Stripe 1 Stripe 2 Stripe 3 Tolerance

 

Black Silver

 Brown Gold

Red No Band

Orange

Yellow Result

× 10^ ± %

=

Green

Blue

Violet

Gray

White

Written by Jarid B. Lukin, Class of '98 University of Pennsylvania, Electrical Engineering Department

Motorul electric trifazic: conexiunea bobinelor

Asa cum reiese din denumire, pentru a functiona, acest motor trebuie alimentat cu un curent si o tensiune trifazica. In România, retelele simetrice t rifazate, furnizeaza o tensiune intre faze de 380 V si intre faza si nul 22o V iar fazele sunt notate cu R S T. Mai pot fi notate si cu L1, L2 si L3. Exista si alte sisteme (in SUA, de exemplu) in care tensiunea intre faze este de 220V iar cea dintre dintre faza si nul este de 127 V. Insa raportul dintre

tensiunea de fază si cea monofazica este tot 1,73. Mai jos, in cele ce urmeaza vom arata modul de conectare al bobinelor unui astfel de motor si modificarea turatiei unui astfel de motor prin modificarea numarulaui de poli. Desigur vorbim despre un motor trifazic, cu

rotorul in inscurtcircuit, care nu are decit infasurari statorice. Marcarea extremitatilor infasurarilor motoarelor este facuta coform STAS 3530-71 (sau EN 60034-8), prin care cu ajutorul unei litere insotita de cifre arabe de aceeasi marime, este este indicata functia si caracterul infasurarii care trebuie

marcata.  Pentru conexiunile Dahlander, numerele de cod se trec ca prefixe ale notatiilorcu litere, in sensul cresterii turatiei. Inceputurile de bobine, se noteaza cu U V W sau U1 V1 W2, iar sfirsiturile de bobine cu X Y Z sau U 2 V2 W2. De obicei sunt scoase afara din bobinajul motorului sase fire, cite doua pentru fiecare bobina. Daca punem un ohmetru intre ele vor da continuitate doua cite doua: inceput si sfirsit de infasurare. Aceasta bobina propriu-zisa, poate fi alcatuita din mai multe bobine mai mici denumite generic semibobine, care sunt inseriate in motor iar afara sun scoase doar doua fire: inceputul si sfirsitul. Aceste semibobine sunt repartizate circular, simetric pe stator si sunt asezate in ancoşe (crestaturile din lungul statorului). Pentru motoare care sunt construite pentru modificarea numarului de poli, se mai pot scoate inca trei conductoare  din locul de

inseriere al semibobinelor de pe faze. Conexiunea stea

 este prezentata in  figura a unde este aratata  notarea si legarea bobinelor in stea: sfirsiturile bobinelor se leaga la un loc iar

alimentarea se face prin capetele celelalte ale fiecarei bobine, cite una pe fiecare faza. Daca din interiorul unui motor trifazic, ies numai trei fire, inseamna ca legarea laolalta a sfirsiturilor bobinelor a fost facuta in interiorul motorului si afara au fost scoase doar inceputurile bobinelor. Acest fel de motor nu poate fi pornit prin pornirea stea-triunghi. Este o metoda economica de rebobinare a unui

motor.  Conexiunea triunghi este prezentata in figura b unde este aratata notarea si legarea  in triunghi a bobinajului motorului electric trifazat. Ceea ce trebuie de retinut este ca intr-o masina electrica, pentru ca sa se poata insuma cimpurile magnetice generate de bobine, trebuie inseriate inceputul unei bobine cu sfirsitul celeilalte bobine. Altfel aceste cimpuri se scad si are loc o incalzire a masinii electrice, avind o functionare anormala. De aceea la rebobinarea unui motor, pentru a sti care sunt unele si care sunt altele, daca placa de borne este sparta sau pierduta, bobinatorul va scoate din bobinaj un tip de capete ale bobinelor pe o gaura a carcasei iar celalt tip de capete ale bobinelor pe o alta gaura a carcasei. In figura c este aratata conexiunea triunghi pentru conexiunea Dahlander, triunghi-dublă stea, care reprezinta turatia mica. La aceasta conexiune, la cutia de borne sunt scoase tot sase fire ale conexiunii bobinelor. Cele notate cu 1U, 1V, 1W, corespund acestei conexiuni in care alimentarea se face pentru

triunghi, motorul avind o turatie n rot/min. In figura d, este aratata conexiunea dubla-stea prin care se obtine marirea turatiei prin marirea numarului de poli ai motorului. Dupa cum se vede, punctele in care erau alimentate bobinele in figura c, sunt puse laolalta, iar

alimentarea se face prin punctele 2U, 2V, 2W. In acest fel motorul nostru va avea acum o turatie 2 n rot/min. Aceasta conexiune are loc si cu o crestere a cuplului de la 1 la 1,8. Avandu-se in vedere cuplul constant, aceasta conexiune este mai des folosita pentru antrenari la care cuplul de pornire e mare si nu trebuie sa scada in viteza mare.

Exista si alte tipuri de conexiuni Dahlander, dar triunghi dubla-stea si stea dubla-stea sunt cel mai des folosite. In figura e  este prezentata conexiunea stea dubla-stea, are un cuplu mai mic la turatia mai mica iar un cuplu unitar la turatia mare. Mai jos aratam cum se fac practic conexiunile la placa de borne pentru conexiunea triunghi si pentru conexiunea stea . Aici 1 , reprezinta placa de borne care este turnata din ebonita si incorporeaza bornele 2. Poate fi si de un alt material dar trebuie sa reziste la temperatura, sa nu se topeasca pentru ca exista posibilitatea ca, din cauza unui contact

imperfect sa se produca incalzirea placii de borne, sa se topeasca si sa faca un scurtcircuit. Conexiunile intre capetele bobinelor care sunt fixate cu papuci pe bornele 2 se fac cu ajutorul ecliselor din tabla de alama 3. Pe bornele U 1, V 1, W 1, se vor lega firele electrice ale cablului de alimentare a motorului. In cutia de borne, linga placa de borne, se mai afla si un surub de legare la masa. Intrarea cablului de alimentare in cutia cu borne se face cu ajutorul unei presetupe corespunzatoare, care protejaza mecanic cablul si inchide ermetic cutia de borne. Conexiuni Dahlander ale bobinajului motorului electric trifazicConexiunea 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

      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 intre fier 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  MII / MI = BII/BI   cuplurilor la ax care e aproximativ cu raportul inductiei, care poate fi   de 0,58. Aici MI corespunzator numarului minim de poli si MII 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 prezentata schema de forta pentru o pornire stea-triunghi Dahlander, cu turatie mica la pornire si  cu pastrarea sensului de rotatie in viteza  mare.Pornirea stea-triunghi la motorul electric trifazicO metoda de pornire a motoarelor trifazice asincrone (ASI) este pornirea stea-triunghi, care este o metoda de pornire indirecta . In acest caz cuplul la ax si curentul de pornire se reduc cu 1/3 din valorile pentru pornirea directa. Este cunoscut faptul ca in primul moment de la pornire, cand in teorie motorul este considerat calat, are loc o absorbire a curentului din retea care poate atinge valoarea de 6 pana la 8 ori valoarea curentului nominal, In . Aceasta metoda consta in cuplarea la pornire a infasurarilor motorului in stea, asa ca aici. Mai apoi, după ce motorul nostru a intrat in turatie, se conecteaza infasurarile motorului in conexiunea triunghi, asa cum e aratat aici. Aceasta pornire poate fi facuta in mod manual cu ajutorul unui comutator manual de pornire stea-triunghi sau pornirea poate fi facuta cu un montaj automat. Acest gen de pornire se foloseste pentru puteri ale motoarelor care depasesc 4-5 Kw. Sub aceste valori pornirea se face normal, directa. Nu orice motor poate fi pornit: numai acelea care au scoase din stator inceputurile si sfarsiturile infasurarilor trifazice, adica daca din motor ies 6 fire, iar bobinajul este proiectat ca sa functioneze in conexiunea triunghi, adica o infasurare de pe a faza sa reziste la tensiunea de 380V. Conectarea din stea in triunghi se face cand motorul a ajuns aproape de turatia nominala, deoarece valoarea curentului tranzitoriu atinge valori comparabile cu valoarea curentului nominal la conectare directă. Trebuie de asemenea sa fim atenti si la ce scrie pe eticheta motorului pentru ca si la motoare a caror turatie poate fi modificata prin modificarea numarului de poli (conexiuni Dahllander ) tot sase fire sunt scoase la cutia a de borne a motorului. Spre deosebire de un motor normal, la care, cu ohmetrul vom avea continuitate pe cate o pereche de capete, la conexiunea Dahllander, vom avea continuitate unul cu toate firele. Si intr-un caz si in celalt sunt scoase cite

trei, fiecare grup pe o gaura a statorului. In Fig.1, alatuarta, este prezentata schema de conexiuni pentru un comutator stea triunghi, manual. Sunt prezentate puntile intre bornele contactelor in stinga, iar in dreapta diagrama conectarii acestora. Alaturat de aceasta diagrama a contactelor este aratata si numerotarea inceputului si sfirsitului infasurarilor motorului, in varianta unui comutator stea triunghi de 63A. Aici alimentarea este simbolizata prin literele R, S si T. Aceste infasurari si borne  mai pot fi numerotate L1, L2, L3, pentru faze, si T1, T2, T3 inceputurile infasurarilor si T7, T8, T9, sfirsiturile infasurarilor. Depinde cit de vechi este aparatul si daca inscriptionarea a fost sau nu a fost omogenizata si adaptata la Comunitatea Europeana. De exemplu, contactul notat cu BS este actionat si cind se face steaua infasurarilor dar si cind se face triunghiul infasurarilor, iar contactul YX este actionat doar la conexiunea stea.

 In Fig. 2, de mai sus, este prezentata o schema de pornire stea-triunghi automata. Schema poate fi construita cu ajutorul a unui releu de timp si a trei contactoare de putere, adecvate curentului absorbit de motor si care au contacte auxiliare: fiecare cate unul normal deschis si cate unul normal inchis. In stinga schemei avem simbolizata forta, unde C3 face steaua, C2 face triunghiul iar C1 este contactorul principal care ramane cuplat in ambele cazuri. Protectia termica este realizata cu releul termic e1 si cu fuzibilele F1, F2, F3. Dar in locul lor se pot alege si sigurante automate, adecvate amperajului din circuit. In dreapta este schema de automatizare a pornirii stea-triunghi. Aceasta e protejata de siguranta automata F4, contactul normal inchis (NI) 9-10 al lui e1. La actionarea butonului de pornire BP, este alimentat simultan Rt, releul de timp si C3, steaua care intrerupe alimentarea lui C2 si si cupleaza C3 1-2 care alimenteaza si C1. Acesta, prin contactul C1 1-2 se automentine si cele trei relee C1, C3 si Rt raman cuplate si

dupa deschiderea butonului de pornire BP. După trecerea timpului reglat pe Rt, contactul normal inchis cu temporizare la deschidere, Rt 16-15, va intrerupe alimentarea lui C3 care-si se va deconecta automentinerea, si cupland totodata C2 prin contactul normal inchis C3 1-2. Timpul pentru care se regleaza releul de timp Rt, trebuie sa fie suficient de mare pentru ca motorul sa poata atinge (in conexiunea stea) turatia apropiata de turatia nominala. Acest timp este cu atât mai mare cu cât motorul are de antrenat la pornire mase mari si se stabileste prin probe, prin porniri succesive. Desigur fiecare proiectant poate face o schema de pornire stea-triunghi, originala, diferita de alte scheme. Important este ca la cuplarea in triunghi, la fuctionare normala si de durata deci, bobina releului de temporizare trebuie sa ramana nealimentata.