 2’’, iar motorul v-a începe să se rotească în celălalt sens, realizându-se reversarea mişcării de rotaţie a motorului, prin schimbarea succesiunii fazelor R şi S între ele. Se face menţiunea că trecerea de la un sens de rotaţie la altul se face numai prin trecerea comutatorului-inversor tripolar manual prin poziţia ’’ 0’’, ce echivalează cu deconectarea motorului de la reţeaua de alimentare, evitând scurtcircuitul dintre faze.

În figura 3.2. se prezintă schema de forţă şi de comandă prin folosirea a două contactoare, câte unul pentru fiecare sens de rotaţie, pornirea făcându-se cu ajutorul butoanelor de comandă de la distanţă. Astfel cu ajutorul butonului de pornire b 1 se alimentează bobina contactorului C 1 cu tensiunea de comandă de 220 V, ce este tensiunea de fază şi care este distribuită prin lanţul : faza T, siguranţa fuzibilă e 3 , contactul n.î. al releului termic e 2 , butonul de oprire n.î. b 3 , contactul n.d. de automenţinere c 12 care se v-a închide odată cu apăsarea butonului n.d. b1, bobina de comandă C 1 a contactorului C 11 care porneşte motorul într-un sens, contactul n.î. C 23 al contactorului C 21 şi în final se închide prin nulul de lucru al reţelei “O”.Astfel are loc pornirea în primul sens de rotaţie a motorului asincron cu rotor în scurtcircuit.

Şi în acest caz, conform schemei de forţă în alimentarea motorului avem prevăzute pe fiecare fază câte o siguranţă fuzibilă e1 pentru protecţia la scurtcircuite, dar în plus pentru protecţia motorului la suprasarcini se prevede şi câte un releu termic pe fiecare fază de alimentare. Întreaga schemă , atât cea de forţă cât şi cea de comandă se alimentează de la reţea prin închiderea separatorului general de reţea a.

În regim normal de funcţionare contactul releului termic e2 este n.î. astfel se asigură închiderea circuitului de comandă, lamelele termobimetalice ale releului termic nefiind deformate ( dilatate ).

Pornirea în celălalt sens de rotaţie în mod accidental nu se poate realiza datorită contactului C 13 al contactorului C 11,care se deschide odată cu excitarea bobinei C 1, apăsarea butonului b2 neavând nici un efect. Pentru inversarea sensului de rotaţie este necesară mai întâi oprirea motorului prin apăsarea butonului b 3, astfel încât se întrerupe alimentarea bobinei contactorului C 11 şi se închide contactul c13. Prin aceasta, la apăsarea butonului b2 se asigură alimentarea bobinei contactorului C 2, care prin închiderea contactelor C 21 realizează alimentarea motorului cu două faze inversate. Se închide , de asemenea contactul C 22 de automenţinere a rotaţiei în sens invers şi după eliberarea butonului b2, iar prin deschiderea contactului de interblocare C 2 3 se elimină efectul apăsării butonului b1 .

Contactele auxiliare n.î. C 13 şi C 23 , asigură interblocarea contactoarelor C 11 şi C 21 pentru evitarea comandării simultane a acestora, fapt ce ar determina punerea în scurtcircuit a două faze.

Schema din figura 3.1. care foloseşte un comutator - inversor tripolar se utilizează pentru motoarele de puteri mici şi la frecvenţe reduse de comandă, faţă de schema din figura

14

3.2. care are avantajul acţionării sau comenzii de la distanţă când pornirea-oprirea motorului trebuie realizată frecvent sau din mai multe locuri. Printre dezavantajele metodei de pornire directă putem enumera :

- Curentul de pornire este relative mare, fiind limitat numai de impedanţa de scurtcircuit a motorului.Valoare ridicată a acestui curent determină căderi de tensiune mari în reţeaua de alimentare, perturbînd pe ceilalţi consumatori.

- Cuplul de pornire este relative mic,- Şocurile de curent din momentul pornirii solicită suplimentar înfăşurările motorului,

dar şi reţeaua de alimentare,- Eforturile electrodinamice din circuitele motorului sunt mari, fiind proporţionale cu

pătratul valorii curentului de pornire.Pentru micşorarea curentului de pornire, la motoarele asincrone cu rotor în scurtcircuit,

se reduce tensiunea lor de alimentare , procedeul aplicîndu-se în cazul motoarelor care pornesc în gol sau cu sarcini reduse, deoarece cuplul de pornire scade mult, reducîndu-se cu pătratul tensiunii aplicate.

În figura 3.3. ce urmează, se prezintă o variantă înbunătăţită a schemei prezentate în figura 3.2. arătate mai sus, unde s-a prevăzut pe partea de forţă pe lîngă siguranţele fuzibile e 1 , întrerupătorul general K , cele două contactoare C 1 şi C 2 care fac reversarea de sens şi blocul de relee termice e 3 , încă o protecţie a motorului ce se realizează cu relee maximale de curent e2, montate pe fiecare fază şi care au în schema de comandă prevăzut un contact n.î. e2 înseriat cu contactul n.î. e3 al blocului de relee termice. Schema de comandă se alimentează la tensiunea de fază ( 220 V ), între faza T şi nulul de lucru N ale reţelei electrice de distribuţie.

15

Figura 3.3. Schema de forţă şi de comandă pentru pornirea directă cu reversarea sensului de

rotaţie la motorul asincron trifazat cu rotorul în scurtcircuit.Şi aici se poate observa că cele două bobine C 1 şi C 2 se pun sub tensiune pe rând prin

apăsarea butoanelor de pornire directă b1, respectiv butonul b2 de pornire inversă, prevăzute ambele cu contactele n.d. de automenţinere, neexistând posibilitatea ca în mod accidental să fie acţionate ambele contactoare datorită contactelor n.î. c2 şi c1 înseriate cu bobinele de comandă C 1 şi C 2 . Oprirea motorului se poate face voit prin acţionarea butonului de oprire b3 , sau cu ajutorul protecţiilor (termică şi maximala de curent) care îşi deschid contactele n.î. înseriate cu butonul de oprire, atunci când apare vreun defect ( suprasarcini sau scurtcircuite ), protejând astfel motorul.

Notaţiile din figura 3.3 au următoarea semnificaţie :- R,S,T, - reţeaua trifazată de tensiuni alternative sinusoidale,- N – nulul de lucru al reţelei de alimentare,- e 1 - siguranţe fuzibile de forţă,- K – separator / întreruptor general de reţea,- C 1 şi C 2 - contactoare pentru mers direct, respectiv în sens invers,- e 2 - relee maximale de curent,- e 3 - bloc de relee termice,- e 4 - siguranţă de comandă,- C 1 şi C 2 - bobinele celor două contactoare, - c 1 şi c 2 - contactele auxiliare ale celor două contactoare principale,

16

- b1 – buton de pornire în sens direct,- b2 - buton de pornire în sens invers,- b3 - buton oprire, - e 3 - contact releu termic,- e 2 - contact releu maximal.

3.2. Pornirea indirectă a motorului asincron trifazat cu rotor în scc. :

Se impune la motoarele de puteri mari , la care şocul de curent de pornire este mare. În toate cazurile prezentate mai jos se urmăreşte reducerea tensiunii de alimentare a motorului în perioada de pornire a acestuia, apoi creşterea progresivă sau în trepte a acesteia până la valoarea nominală.

Creşterea în trepte a tensiunii se poate obţine prin conectarea stea – triunghi (Y-Δ ) a înfăşurărilor statorice sau alimentarea de la un transformator cu prize intermediare.

Creşterea progresivă a tensiunii de alimentare a motorului se poate obţine prin alimentarea acestuia de la un autotransformator sau variator de tensiune alternativă.

3.2.1.Pornirea stea - triunghi (Y-Δ ) : - metoda se poate aplica numai la motoarele electrice proiectate să funcţioneze cu înfăşurările statorice legate în Δ ( dimensionate pentru acest mod de legare ), care funcţionează în această conexiune în regim normal de funcţionare. La pornire, statorul se conectează în conexiune stea ( Y ) iar apoi, după ce motorul se apropie de turaţia nominală, se schimbă conexiunea statorului motorului în triunghi ( Δ ).Această operaţie se poate efectua manual de către personalul de exploatare sau automatizat cu ajutorul unui releu de timp care poate fi reglat dinainte.

Figura 3.4.ConexiunileY-Δ

unde : - tensiunea de linie, - tensiunea de fază, cea pe înfăşurările motorului, - curentul de fază, ce trece prin înfăşurări, Pentru conexiunea stea ( Y ), putem scrie :

17

Pentru conexiunea triunghi ( Δ ), putem scrie :

Din compararea curenţilor de linie absorbiţi pentru cele două tipuri de conexiuni, se obţine relaţia :

unde : Z – impedanţa înfăşurărilor.

Se constată că curentul absorbit este de trei ori mai mic la conexiunea stea ( Y ), decât la conexiunea triunghi ( Δ ).Deci raportul curenţilor absorbiţi în cazul pornirii în stea , respectiv în triunghi este de 1/ 3. Deci reducerea tensiunii de fază de alimentare a motorului în raportul 1/ √ 3, determină reducerea curentului de trei ori la pornirea în stea , faţă de pornirea directă în triunghi. Principalul dezavantaj al acestei metode constă în faptul că valoarea cuplului de pornire scade tot de tri ori :

Curbele de variaţie ale curenţilor şi cuplurilor la pornirea stea - triunghi se redau mai jos

în figura 3.5. :

Figura 3.5. Curbele de variaţie ale curentului şi cuplului.

18

Metoda de pornire stea - triunghi, oferă avantajul că permite reducerea tensiunii şi în timpul funcţionării la sarcini reduse ( mai mici de 1/3 din valoarea nominală), îmbunătăţindu-se factorul de putere şi randamentul. Se observă că valorile efective ale curenţilor de linie absorbiţi de motor la conexiunea stea sunt de trei ori mai mici decât curenţii de linie absorbiţi de motor la conexiunea triunghi. Cu micşorarea tensiunii de alimentare de √3 ori, se v-a micşora şi cuplul de pornire de 3 ori, ceea ce face ca motorul să nu poată porni decât cu sarcină redusă. După ce turaţia motorului a ajuns apropiată de turaţia nominală , comutatorul care iniţial era pe poziţia stea, este trecut pe poziţia triunghi, realizând conexiunea triunghi a înfăşurării statorice. Motorul este alimentat în continuare la tensiunea de linie a reţelei şi funcţionează pe caracteristica mecanică naturală. Rezultă că această metodă de pornire se aplică motoarelor cu porniri uşoare, şi care au tensiunea nominală egală cu tensiunea de linie a reţelei şi totodată să aibă acces la ambele capete ale bobinelor statorice ( şase borne statorice pe cutia de borne ).

Pornirea se poate realiza manual sau automat. La pornirea manuală se foloseşte un comutator stea-triunghi ce are poziţiile: Y; Δ.( figura 3.6.), iar automat se utilizează contactoare şi un releu de timp (conform figurii 3.7.)

19

Figura 3.6.Pornirea cu comutator manual.

Înfăşurările statorice ale motorului asincron trifazat cu rotor în scc. sunt : AX; BY şi CZ. La pornire comutatorul C se pune pe poziţia 1(Y), iar apoi după ce motorul se accelerează se comută pe poziţia 2 ( Δ ).

Pornirea sau oprirea motorului se realizează prin întreruptorul a ce are comandă manuală. Această metodă se foloseşte la puteri mai mici şi la frecvenţe reduse de porniri-opriri. Siguranţele fuzibile e protejează motorul la defecte de scurtcircuite.

În figura 3.7. se redă schema de comandă şi forţă pentru pornirea stea-triunghi unui motor asincron trifazat cu rotor în scc. cu contactoare de c.a. şi cu temporizare la acţionare :

Figura 3.7. unde am notat :

F 1 , F 2, F 3, F 5 - siguranţe fuzibile ;

20

F 4 - releu termobimetalic ; K 1 , K 2 , K 3 - contactoare electromagnetice ; K4 T – releu de timp cu temporizare la acţionare ; S 1 , S 2 - butoane de acţionare ; M – motor asincron trifazat cu rotor în scc.

Pentru pornire se acţionează butonul S2 care alimentează bobina contactorului K2 dacă contactul normal închis de interblocare K 3 ( 3-5 ) nu este deschis. Deci, dacă conexiunea triunghi nu este realizată, K prin contactele sale principale realizează conexiunea stea şi apoi prin K1( 14-16 ) alimentează bobina contactorului principal K1 ( 0-1 ) care se automenţine prin contactul K1( 14-16 ). Odată cu alimentarea bobinei K2 este alimentată şi bobina releului de timp K4 T ( 0-1 ) care îşi v-a începe temporizarea. După trecerea timpului prestabilit, releul K4 T îşi deschide contactul normal închis cu temporizare la acţionare K4 T ( 3-5 ) deconectând contactorul K2 şi readucând în poziţia închisă contactul K2 ( 3-5 ). În acest moment se realizează conexiunea triunghi prin contactele principale ale contactorului K3. Motorul rămâne astfel alimentat în regim de durată în conexiune triunghi. Pentru oprire se acţionează butonul de oprire S1 care întrerupe alimentarea schemei de comandă şi aduce la starea iniţială instalaţia.

3.2.2. Pornirea cu autotransformator : - este soluţia optimă din punct de vedere energetic, dar implică costuri mai mari, de aceea ea se justifică în cazul motoarelor de putere mare ( respectiv tensiuni de 6kV şi 10 kV ) şi cu porniri rare. Metoda permite reglarea continuă a tensiunii motorului şi controlul accelerării mişcării acestuia. Deplasarea cursorului autotransformatorului, se face pentru instalaţiile industriale, cu ajutorul unui servomotor.

Prizele autotransformatorului, coborâtor de tensiune, se aleg astfel încât să se obţină o valoare prestabilită a curentului şi cuplului de pornire. În continuare , după turarea motorului, se ridică valoarea tensiunii de alimentare până se ajunge la valoarea nominală. Deoarece tensiunea de alimentare este scăzută, curentul şi cuplul de pornire variind pătratic cu tensiunea de alimentare a motorului , vor avea valorile de (0.25- 0.45 ) din valorile nominale respective. Autotransformatorul este introdus în circuitul de alimentare al statorului, fiind montat într-o cuvă cu ulei, tensiunea de alimentare variind în mai multe trepte de la 0 la U , iar la final autotransformatorul se scurtcircuitează, motorul ajungând să fie alimentat direct de la reţea.

În figura 3.8. se redă schema de pornire cu autotransformator, motorul fiind protejat şi aici ca şi în figura anterioară cu un releu bimetalic F 4 la suprasarcină şi cu siguranţe fuzibile la scurtcircuite :

21

Figura 3.8.unde am notat:

F1, F2, F3, F5 - siguranţe fuzibile pentru protecţia motorului şi schemei de comandă la scurtcircuite ;

R, S, T, - sistemul trifazat de tensiuni alternativ simetrice ale reţelei de alimentare;O – nulul de lucru al reţelei de alimentare;F 4 - releu termobimetalic pentru protecţia motorului la suprasarcini;K 1 , K 2 , K 3 - contactoare electromagnetice de c.a. tripolare;AT – autotransformator;M – motorul asincron trifazat cu rotorul în scc.;S 1 - butonul de oprire ;S 2 - butonul de pornire ;K1 ( 0-1 ), K2 ( 0-1 ), K3 ( 0-1 ) – bobinele celor trei contactoare ( K 1, K 2 , K 3 ).K4 T( 0-1 )- bobina releului de timp K4 T cu temporizare la acţionare;K5 T( 0-1 ) – bobina releului de timp K5 T cu temporizare la revenire;

Pentru pornirea motorului se acţionează butonul de pornire S 2 care alimentează bobina contactorului K1 şi prin acesta şi bobina contactorului K2 . Automenţinerea se face prin contactul normal deschis k2 (14-16), alimentând motorul cu tensiune redusă prin autotransformatorul AT ( limitându-se astfel curentul de pornire).

22

Odată cu contactoarele K1 şi K2 se alimentează şi bobinele celor două relee de timp K4 T şi K5 T care îşi încep temporizarea. Contactele normal închise k (3-5) şi k (3-5) se deschid.

Prin alimentarea bobinei K T, contactul normal deschis cu temporizare la revenire k t (2-4) se închide, dar nu poate alimenta bobina lui K deoarece sunt deschise contactele k1 (3-5) şi k2 (3-5).

După scurgerea intervalului de timp reglat al releului de timp K4T, contactul acestuia normal închis cu temporizare la acţionare k4 t (3-5) se deschide. În acest moment se întrerupe alimentarea contactoarelor K1 şi K 2 şi a releelor de timp K4 T şi K 5T.

Prin reînchiderea contactelor k1 (3-5) şi k2 (3-5), şi prin contactul normal deschis ( dar închis în acest moment deoarece temporizarea releului de timp K5 T este mai mare decât a releului K4T ) cu temporizare la revenire k5t (2-4), este alimentată bobina releului electromagnetic K3 ( 0-1 ) care îşi închide contactele principale. Motorul este astfel alimentat la tensiune nominală, contactorul electromagnetic K automenţinându-se prin contactul auxiliar de automenţinere k3 (14-16). Pentru oprire se acţionează butonul de oprire S1.

3.2.3. Pornirea cu rezistenţe statorice (mărirea impedanţei circuitului statoric):

Este o altă metodă de pornire a motoarelor asincrone trifazate cu rotor în scc. , intercalându-se pe perioada pornirii, în circuitul statoric trei rezistoare identice, câte una pe fiecare fază ( la motoarele de puteri mai mici ) sau trei bobine de reactanţă , câte una pe fază ( pentru motoarele de puteri mai mari ).

Curentul de pornire v-a produce căderi de tensiune pe rezistoare , respectiv pe bobinele de reactanţă , tensiunea aplicată înfăşurării statorice reducându-se la valori mai mici decât la pornirea directă. După terminarea pornirii, rezistoarele, respectiv bobinele de reactanţă, se scurtcircuitează cu ajutorul unui întreruptor trifazat.

Un dezavantaj al acestei metode este faptul că odată cu limitarea curentului de pornire, se reduce considerabil şi momentul de pornire ( astfel de exemplu , pentru un curent de pornire scăzut la I = 3 I , momentul de pornire ajunge la M = 0,4 M ).

În funcţie de numărul de rezistoare înseriate, pornirea se poate realiza cu una sau mai multe trepte de pornire, în continuare se prezintă schema de pornire cu o singură treaptă de rezistenţe în circuitul statoric care vor fi introduse pe perioada de pornire a motorului , apoi ele fiind scoase din circuit cu ajutorul unui contactor electromagnetic , conform figurii 3.9. de mai jos :

23

Figura 3.9.Circuitul de forţă conţine contactoarele electromagnetice K şi K care alimentează

succesiv motorul asincron trifazat cu rotorul în scc. M. În schemă am notat astfel :R, S, T, - fazele reţelei de alimentare,O – nulul de lucru al reţelei de alimentare,F 1 , F 2 , F 3 , F 5 , - siguranţe fuzibile de protecţie la scurtcircuite, F 4 - releul temic pentru protecţia motorului la suprasarcină,K 1 şi K 2 - contactoare electromagnetice în circuitul de forţă al motorului,K1 (0-1) şi K2 (0-1) – bobinele celor două contactoare electromagnetice K 1 şi K 2 ,K3T (0-1) – bobina releului de timp cu temporizare la acţionareS 1 - butonul de oprire,S 2 - butonul de pornire.

Prin acţionarea butonului de pornire S2 , este alimentată bobina contactorului K2 (0-1), dacă contactul normal deschis de interblocare k2(14-16) este închis odată cu punerea sub tensiune a bobinei K2 (0-1), iar contactul auxiliar al contactorului K1 este normal închis k (3-5), adică contactorul principal K1 nu este acţionat. Contactorul K 2 se automenţine prin contactul k2 (14-16), şi concomitent cu el este alimentat şi releul de timp cu temporizare la acţionare K3T.

După trecerea timpului prestabilit, contactul normal deschis cu temporizare la acţionare k3T (2-4) se închide , alimentând bobina contactorului K1 (0-1), care deschide

24

contactul auxiliar k1(3-5), închide contactele de forţă ale contactorului K 1 şi contactul auxiliar de automenţinere k1 (14-16) al contactorului K1 .

Astfel, motorul rămâne alimentat în regim de durată, la tensiunea nominală a reţelei de alimentare.

Pentru oprire se acţionează butonul de oprire S1(1-3), care întrerupe alimentarea circuitului de comandă, readucând circuitul de forţă al motorului la starea iniţială.

Metoda nu este economică datorită pirderilor în rezistoarele R , şi puţin eficientă datorită apariţiei unor variaţii bruşte de curent.

3.2.4. Pornirea cu ajutorul unui variator de tensiune :

Metoda se bazează tot pe micşorarea tensiunii de alimentare a motorului în faza de pornire şi creşterea apoi a acesteia nu în trepte ca la metoda de pornire cu rezistoare, ci variaţia progresivă a tensiunii de alimentare cu ajutorul tiristoarelor de putere , aşa cum se poate observa în figura 3.10.:

Figura 3.10. Pornirea cu un variator de tensiune.

Unde : R, S, T, - fazele reţelei Q – întreruptor general M - motor asincron trifazat cu rotor în scc. M - cuplul rezistent al maşinii de lucru, M şi Ω – cuplul şi viteza unghiulară a motorului, ML – maşină de lucru antrenată de motor.

Toate aceste metode de pornire indirectă, prezentate mai sus, se realizează pe caracteristicile de tensiune, avînd la bază principiul alimentării motorului cu tensiune redusă în momentul pornirii, şi creşterea ulterioară a acesteia pînă la valoarea nominală.

3.3. Schimbarea sensului de rotaţie la motorul asincron trifazat cu

rotor în scc. :

La studiul funcţionării motorului asincron trifazat cu rotor în scc., s-a văzut că sensul de rotaţie al motorului este acelaşi cu sensul de rotaţie al câmpului magnetic învârtitor statoric. Pentru schimbarea sensului de rotaţie a motorului este necesar să se schimbe sensul de rotaţie al câmpului magnetic învârtitor statoric. Deci, este necesar să se schimbe

25

succesiunea fazelor statorice. Pentru aceasta este suficient să se schimbe două faze de alimentare între ele. Aceasta se poate realiza cu ajutorul a două contactoare electromagnetice , câte unul pentru fiecare sens de rotaţie , aşa cum s-a putut observa în schema de pornire directă de la reţea a motorului (figura 3.3), când acestuia i s-a aplicat întreaga tensiune a reţelei.

În figura 3.11. de mai jos se redă o schemă de pornire indirectă ( pe caracteristici de tensiune), respectiv cu comutator stea - triunghi şi cu schimbarea sensului de rotaţie, care este realizată cu contactoare automate Moeller :

Figura 3.11.Schema de forţă

Din figură, se poate observa că motorul M are ca elemente de protecţie siguranţele fuzibile F1 montate pe fiecare din cele trei faze L1, L2, L3, ale reţelei de alimentare, şi un releu termic F2, iar carcasa motorului asincron trifazat cu rotor în scc. este legată la nulul de protecţie ( centura de protecţie ).

Siguranţele F1 au rolul de protecţie la scurtcircuite, iar releul termic F2 cu rolul de protecţie la suprasarcină a motorului M. Întreruptorul tripolar Q1 ce are încorporat în el releele maximale de curent şi termice pot înlocui siguranţele F1 aşa cum se observă în figură.

Rolul celor patru contactoare electromagnetice este următorul :

26

- Q 11- pentru pornirea motorul în sensul direct, - Q 12- pentru pornirea motorului în sensul invers, - Q 15- contactorul pentru realizarea conexiunii triunghi, - Q 13- contactorul pentru realizarea conexiunii stea. Schema de comandă se prezintă în figura 3.12. şi este alimentată la tensiunea de fază

(220V), funcţionarea acesteia se redă în cele ce urmează :

Figura 3.12. Schema de comandă.

La pornirea motorului în sensul direct de rotaţie, se apasă butonul P I, prin care se pune sub tensiune bobina contactorului Q11, lanţul de condiţii fiind îndeplinit. Odată cu excitarea bobinei Q11 (A1-A2), se v-a închide contactul normal deschis Q11(13-14) dar şi Q11(23-24) care vor pune sub tensiune atât bobina releului de timp K1(A1-A2) cât şi bobina Q13 (A1-A2) a contactorului Q13 de realizare a conexiunii stea a înfăşurării statorului motorului. Astfel motorul porneşte în stea pentru început, iar releul de timp K1 cu temporizare la acţionare ( la închidere ) monitorizează timpul selectat pentru a face trecerea la conexiunea triunghi a statorului motorului. După trecerea timpului necesar fazei de pornire a motorului, releul de timp K1 închide contactul lui normal deschis K1(17-18), punând astfel sub tensiune bobina contactorului Q15 ce realizează conexiunea triunghi. Butoanele de pornire în sens direct P I(13-14), respectiv de pornire în sens invers P II (13-14), au contacte de interblocare între ele aşa cum se poate vedea pe schema de comandă pentru a se evita scurtcircuitareaîntre două faze, respectiv contactul normal închis II(21-22) şi contactul normal închis I(21-22). Când se apasă pe P I (13-14), se deschide contactul I

27

(21-22), respectiv când se apasă butonul P II (13-14) se deschide contactul II (21-22), evitând astfel scurtcircuitarea fazelor cu ajutorul celor două contactoare Q11 şi Q12 de schimbare a sensului de rotaţie a motorului.

Pentru pornirea motorului în sensul celălalt de rotaţie, se apasă butonul de oprire O (21-22), realizând întreruperea lanţului de condiţii care pun sub tensiune vreuna din bobinele de comandă ale motorului. Oprirea motorului se poate face nu numai voit ci şi automat prin deschiderea contactului normal închis al releului termic ce protejează motorul la suprasarcină.

Pornirea în sensul celălalt se face prin apăsarea butonului P II (13-14), care pune sub tensiune de această dată bobina contactorului Q 12 (A1-A2), concomitent cu închiderea contactelor normal deschise Q12 (13-14) şi Q12 (43-44). Astfel se realizează lanţul ce condiţii ce pune sub tensiune bobina releului de timp K1(A1-A2), dar şi bobina contactorului Q13(A1-A2) de pornire a motorului în conexiunea stea pentru început. Releul de timp K1 cu temporizare la închidere , după trecerea timpului prestabilit de pornire a motorului, îşi v-a închide contactul normal deschis K1 (17-28) punând sub tensiune de această dată bobina contactorului Q 15 (A1-A2) ce realizează conexiunea triunghi a statorului motorului asincron. Prin excitarea bobinei contactorului Q15 se deschide contactul normal închis Q15 ( 21-22), astfel se întrerupe realizarea conexiunii stea prin scoaterea de sub tensiune a bobinei contactorului Q13 (A1-A2).

Schema de comandă are prevăzută o siguranţă fuzibilă pentru protecţia la scurtcircuit a circuitelor de comandă a motorului.

Capitolul IVNorme de sănătatea și securitatea muncii si P.S.I.

4.1. Norme de sănătatea și securitatea munciiPentru prevenirea accidentelor prin electrocutare se vor respecta ansamblul de reguli şi

de norme cu privire la tehnica securităţii muncii privitoare la maşinile electrice.În marea majoritate, accidentele ce survin în exploatarea, întreţinerea şi repararea

maşinilor electrice se datoresc neglijenţei sau lipsei de atenţie a personalului de exploatare. Protecţia împotriva electrocutării prin atingere directă se realizează prin folosirea

mijloacelor individuale de protecţie şi prin respectarea normelor de tehnica securităţii specifice muncii lucrărilor de instalaţii electrice.

Protecţia împotriva electrocutării prin atingere indirectă se realizează , în principiu, prin micşorarea tensiunii de atingere şi prin micşorarea duratei de trecere a curentului electric prin corpul omenesc. În mod practic , avem două metode de protecţie :

- metode de protecţie de bază sau principale, care pot asigura singure protecţia;- metode de protecţie suplimentare, care au numai rolul de a dubla una din metodele

de protecţie de bază. Dintre metodele de protecţie de bază, cele mai importante sunt :

- protecţia prin legare la pământ,- protecţia prin legare la nulul de protecţie,- protecţia prin folosirea tensiunii reduse. Dintre metodele de protecţie suplimentare cea mai importantă este protecţia automată

la apariţia tensiunii de atingere (PATA).Protecţia prin legarea la pământ se foloseşte pentru asigurarea personalului împotriva

electrocutării prin atingerea echipamentelor şi instalaţiilor care normal nu sunt sub tensiune , dar care pot intra accidental sub tensiune , din cauza unui defect de izolaţie. Ca exemplu , în figura 3.11. prezentată mai sus, carcasa motorului asincron are legătura la

28

pământ notată cu PE, pentru a proteja personalul împotriva punerii sub tensiune în mod accidental a acesteia.

Instalaţia de legare la pământ se realizează din conductoare de legare la pământ şi priza de pământ formată din electrozi.

Protecţia prin legare la nulul de protecţie se realizează prin construirea unei reţele generale care însoţeşte în permanenţă reţeaua de alimentare a echipamentelor electrice.

Pentru evitarea accidentelor prin electrocutare, pe durata exploatării maşinilor electrice se vor lua următoarele măsuri de protecţie :

- Manevrarea echipamentului de pornire a maşinilor electrice cu acţionare manuală se execută purtând mănuşi electroizolante. În cazul instalării dispozitivelor de comandă în locuri cu umiditate se vor folosi mănuşi, iar în faţa acestui echipament se instalează platforme electroizolante ( grătar de lemn cu izolatoare suport ).

- La motoarele electrice protejate numai prin siguranţe şi care nu au alte elemente de separaţie în faţa acestora, înainte de începerea oricărei lucrări pe circuitul de forţă, se vor demonta aceste siguranţe, folosind mănuşi electroizolante, iar în locuri umede, şi o platformă electroizolantă, iar în locul lor se vor monta capace de siguranţă fără fuzibil, vopsite în roşu.

- Corpurile maşinilor electrice şi cele ale echipamentului din circuitul lor de forţă trebuie să fie legate la pămînt.

- Bornele înfăşurărilor şi cutiile terminale ale maşinilor electrice trebuie să fie închise , astfel încît să fie imposibilă ridicarea capacelor fără a demonta piuliţele.

- Elementele de rotaţie trebuie îngrădite sau protejate de apărătoare.- Izolarea electrică a circuitului de forţă , în vederea demontării motorului electric,

începe prin oprirea motorului electric , verificarea lipsei de tensiune, realizarea unei separaţii vizibile, care se v-a bloca , iar pe dispozitivul de acţionare ( heblu, întreruptor, etc. ) se va monta un indicator de interzicere: “Nu închideţi ! Se lucrează”.

- Este interzis a se lucra la conductorul de legare la pământ atât timp cât motorul funcţionează şi alimentarea lui este conectată.

- Scoaterea plăcilor avertizoare şi repunerea în funcţiune a motoarelor se vor face numai dacă în registrul secţiei respective s-a consemnat faptul că lucrarea sa terminat, precum şi numele persoanei care a comunicat acest lucru.

- În scopul prevenirii personalului de exploatare asupra pericolului de atingere a pieselor aflate sub tensiune, în vecinătatea acestora se afişează inscripţii sau plăcuţe specifice pentru fiecare fel de tensiune şi curent, utilizând notaţiile prevăzute în normative.

Legea nr.90 / 1996 este Legea Protecţiei Muncii care reglementează activităţile de elaborare a normelor specifice în vederea instruirii personalului salariat din economie în domeniul securităţii muncii .

Normele specifice de securitate a muncii sunt reglementări cu aplicabilitate naţională, care cuprind prevederi minimal obligatorii pentru desfăşurarea principalelor activităţi din economia naţională în condiţii de securitate a muncii.

Exploatarea instalaţiilor şi echipamentelor electrice sub tensiune se v-a face respectând Normele de protecţie a muncii pentru activităţi în instalaţiile electrice – P.E. 119 / 1990 , I 7/2 -2001 Normativul pentru exploatarea instalaţiile electrice cu tensiuni până la 1000V c.c. şi 1500 V c.a. , elaborate de Regia Autonomă de Electricitate – Renel, precum şi normele specifice de securitate din domeniu.

4.2. Măsuri de prevenire și stingerea incendiilor

În timpul exploatării maşinilor şi aparatelor electrice, pe lângă pericolul electrocutării, curentul electric poate provoca incendii, datorită încălziri aparatajului electric în timpul funcţionării, în timpul scurtcircuitului sau suprasarcinilor.

29

Arcul electric produs datorită unor deranjamente în instalaţiile electrice pot provoca arsuri personalului care lucrează sau pot determina aprinderea prafului aglomerat sau a unor amestecuri de gaze din atmosfera încăperii.

Pentru prevenirea pericolului de aprindere din cauza scânteilor a supraîncălziri trebuie luate următoarele măsuri:

- la regimurile de funcţiune în plină sarcină părţile motoarelor electrice nu trebuie să se încălzească până la o temperatură periculoasă ( lagărele să nu depăşească 80 grade)

- siguranţele, întrerupătoarele şi alte aparate electrice care în timpul exploatării pot provoca întreruperea curentului electric, trebuie închise în carcase.

- părţile reostatelor sau a altor aparate care se încălzesc în timpul funcţionării trebuie montate pe socluri izolate termic.

- Pentru a se putea interveni în caz de incendiu se recomandă ca lângă maşinile unelte să fie amplasate extinctoare cu CO2)

- Folosirea apei este interzisă la stingerea incendiilor în instalaţiile electrice deoarece prezintă pericol de electrocutare şi extinderea defecţiuni.

Bibliografie :

30

1. Samoilescu O., Mihoc D., Dumbravă E., Popescu St., “Acţionări şi Automatizări “- manual pentru Liceele de specialitate şi şcoli de maiştri, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti – 1976.

2. Mira Niculae , Neguş Constantin, “ Instalaţii electrice industriale” – manual pentru clasa a-XI-a licee industriale şi de matematică-fizică cu profiluri de electrotehnică, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti – 1989.

3. Fransua Al. , Nicolaide A. , Trifu Ghe. , “Maşini electrice uzuale” , Editura Tehnică, Bucureşti – 1973.

4. Bichir Năstase, Mihoc D. , Boţan C. , Hilohi S. , “ Maşini, Aparate, Acţionări şi Automatizări” – manual pentru clasele a-XI-a şi a-XII-a, licee industriale şi şcoli profesionale, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti – 1997.

5. Mira Niculae, Neguş Constantin, “ Instalaţii şi echipamente electrice” – manual pentru clasele a-XI-a şi a-XII-a, licee industriale şi de mate-fizică cu profil de electrotehnică, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti – 1997.

6. http: // www. agendaelectrica.ro

7. http: // www. Moeller.ro

31

Anexe

Schema de pornire şi inversare a sensului de rotaţie a unui motor asincron trifazat

32

Utilizarea contactoarelor în scheme de comandăa – pornirea directă, automată a unui motor asincron trifazat

33

b – pornirea şi inversarea sensului de rotaţie a unui motor asincron trifazat cu rotorul în scurt circuit

34

35