Baboo Hausmeister

Informatiile despre o masina rotativa, despre caracteristicile unui motor, se obtin intotdeauna din placuta care este prinsa cu patru nituri, pe motor. Daca aceasta placuta lipseste, este mai greu sa aflam datele care ne intereseaza: turatia trebuie masurata cu un turometru, gabaritul se afla. In general, pentru seriile de motoare cu utilizare generala, pe un gabarit sunt maxim trei puteri care se pot construi. Asa cum am aratat si in alte locuri din acest sait, gabaritul se noteaza de exemplu cu un numar urmat cel mai adesea (pentru motoarele de uz general) de  literele S, M, L.  Numarul exprima distanta de la planul de asezare al motorului la axul motorului, iar literele lungimea fierului magnetic, scurt, mediu si lung. Se mai pot intalni si literele V, pentru carcasa mai lunga si litera Y, pentru o carcasa si mai lunga. Cunoscand aceasta distanta, folosind un tabel de standarde, masurand turatia motorului cu un turometru, se poate identifica datele primare ale motorului: puterea, iar curentul il putem masura (in gol sau in sarcina). In general, curentul de mers in gol este cam 40% din curentul nominal. Din tabele se poate afla curentul de pornire, stiind ca Ip=6÷8 In. Aceasta in cazul in care nu are eticheta. Dar pe linga casa omului normal si obisnuit, nu se pot gasi in functiune motoare de putere prea mare, ma gandesc la valoarea de 10 kW. Cunoscand aceste aspecte tehnice se poate dimensiona coloana de alimentare, aparatajul necesar pentru pornirea si functionarea motorului. De asemenea aceste motoare pot sau nu pot fi alimentate in monofazic si cu functionarea in monofazic sau trifazic obtinut din monofazic.

Placuţa unui motor

         In eticheta de mai jos vom arata datele care se inscriu despre o masina electrica rotativa. In fiecare spatiu numerotat de mai sus se vor inscrie niste informatii despre masina electrica rotativa, informatii care sa inlesneasca alegerea lor de catre proiectantii de actionari electrice.

1.    Aici se inscrie marca de fabrica si denumirea intreprinderii producatoare.

2.    Aici vom gasi tipul masinii, forma sa constructiva, tipul de protectie climatica conform standardelor in vigoare.

3.    Felul curentului se inscrie folosindu-se urmatoarele semna conventionale:

–       – pentru curentul continuu;

–       1~ se foloseste pentru curentul alternativ monofazat;

–       2~ pentru curentul alternativ bifazat;

–       3~ se marcheaza   curentul alternative trifazat;

–       6 ~  se foloseste la marcarea curentului hexafazat;

–        -/~  se foloseste pentru marcarea comutatricei;

–       ¯~, adica minus deasupra lui tilda, este pentru curent continuu si alternativ.

4.    Aici se inscrie modul de lucru pentru care este destinata masina, folosindu-se urmatoarele presurtari:

G-pentru generator; M-pentru motor; C-pentru comutatrice; F-pentru compensator de faza; E-pentru regulator de inductie.

5.    Numarul seriei de fabricatie la fabrica producatoare

6.    Anul fabricatiei.

7.    Conexiunea infasurarii statorului la masini de curent alternativ, asa cum este aratat mai jos.

8.    Tensiunea nominala, in volti.

9.    Curentul nominal, in amperi.

10.           Puterea nominala care av fi exprimata in:

-kW sau W la toate motoarele, generatoarele de curent continuu si generatoarele asincrone;

-kVA sau VA la generatoarele asincrone si compensatoarele de faza sincrone.

11.           Unitatea de masura care a fost inscrisa puterea (kW,W,kVA, sau VA)

12.           Serviciul nominal tip de lucru al masinii.

13.           Factorul de putere numai  la masinile de curent alternativ.

14.          Sensul de rotatie obligatoriu al masinii cind el exista, folosindu-se urmatoarele semne conventionale: ← antiorar, in sens inves acelor de ceasornic; → orar, in sensul acelor de ceasornic. La masinile la care sensul este indiferent, nu se scrie nimic.

15.          Turatia nominala a masinii, in rot/min.

Aceasta turatie reprezinta turatia rotorului, notata n2, la masina asincrona. Cu ajutorul ei se poate calcula alunecarea s, proprie acestui motor. Astfel  s= (n1-n2) / n1, unde n1 este turatia campului magnetic invartitor al motorului. Aceasta, n1, se calculeaza cu formula n1=f/p, unde f este frecvanta tensiunii de alimentare, iar p este numarul de perechi de poli ai masinii

16.           Frecventa nominala, in Hz.

17.            -Indicatia ,,Excitatie’’ sau ,,Exe.’’la masinile de curent continuu, la masinile sincrone si la comutatrice.

          -,,Rotor’’ sau,,Rot.’’ La masinile de inductie cu inele de contact.

18.           Modul de conectatie al masinilor de curent continuu si  la comutatrice, folosind prescurtarile: I– pentru excitatie separata, independenta; D- pentru excitatie in derivatie; S. Pentru excitatie in serie; C- pentru excitatie compusa, mixta. Modul de conectare a infasurarii rotorului la masinilecu inele de contactsunt aratate mai jos, in tabel.

19.           a) Tensiunea nominala de excitatie, in volti, la masinile de curent continuusi la masinile sincrone.

b) Tensiunea intre inele, in volti la motoarele asincrone cu inele de contact, avind înfasurarea rotorului in circuit deschis si rotorul in stare de repaos.

20.           a) Curentul de excitatie, in amperi,in regim nominal la masinile de curent continuu si masinile sincrone.

b) Curentul rotoric, in amperi, pentru regimul nominal, la motoarele asincrone cu inele de contact.

21.           Clasa de izolatie a masinii, folosind simbolurile: Y, A, E, B, F, H, C.

22.           Gradul de protectie.

23.           Masa aproximativă a maşinii, in kilograme

24.           Observatii suplimentare, de exemplu

          – standardele sau normele specifice

 – nivelul maxim de vibratii admis

 – debitul sau presiunea fluidului de racire.

Semnele conventionale internaţionale ptr infăşurările maşinilor rotative

  În plăcuţa de mai sus sunt aratate semnele conventionale internationale care se inscriu la punctul 7 al explicatiei pentru placuta masinilor rotative, iar mai jos sunt aratate explicatiile pentru aceste conexiuni. Aceste capete ale bobinelor motorului (infasurarilor motorului) sunt scoase afara din motor, la placa de borne. Inceputurile infasurarilor se grupeaza si se scot prin carcasa printro gaura(eventual), iar sfirsiturile lor se grupeaza separat si se scot prin alta gaura(tot eventual). Atribuirea capetelor ,,inceput ” sau ,,sfirsit” este aleatoare, este important ca sa fie grupate la un loc cele care intra in crestatura  si-n alta parte cele care ies in crestatura.

                     In figura de mai jos, este aratat componenta unui motor electric trifazic cu talpi detasabile (41) care se prind de carcasa 12 prin suruburile 40, este din seria ASI, cu rotorul in scurt circuit. Este cel mai raspandit tip de motor pentru actionari electrice generale, are o constructie simpla, poate fi incarcat peste sarcina nominala pe scurt timp cam cu 10% si  isi reglaza singur turatia in anumite limite, revenind la turatia nominala. Pentru ca are axa orizontala se noteaza cu  B3, iar daca unul din capacele port lagar ar fi fost cu flansa s-ar fi notat cu B5. Apoi in mod normal mai urmeaza inca un numar care reprezinta distanta de la suprafata de asezare a talpilor pana la axul motorului, iar după aceea o litera: cel mai des  S, M, L, scurt, mediu sau lung, care se refera la lungimea fierului (circuitului statoric) motorului. Toate acestea se pot afla citind placuta care este prinsa pe motor. O astfel de constructia se intalneste si la motoarele monofazice. Daca masina electrica (motorul ) ar fi lucrat in pozitie verticala, atunci litera B ar fi fost inlocuita cu litera V.             

 Motorul este alcatuit dintro carcasa de fonta sau aliaj de aluminiu (siluminiu) 12, in care se afla bobinajul statoric 45 care poate fi pentru alimentare monofazata sau trifazata. Acest bobinaj este asezat (bobinat) in crestaturile statorice  ale statorului 44 confectionat din tole ferosilicioase si este presat in carcasa 12. Rotorul 8 care in exemplu dat are caile de curent rotorice 43 scutcircuitate de inelele de scurtcircuitare 42 se sprijina pe lagarele cu rulmenti 6 si 11 care sunt montate in capacele 4 si 14. Bobinajul 45 este alcatuit din semibobine, egal repartizate pe fiecare faza, in crestaturi, dar si egal repartizate pe circumferinta statorului.

 Conectarea acestor bobine se face in stator cu ajutorul legaturilor 47 iar la cutia de borne 21 unde se afla  placa de borne 24 sunt scoase doar trei sau şase conductoare prin care se face alimentarea bobinajului. Daca sunt trei, bobonajul este construit in triunghi iar nulul este in motor, fara a fi scos afara, iar daca avem trei inceputuri si trei sfirsituri de bobinaj notate coespunzator fiecarei faze, poate fi un motor cu o singura turatie sau unul cu doua turatii prin modificarea conexiunilor Dahlander. Acestea sunt fixate pe cele sase borne ale placii de borne 24 si sunt fixate cu piulita 31cu saibele 30. Coloana de alimentare a motorului patrunde in cutia de borne 21 prin presetupa 38 este ermetic montata cu garnitura de cauciuc 37 si saiba 36 si piulita 35, iar capetele fazelor se monteaza pe bornele placii de borne si se fixeaza cu piulitele 29. Capacul cutiei de borne se monteaza prin suruburi dupa ce a fost asezata garnitura de etansare 25.  Lagarele cu bile(rulmentii) sunt montati in scuturi cu ajutorul saibei elastice 5 care se aseaza la interior, se intruduce rulmentul si apoi capacul de rulment 9. Capacele de rulment sunt prinse de capace prin suruburi  pe capacele portlagare 4 si respectiv 14. Acestea, la randul lor vor fi prinse de carcasa 12 prin suruburile 3 si respectiv 16. Capatul pe care se monteaza ventilatorul se numeste capat ventilator iar celalalt capat se numeste cap (capat) arbore: pe aici este transmisa cuplul motor si miscarea de rotatie. Ventilatorul  18 se monteaza cu ajutorul penei de constructie speciala 10 si este protejat de capacul de ventilator 19 care se fixeaza in scutul 14 prin suruburile 15. Cel mai adesea miscarea de rotatie este transmisa printro saiba de curea care este montata pe cap arbore. Pana 7 nu permite miscarea de rotatia a axului motorului fata de saiba de curea si pentru a nu iesi de pe ax se monteaza surubul 1 si saiba 2. Dar pe cap arbore poate fi si un pinion care sa faca parte dintr-un angrenaj cu roti dintate.

                    Demontarea unui motor electric se face atunci cand trebuie reparat: refacerea bobinajului ars, inlocuirea rulmentilor, inlocuirea sau completarea vaselinei rulmentilor. Mai rar se intimpla ca o cale de curent din crestatura rotorica 43, sau inelele de scurticircuitare 42 sa fie intrerupte. Pentru aceasta se dezleaga coloana electrica de alimentare a motorului, dar nu inainte de a opri tensiunea de alimentare si a se asigura ca nu e posibil ca altcineva sa cupleze motorul.  Apoi se demonteaza suruburile de fixare a motorului pe utilaj. Apoi se scoate surubul 1, saiba 2  si apoi cu ajutorul unei prese se scoate de pe cap arbore saiba de curea. Se scoate de asemenea si pana 7. Apoi se demonteaza capacul de ventilator 19 prin desfacerea suruburilor 15 si demontarea ventilatorului 18 prin scoaterea penei speciale 10. De la ambele capace (scuturi) se scot suruburile de fixare 3. In totdeauna rulmentul cap arbore se va strica inaintea rulmentului da la cap ventilator deoarece acesta ca suporta intodeauna o sarcina mai mare. Pentru a scoate rulmentii de pe ax, e nevoie de o presa de rulmenti. Acestia trebuie sa ramana pe ax, deoarece se scot mai usor de pe ax decit daca ar ramane in scuturi. Intotdeauna stringerea rulmentului in capacul de fonta sau mai nou de aluminiu, va fi mai mica decit strangerea inelului interior al rulmentului pe axul motor. Se ia motorul si se loveste pe o bucata groasa de lemn cu capul ventilator: in felul acesta are loc a miscare relativa intre capul ventilator si rulmentul 11 si va scoate scutul cap arbore de pe umarul de centrare pe carcasa. Se are in vedere ca sa fie destul spatiu intre scut si carcasa care sa permita introducerea unei chei fixe pentru desurubarea suruburilor cu care sunt prinse capacele de rulmenti, dar totodata sa nu iasa axul de pe rulment. Lasind liber capacul de rulmenti, cu grija, prin batai usoare cu ciocanul se aseaza la loc scutul cap arbore pe umarul de centrare al carcasei. In acest fel, axul motorului a intrat inapoi pe toata latimea rulmentului: lovind de aceasta data de lemnul asezat pe podea capul arbore, acesta va iesi din scutul caparbore cu rulmentul pe el. Din stator, se scoate cu grija pentru a nu deteriora capetele de bobina de pe stator, axul motorului care are pe el scutul cap ventilator. Cu presa de rulmenti se scoate rulmentul stricat si se pune cel nou. Atentie sa nu uitati capacul de rulmenti  afara: acesta se va baga pe ax, inaintea rulmetului. De obicei, prin lipsa ungerii, acest rulment se blochează si ajunge sa se invarta in capac cu totul, producand ovalizarea si largirea capacului la locasul de rulment. De obicei se poate face o randalinare a capacului, in acest fel se micsoareaza diametrul pentru a putea face o stringere pe inelul exterior al rulmentului. Nu este o reparatie care sa tina prea mult: important este ca rulmentul sa aiba ungere si sa nu se mai blocheze. Daca e cazul, cu axul scos din stator se demonteaza capacul de rulment de la scutul cap ventilator si se procedeaza ca la cap arbore.

Rulmentii folositi la motoare pot fi capsulati (pe ambele parti) sau semicapsulati, numai pe o parte. Daca se face o intretinere a rulmentilor prin indepartara veselinei vechi si ungerea lor din nou, acesti rulmenti pot sa ramina in scuturile motoarelor (capacelor), se scoate inelul de protectie al bilelor rulmentului de tabla sau de plastic, se spala cu un solvent, se usuca si se pune vaselina. Aceasta trebuie in asa fel pusa incit sa patrunda si pe cealalta parte a bilelor. Rulmentul se umple in acest fel pe 2/3 din circumferinta rulmentului, pentru ca in timpul functionarii sa nu fie aruncata afara din rulment.

Conexiunea Dahlander este o conexiune care modifica turatia motoarelor electrice trifazate prin modificarea numarului de poli. Pornirea se face in conexiunea cu turatia mica si apoi, la atingerea maximului de turatie in aceasta conexiune, comutarea se face in turatia cu conexiunea mare prin trecerea prin zero a motorului. In acest fel este posibila pornirea in sarcina a motoarelor electrice. Se stie ca turatia de sincronism (a campului magnetic invartitor) este data de formula n = 60 f / p unde f este frecventa retelei iar p este numarul de perechi de poli. Si turatia rotorului se supune aceleiasi formule dar dupa cum se stie e mai mica decit cea de sincronism. Deoarece frecventa retelei este un parametru care nu se schimba in functionarea motorului, prin modificarea numarului de perechi de poli p se realizeaza variatia vitezei, dar nu continu ci in trepte, in raportul de 2:1. Aceasta modificare a numarului de perechi de poli se poate face astfel:

1.  Asezand pe stator un bobinaj caruia ii variem numarul de poli prin modificarea elementelor bobinajului.

2.  Asezand pe stator doua bobinaje complet independente unul de altul, care au turatii diferite.

3.  Asezand pe stator doua bobinaje independente unul fata de altul, fiecare putindu-si schimba numarul de poli.

A doua si a treia metoda sunt neeconomice pentru ca exista posibilitatea ca la un moment dat, motorul sa functioneze doar pe unul din bobinajele statorului. Daca motorul nostru are rotorul bobinat schimbarea numarului de poli trebuie sa se faca si in rotor simultan cu modificarea numarului de poli operat in stator, ceea ce complica constructia rotorului, iar modificarea numarului de poli trebuie facuta in asa fel incit sa nu se schimbe sensul de rotatie al motorului. Pe cale de consecinta, practica a dovedit ca cea mai simpla si economica metoda este prima varianta expusa iar aceasta se aplica unui motor cu rotorul in scurtcircuit, cu un singur sens de rotatie intre turatia mare si turatia mica. Metoda care este folosita in continuare pentru modificarea numarului de perechi de poli este schimbarea sensului curentului in diferite semibobine prin conectarea in serie sau in paralel cu insumarea sau scaderea campului magnnetic produs de ele.

In figurile alaturate este aratat cum anume se poate face conectarea in serie sau conectarea in paralel. Liniile punctate, paralele cu traseul semibobinei delimiteaza pasul polar.

Fara a ,,ne cufunda’’ in teoria masinii asincrone polifazate, putem spune ca in procesul de transformare si transmitere a energiei electrice dinspre stator spre axul rotorului (cuplul mecanic), intervin o serie de factori de geometrie a masinii electrice (dimetrul interior si lungimea ideala ale statorului, intefierul masini, etc) dar si factori ai campului magnetic statoric, determinati de curentul electric. Exista o similitudine intre un circuit electric care are in principiu niste rezistente ohmice parcurse de un curent si un circuit magnetic care are niste rezistente magnetice parcurse de fluxul magnetic. Cea mai mare rezistenta magnetica din acest circuit o are aerul care se afla in intrefierul masinii ( intre rotor si stator), aici au loc cele mai mari pierderi pe circui, iar marimea fluxului magnetic statoric (cel care reactioneaza cu fluxul statoric, dand cuplul la arbore) este invers proportional cu pierderile din acest intrefier, deci direct proportional cu valoarea inductiei in intrefier. S-a facut aceasta aproximare deoarece la modificarea conexiunilor nu se modifica geometria masinii, inductia in intrefier are a forma sinusoidala iar factorul de bobinaj care determina campul magnetic statoric (Ksi) sufera modificari minore, neglijabile si pentru simplificare s-au considerat egale. In concluzie, prim modificarea raporturilor inductiilor in intrefier obţinem o modificare in acelasi raportat al cuplurilor mecanice la axul motorului pentru fiecare conexiune.

Mai sus au fost prezentate unele dintre cele mai folosite scheme de modificare a turatiei motorului in trepte fixe de 2:1, in care raportul inductiilor (si deci al cuplurilor) variaza larg, dupa scopul pentru care a fost construit motorul. Asfel exista raportul M_II / M_I = B_II/B_I cuplurilor la ax care e aproximativ cu raportul inductiei, care poate fi   de 0,58. Aici M_I corespunzator numarului minim de poli si M_II este corespunzator numarului dublu de poli. Schema care da cuplul minim poate fi folosita la pornirea ventilatoarelor (si a pompelor) care au o sarcina care creste exponential cu valoarea turatiei. Sunt unele motoare care se contruiesc pentru un raport al cuplurilor care sa fie aproximativ constant cum este conexiunea sau care au cuplu marit in viteza mare prin crestearea solenatiei. Aici este prezentată schema de forţă pentru o pornire stea triunghi dahlander, cu turaţie mica la pornire si cu păstrarea sensului de rotaţie în viteza mare.

Cum se genereaza tensiunea electrica continua  alternati am aratat schematic AICI. In ffigura alaturata este aratata functionarea celui mai simplu motor de curent continuu alcatuit dintr-o singura spira, o baterie de 1,5 V si un capacel pe post de colector. Aici, aplicând regula  mâinii drepte pe portiunea lineara a conductorului parcurs de curent, constatam ca in conductoruii de cupru care alcatuiesc spira câmpul magnetic se scade, iar datorita geometriei spirei aceasta  se roteste.

(poate) Va urma