Uso di motori a induzione nelle miniere (con schema)
Dopo aver letto questo articolo imparerai a conoscere: - 1. Motori a induzione nelle miniere 2. Principio del motore a induzione nelle miniere 3. Effetto induzione nel rotore 4. Avviamento del motore a induzione 5. Avviare le apparecchiature per i motori a induzione 6 . Motori ad induzione Slipring 7. Motori sincroni utilizzati nelle miniere 8. Resistenza di isolamento di un motore a induzione.
Contenuto:
- Motori a induzione in miniera
- Principio del motore a induzione nelle miniere
- Effetto di induzione nel rotore
- Avvio del motore a induzione
- Avvio di attrezzature per motori a induzione
- I motori a induzione Slipring
- Motori sincroni utilizzati nelle miniere
- Resistenza di isolamento di un motore a induzione
1. Motori a induzione nelle miniere:
Nelle miniere, i motori a induzione sono per lo più utilizzati in un involucro ignifugo. Oltre alla custodia, le prestazioni dei motori a induzione sono le stesse di quelle degli altri motori, come da particolare design. Sappiamo dalla nostra esperienza e conoscenza che, tra i motori a induzione, i tipi di gabbia di scoiattolo sono i più semplici di tutti i motori elettrici.
I motori a induzione sono composti da due parti. Uno è lo statore, un avvolgimento stazionario che è collegato all'alimentazione e l'altro è un rotore, un avvolgimento rotante che ruota all'interno dello statore e guida il carico.
I motori a gabbia di scoiattolo possono essere progettati per funzionare con alimentazioni monofase o trifase. Un motore a induzione trifase inizierà sotto carico non appena viene attivata l'alimentazione. Gli avviatori sono utilizzati solo se è necessario ridurre la corrente di avviamento.
A causa della loro semplicità, i motori a gabbia di scoiattolo sono ampiamente usati nelle miniere e anche in altri settori. Sono usati sottoterra per guidare trapani, tagliatori di carbone; caricatori, trasportatori e trasporti, e possono anche essere trovati per essere ampiamente utilizzati in pompe, ventilatori ausiliari e piccoli compressori.
Lo statore è costituito da un cilindro cavo costituito da laminazione di ferro dolce. L'interno del cilindro è scanalato per ricevere i conduttori di un avvolgimento trifase. I conduttori dell'avvolgimento sono isolati l'uno dall'altro e l'intero isolamento dello statore è adeguatamente impregnato di vernice o resina di grado elettrico speciale per impedire l'ingresso di umidità, sporcizia e altre particelle estranee.
Il nucleo e la bobina sono lavorati in un giogo in acciaio o ghisa. La Fig 11.1 (a) mostra uno schizzo di uno statore.
La Fig 11.1 (b) mostra uno schizzo di un rotore a gabbia di scoiattolo. Il rotore è costituito da una gabbia cilindrica di barre di rame o barre di alluminio (colato in caso di piccoli motori) e cortocircuitato da un anello di rame o ottone su ciascuna estremità, dandogli la forma di una gabbia. Questo è il motivo per cui i motori a induzione sono anche chiamati motori a gabbia di scoiattolo in quanto sembrano una gabbia di scoiattolo.
In alternativa, l'intera gabbia può essere colata in un unico pezzo dalla lega di alluminio. La gabbia è incastonata in un'anima cilindrica, costituita da lamierini in ferro dolce, che è calettata su un albero, già lavorata correttamente. Il rotore è supportato da cuscinetti a ciascuna estremità dell'albero.
È abbinato allo statore in modo che vi sia un traferro molto piccolo di pochi millesimi di pollice (generalmente variabile da .015 a .028 in ciascun lato) tra la superficie del rotore e la superficie interna dello statore.
Un divario d'aria piccolo ma uniforme è essenziale per il funzionamento efficiente del motore a induzione, nel suo complesso. In effetti, l'importanza del traferro è così grande che se non viene lavorato correttamente, l'intero motore cambia le sue caratteristiche e prestazioni.
2. Principio del motore a induzione nelle miniere:
In comune con tutti gli altri motori elettrici, un motore a gabbia crea una potenza meccanica attraverso il principio del motore, come descritto dalla reazione dei conduttori di corrente nel rotore con un campo magnetico. La caratteristica di definizione di un motore a induzione è che le correnti nei conduttori del rotore sono indotte dallo stesso campo di quello con cui reagiscono.
Le prestazioni e il funzionamento di un motore a induzione dipendono dalla possibilità di produrre un campo magnetico che ruota, mentre gli avvolgimenti che lo producono rimangono stazionari.
Un tale campo può essere prodotto solo da un avvolgimento collegato ad un'alimentazione in corrente alternata mentre, se una corrente continua viene applicata ad un avvolgimento per produrre un campo elettromagnetico, la posizione del campo nello spazio è determinata interamente dalla posizione del avvolgimento. Il campo può essere fatto ruotare solo ruotando gli avvolgimenti stessi.
Possiamo progettare lo statore di un motore a induzione per produrre un campo rotante di due, quattro, sei o qualsiasi numero pari di poli, e quindi il design dell'avvolgimento dipenderà dal numero di poli richiesti. Ogni fase della fornitura è collegata a un avvolgimento nello statore.
Gli avvolgimenti sono progettati in modo che ognuno dia il numero richiesto di poli e gli avvolgimenti siano interconnessi sia a stella che a triangolo. Nella formazione stellare, le tre estremità degli avvolgimenti non collegati all'alimentazione sono collegate insieme.
Gli avvolgimenti in ciascuna fase sono disposti in modo tale che, in ogni semiciclo della loro fase, una metà dell'avvolgimento produce poli nord mentre l'altra metà produce poli sud. La polarità di ogni avvolgimento si inverte ad ogni semiciclo.
Gli avvolgimenti sono equidistanti attorno allo statore in ordine di fasi. Gli avvolgimenti producono un polo nord durante il semiciclo positivo della loro fase. Una tipica disposizione degli avvolgimenti è mostrata schematicamente in Fig. 11.2 (a).
Tuttavia la Fig. 11.2 (b) mostra come un campo rotante bipolare è prodotto dallo statore con sei avvolgimenti. A causa della relazione tra i cicli alternati nelle tre fasi, la forza attuale raggiungerà un picco in avvolgimenti successivi attorno allo statore.
Quindi il polo del campo aggregato si troverà ad un certo momento nell'avvolgimento 1A (nord) e IB (sud), quindi si troveranno nell'avvolgimento 3B (nord) e nell'indicatore IB (nord) e 1A (sud) e così via. L'effetto di collegare un'alimentazione trifase a uno statore con sei avvolgimenti è quello di produrre un campo magnetico a due poli che completa un giro per ogni ciclo di alimentazione.
Velocità di rotazione del campo:
Perché un campo a due poli completi una rivoluzione, ogni avvolgimento dello statore deve avere una polarità nord una volta e una polarità sud una volta. Un campo a due poli ruota una volta per ciclo, poiché ogni avvolgimento modifica la polarità una volta nel corso di un ciclo.
Per un campo a quattro poli per completare una rivoluzione, ogni avvolgimento deve avere ciascuna polarità due volte. Per un campo a sei poli una rivoluzione richiede che gli avvolgimenti abbiano ciascuna polarità tre volte, e così via.
Ora come vediamo che gli avvolgimenti cambiano polarità solo una volta per ciclo, ne consegue che più poli ci sono, più lento sarà la rotazione del campo e la velocità del rotore. Ad esempio, se connesso a 50 c / s. alimentazione, un campo a due poli ruota a 3000 giri / min., un campo a quattro poli a 1500 giri / min, un campo a sei poli a 1000 giri / min e un campo ottavo a 750 giri / min.
La velocità di questa rotazione del campo è detta velocità sincrona e ciò può essere descritto in termini di formula;
Il campo può essere fatto ruotare in senso orario o antiorario. Infatti, per invertire la direzione di rotazione, è semplicemente necessario invertire l'ordine di due fasi. Così, ad esempio, se le connessioni di fase sono 1-2-3 e produce una rotazione in senso orario, allora la rotazione antioraria sarà prodotta dalle connessioni 3-2-1, 2-1-3 o 1-3-2.
3. Effetto induzione nel rotore:
Quando l'avvolgimento dello statore è collegato allo statore, il campo magnetico rotante percorre i conduttori del rotore. Questi conduttori sono, quindi, in un campo magnetico variabile. Ogni conduttore ha un emf indotto in esso, e poiché tutti i conduttori del rotore sono in cortocircuito e quindi interconnessi dagli anelli di estremità, le correnti possono circolare.
L'effetto è esattamente lo stesso come se i campi fossero fermi ei conduttori del rotore fossero girati nella direzione opposta a quella in cui ruota il campo dello statore.
La direzione del flusso di corrente nei conduttori del rotore può quindi essere trovata applicando la regola della mano destra di Fleming per i generatori. La figura 11.3 illustra chiaramente per spiegare l'induzione di corrente e il suo effetto che causa forza e alla fine la rotazione del rotore.
A causa del principio di induzione, le correnti sono indotte a fluire nei conduttori del rotore, il principio del motore entra in funzione e viene esercitata una forza su ciascun conduttore. Applicando la regola della mano sinistra di Flemings per i motori, si può vedere che, in qualsiasi conduttore, la forza motrice opera nella direzione opposta a quella in cui il conduttore deve muoversi per indurre la corrente motivante.
In un motore a induzione, la forza che agisce su ciascun conduttore tende a spostarlo nella stessa direzione in cui il campo statorico rotante lo attraversa. Questo fenomeno è spiegato in Fig. 11.4. Le forze che agiscono sui conduttori sommati producono una coppia che ruota il rotore nella direzione della rotazione del campo, e quindi il rotore continua a ruotare finché l'avvolgimento dello statore è collegato a un'alimentazione sana.
La coppia prodotta da un motore dipende dalla forza della corrente che scorre nel rotore. Le correnti pesanti reagiscono con il campo rotante per produrre una coppia elevata; e, come per lo stesso principio, le correnti luminose producono solo una piccola coppia.
La forza della corrente indotta nel rotore dipende, a sua volta, dalla velocità con cui il campo rotante sta spazzando attraverso i conduttori, cioè sul movimento relativo tra rotore e campo, che è chiamato slittamento.
Infatti una grande quantità di slittamento si traduce in una forte corrente indotta, ma se il rotore si avvicina alla velocità sincrona, le correnti indotte si riducono e la coppia cade. Il rotore non può mai raggiungere la velocità sincrona, perché a questa velocità non c'è movimento relativo tra rotore e campo e non viene fornita alcuna coppia.
La quantità di slittamento e, quindi, la velocità del motore sono direttamente correlate alla coppia richiesta per guidare il carico. In una macchina a quattro poli che funziona a 50 c / s. sistema di alimentazione e sviluppo dire 50 cavalli di potenza, la velocità del campo statore sarebbe 1500 giri al minuto.
Ora, quando si opera a pieno carico, la velocità del motore sarebbe compresa tra 1450 e 1470 giri / min., A seconda dell'efficienza del motore. Tuttavia, se il carico fosse ridotto, il motore accelererebbe leggermente e, a vuoto, il motore funzionerebbe appena al di sotto dei 1500 giri / min., Diciamo a circa 1490-1495 giri / min.
La velocità del motore, quindi, dipende principalmente dalla velocità sincrona del campo dello statore e viene leggermente modificata dal carico guidato. Non esiste un mezzo soddisfacente e comprovato per controllare o variare la velocità di un semplice motore a induzione, così che, per tutti gli scopi pratici, è un motore a velocità costante.
Per questo motivo, il motore a induzione è diventato così popolare, poiché la maggior parte del convertitore ha bisogno di velocità costante. La moderna civiltà industriale dovrebbe ringraziare lo scienziato per la sua invenzione del motore a induzione nel 1885.
4. Avvio del motore a induzione:
Un motore a induzione a gabbia si avvia sotto carico se viene acceso direttamente a una tensione di alimentazione più completa. Il metodo di avvio è noto come commutazione o avvio diretto (DOL). Al momento dell'avvio, lo slittamento (e quindi la corrente del rotore indotta) è maggiore, in modo che il motore assorba una forte corrente dall'alimentazione fino a quando non si avvicina alla normale velocità di marcia.
Un motore a gabbia può richiedere da cinque a sei volte la normale corrente a pieno carico.
Tutti i motori a gabbia più piccoli utilizzati in una miniera, come quelli in equipaggiamento frontale, vengono avviati tramite commutazione diretta. Per far fronte alla corrente di avviamento, tutti i dispositivi di protezione nel circuito del motore sono progettati in modo tale che non si inciamperanno durante il periodo di avviamento.
Durante il periodo in cui il motore si avvia e sta funzionando a velocità sostenuta, la forte corrente assorbita riduce la potenza disponibile per le altre macchine che condividono le linee di distribuzione. Per questo motivo i rotori di molti motori sotterranei sono progettati per limitare il più possibile l'innalzamento della corrente iniziale.
Un metodo per limitare la corrente di avviamento è fornire al rotore una gabbia doppia o addirittura tripla. La corrente può anche essere limitata dall'attenta progettazione delle barre della gabbia.
La Fig 11.5 mostra uno schizzo di un rotore a doppia gabbia e la Fig. 11.6 illustra le barre del rotore delle Sezioni generalmente utilizzate nei rotori a doppia gabbia. Infatti, il rotore a gabbia doppia è costruito con una gabbia ad alta resistenza incastonata nella superficie del nucleo e una gabbia di rame a bassa resistenza ben inserita nel nucleo.
Al momento dell'avviamento, quando il rotore è fermo, la frequenza dell'emf indotta nelle barre della gabbia, che dipende dalla differenza tra il rotore e le velocità del campo rotante, è di circa 50 c / s della frequenza di alimentazione.
A questa frequenza, la gabbia di rame circondata da ferro ha una reattanza induttiva molto elevata che impedisce a correnti pesanti di fluire in esso. La corrente indotta nella gabbia esterna è sufficiente per consentire al motore di iniziare con una coppia elevata (fino al doppio della coppia di carico normale), ma la resistenza della gabbia limita la corrente di avviamento.
Quando il motore raccoglie velocità, la differenza tra il rotore e le velocità del campo rotante viene notevolmente ridotta e la frequenza dell'emf indotta diventa molto più bassa. La reattanza della gabbia di rame è quindi molto meno, le correnti indotte in esso sono di conseguenza più forti (anche se la fem indotta diventa molto più piccola) e la gabbia assume il compito principale di produrre coppia.
C'è anche il rotore a gabbia tripla, che ha tre gabbie separate. Inizia su una gabbia ad altissima resistenza e una seconda gabbia intermedia subentra prima che la gabbia principale entri finalmente in funzione. Esiste tuttavia un altro tipo di rotore con una singola gabbia che funziona in modo molto simile a un rotore a doppia gabbia. Ha barre con sezioni trasversali appositamente progettate, come mostrato in Fig. 11.6 che mostrano due possibili forme.
Una grande parte di ogni barra è situata nel profondo del nucleo, e questa parte ha un'alta reattanza all'avvio. La corrente scorre solo nelle piccole sezioni vicino alla superficie che offrono un'alta resistenza alle correnti pesanti. Il motore inizia quindi con una coppia elevata e una corrente di avviamento moderata.
Quando il motore raggiunge la velocità, la reattanza delle parti profonde delle barre diminuisce, in modo che la corrente possa fluire liberamente attraverso l'intera barra. La gabbia agisce quindi come una gabbia a bassa resistenza.
Parliamo in breve delle espressioni della coppia di partenza (T s ) e della corrente di avviamento (I s ), come da diagramma equivalente come mostrato in Fig. 11.7. Queste espressioni sono date in quanto saranno utili agli ingegneri elettrici per comprendere le prestazioni e i problemi dei motori a induzione.
Se P 1 = Ingresso alimentazione, V 1 = Ingresso tensione a statore, e I 1, = ingresso corrente a statore, e cos φ 1 è il fattore di potenza, quindi
Potenza assorbita per fase
Fuori di questo I 1 2 R, viene dissipato negli avvolgimenti dello statore, e la perdita (-E 1 ) I 1 riscalda il nucleo, a causa dell'isteresi e delle correnti parassite. Qui R 1 = Resistenza statore ed E 1 = Emf indotto dallo statore per fase.
Pertanto P 1 può essere espresso nel modo seguente:
L'angolo tra i vettori (-E 1 ) e (-) I 2 è (come mostrato in figura 11.7 (b), che mostra il diagramma vettoriale di un motore a induzione) che tra E 2 e I 2 nel rotore, mostrato come φ 2 . Poiché (-E 1 ) è la componente di tensione associata al flusso reciproco e (-I 2 ) è il componente corrente equivalente alla corrente del rotore, quindi (-E 1, ) (-I 2 ) Cos φ 2 deve essere il potenza erogata dall'azione del trasformatore al rotore, cioè
Questo può essere spiegato come fuori dalla potenza erogata al rotore, la frazione s viene utilizzata nel rotore stesso e persa nel rotore sotto forma di calore. Ora il restante (1-s) P 2, non appare nel diagramma vettoriale tra le quantità del rotore.
Infatti, viene convertito in potenza meccanica e sviluppato all'albero del rotore, che può quindi essere espresso come:
P m = (ls) P 2 (e questo include l'attrito e l'energia del vento).
. . . L'intera cosa può essere espressa come:
Cioè, la potenza del rotore sarà sempre divisa in questo rapporto. Infatti la coppia è direttamente proporzionale all'ingresso di potenza del rotore, P 2 ; e che a sua volta è proporzionale all'ingresso dello statore, considerando che le perdite dello statore sono piccole. Pertanto l'ingresso del motore è direttamente proporzionale alla coppia per un dato flusso principale e la tensione dello statore.
5. Attrezzature di avviamento per motori ad induzione:
Le apparecchiature di avviamento sono necessarie principalmente per ridurre la corrente di avviamento dei motori. E questo viene fatto con l'aiuto di apparecchiature di controllo esterne. Questi metodi sono a stella-triangolo e avvio autotrasformatore.
Questi sono usati a volte con motori più pesanti come quelli usati per il pilotaggio di pompe per carichi pesanti ecc. In tali motori, se l'alimentazione diretta viene utilizzata per avviare il motore, a causa della forte corrente di avviamento, l'alimentazione elettrica viene interrotta.
Partenza stella-triangolo:
Una macchina progettata per l'avviamento stella-triangolo (a differenza di una macchina progettata per l'avviamento in linea diretta o l'inizio dell'autotrasformatore) farà sì che le due estremità di ogni fase siano estratte da terminali separati, per un totale di sei terminali per il campo statore. Un interruttore viene quindi collegato al circuito, come mostrato in Fig. 11.8 in modo che la connessione del campo statore possa essere modificata cambiando la posizione dell'interruttore.
Il sistema funziona in questo modo: l'apparecchiatura viene avviata con lo statore collegato a stella; quando la macchina ha raggiunto la massima velocità, l'interruttore viene sostituito, in modo che gli avvolgimenti dello statore siano collegati a triangolo e la macchina funzioni durante il normale funzionamento con collegamento a triangolo.
Per ogni dato campo di avvolgimento utilizzato la corrente quando le fasi sono collegate a stella è inferiore (di
La corrente di avviamento è quindi circa il doppio della corrente a pieno carico. L'avviamento stella-triangolo riduce anche la coppia di avviamento, in una certa misura, ma potrebbe non essere possibile avviare il motore a pieno carico.
Durante l'avviamento, poiché l'avvolgimento è temporaneamente collegato a stella, la tensione di fase viene ridotta a
Questo metodo di avviamento è economico ed efficace, purché non sia necessario che la coppia di avviamento superi il 50% circa della coppia a pieno carico. Può essere utilizzato per macchine utensili, pompe ecc.
Inizio resistenza statore: (SRS) :
Come sappiamo dai principi dei motori a induzione, l'uscita e la coppia per un dato slittamento variano come il quadrato della tensione applicata. Pertanto, qualsiasi riduzione della tensione applicata comporta la riduzione simultanea della coppia di spunto.
E questo principio è seguito nel metodo di avvio della resistenza dello statore collegando unità di resistenza esterne trifase in serie con il terminale dello statore. La Fig 11.8 (a) mostra il circuito semplice per questo tipo di avviamento.
Quando la tensione di ingresso dello statore viene ridotta (regolando l'unità di resistenza dello statore esterna) dal suo valore normale, ad esempio, alla frazione x, le correnti di assenza di carico e di cortocircuito verranno modificate quasi nella stessa proporzione. Ma il flusso principale che, nel campo dei carichi normali, è approssimativamente costante è determinato dalla tensione applicata e si riduce sostanzialmente in proporzione alla tensione ridotta.
Analogamente, la corrente di magnetizzazione si ridurrà, purché il circuito magnetico non sia altamente saturo. Inoltre, le perdite di nucleo sono proporzionali all'incirca al quadrato della densità di flusso e, di conseguenza, della tensione; il componente attivo della corrente a vuoto verrà ridotto in proporzione alla caduta di tensione.
Mentre il cortocircuito è dato dal quoziente di tensione applicata e impedenza di cortocircuito, ci sarà una stretta approssimazione a una funzione lineare della tensione fornita. Pertanto, se la corrente di avviamento viene ridotta di una frazione, ad esempio, x, di valore normale, anche la coppia iniziale diminuirà di x 2 rispetto al suo valore normale.
Avviatore automatico del trasformatore:
La corrente di avviamento può anche essere ridotta collegando due trasformatori automatici in "V" attraverso le tre fasi dell'avvolgimento dello statore come mostrato in Fig. 11.9. Gli auto-trasformatori hanno l'effetto di ridurre la tensione applicata all'avvolgimento dello statore, in modo che la corrente iniziale assorbita dal motore venga ridotta.
Quando la macchina si avvicina alla massima velocità, gli autotrasformatori vengono disattivati, quindi viene applicata la tensione di alimentazione completa allo statore. Anche qui, la coppia iniziale, in una certa misura, è ridotta. La Fig. 11.9 mostra che l'autotrasformatore viene utilizzato per ridurre la tensione di fase alla frazione x del valore normale. Quindi la corrente del motore all'avviamento è I s = xl sc, e la coppia di avviamento T s = X 2 T sc
Questo è esattamente lo stesso del caso di mettere la resistenza nel circuito dello statore per ridurre la tensione. Ma in questo metodo il vantaggio è che la tensione viene ridotta dal trasformatore, non dalla resistenza.
6. Motori a induzione Slipring:
I motori a induzione a slitta operano sullo stesso principio di induzione dei motori a gabbia di scoiattolo. Essi, tuttavia, differiscono dai motori a gabbia di scoiattolo sotto forma di rotore impiegato e nel metodo di avviamento. A differenza dei motori a gabbia, la velocità del motore a slittamento può essere controllata.
Generalmente i motori a slittamento sono utilizzati per impieghi gravosi, come la guida di compressori di grandi dimensioni e i principali trasporti, dove è essenziale avere una potenza elevata e un controllo stretto della corrente di avviamento. Anche nei motori con avvolgitore principale vengono utilizzati motori a molla.
Gli statori dei motori a slittamento sono uguali a quelli dei motori a gabbia di scoiattolo, ma il rotore di un motore a slitta è costituito da un avvolgimento a tre fasi formato da conduttori di rame e fissato in un'anima laminata di ferro dolce.
I conduttori e gli avvolgimenti sono isolati l'uno dall'altro e dal nucleo, e l'intero isolamento è impregnato con una speciale vernice di grado elettrico. Un'estremità di ciascun avvolgimento di fase è collegata ad un punto a stella all'interno del rotore, le altre estremità degli avvolgimenti sono portate a tre slitte montate sull'albero del rotore.
I dischi del rotore sono collegati a tre terminali attraverso tre set di spazzole. Un'unità di avviamento, collegata ai terminali, completa il circuito del rotore esternamente.
L'unità di avviamento è composta da tre resistenze variabili collegate a stella. È collegato ai tre morsetti a molla in modo che ogni fase dell'avvolgimento del rotore abbia una resistenza variabile in serie con esso, come mostrato in Fig. 11.10.
La resistenza del circuito del rotore può quindi essere variata da un controllo esterno. Per avviare il motore, le resistenze sono impostate al loro valore più alto. Quando viene attivata l'alimentazione all'avvolgimento dello statore, il motore si avvia lentamente con una coppia elevata e una corrente dello statore relativamente bassa.
Le resistenze vengono progressivamente ridotte, consentendo in tal modo al motore di accelerare, finché i tre terminali non sono in effetti in cortocircuito e il motore funziona alla massima velocità. Un motore a slittamento può essere fatto correre al di sotto della sua velocità massima lasciando parti delle resistenze esterne in serie con gli avvolgimenti del rotore.
La velocità effettiva del motore dipenderà dal carico che sta guidando e dalla quantità di resistenza rimasta nel circuito. Con questo metodo è possibile il controllo su un considerevole intervallo di velocità, ma occorre prestare attenzione alle caratteristiche della velocità di coppia del motore, altrimenti il motore potrebbe danneggiarsi.
Ingranaggio di cortocircuito:
Un motore destinato a funzionare in modo continuo ad una velocità, come ad esempio un motore che aziona un compressore, è talvolta dotato di un meccanismo per cortocircuitare gli slittamenti, in modo che il circuito del rotore possa essere completato all'interno della macchina. Le spazzole possono essere sollevate contemporaneamente, in modo che l'usura della spazzola sia ridotta al minimo.
Se una macchina è dotata di un interruttore di cortocircuito, lo starter è collegato al rotore solo durante il periodo effettivo di avviamento, come mostrato in Fig 11.10. Quando il motore è stato avviato alla velocità, l'interruttore di cortocircuito ha funzionato, solitamente tramite una maniglia sul lato della custodia a slitta, e il motore funziona quindi come una macchina collegata internamente.
Fattore di potenza:
Tutti i motori a induzione a gabbia di scoiattolo e a slitta funzionano con un fattore di potenza in ritardo. I motori a induzione funzionanti a pieno carico di solito hanno fattori di potenza tra 0, 8 e 0, 9 a seconda del modello della macchina. Se un motore guida meno del suo pieno carico, il fattore di potenza si deteriora, al di sotto del mezzo carico può scendere fino a 0, 5 o qualche volta anche più in basso.
7. Motori sincroni utilizzati nelle miniere:
Come un motore a induzione, anche un motore sincrono è costituito da uno statore con un rotore al suo interno. Lo statore, come quello di un motore a induzione, è avvolto in modo tale che, quando collegato a un'alimentazione a corrente alternata trifase, viene prodotto un campo rotante. La velocità di rotazione dipende dalla frequenza della fornitura e dal numero di poli nel campo.
Il rotore, tuttavia, a differenza di quello di un motore a induzione, ha un avvolgimento di eccitazione che viene eccitato da una alimentazione a corrente continua. L'alimentazione viene alimentata da spazzole su due slitte e il rotore viene avvolto in modo da produrre un campo polarizzato stabile con lo stesso numero di poli del campo dello statore.
Ora, quando il campo di statore è eccitato da un'alimentazione di corrente alternata trifase e il rotore è eccitato da un'alimentazione a corrente continua, ciascun polo del rotore è attratto da un polo opposto del campo rotante.
I poli del rotore, quindi, seguono i poli rotanti corrispondenti, in modo che il rotore ruoti alla stessa velocità del campo dello statore, cioè ruota a velocità sincrona e quindi questo motore è chiamato motore sincrono. La velocità di questo tipo di motore è comunque invariabile.
Di partenza:
Un motore sincrono, come tale, non può avviarsi da solo perché non ha prodotto una coppia iniziale. La coppia di fatto viene prodotta solo quando i poli del rotore seguono i poli del campo rotante, così che; prima che il motore possa guidare il suo carico, il rotore deve già girare a velocità approssimativamente sincrona. Per avviare un motore sincrono, è necessario utilizzare un metodo per accelerarlo prima di energizzare il rotore.
Vari metodi sono stati utilizzati per far funzionare motori sincroni fino all'avviamento. Un metodo è quello di costruire un piccolo motore a induzione separato, chiamato motore pony sull'albero principale, ma questo metodo è ora usato raramente. La maggior parte dei motori sincroni in uso nelle miniere ha un avvolgimento incorporato nel rotore principale, in modo che possa essere avviato come motore a induzione, utilizzando il campo principale.
I tre tipi di motore sincrono più comunemente utilizzati nelle miniere, sono il motore sincrono a induzione, i motori sincroni auto-sincroni e quelli a gabbia. In realtà questi si distinguono per i metodi di partenza.
Motore sincrono a induzione:
Un tipo di motore sincrono a induzione ha un rotore con due avvolgimenti. Un avvolgimento è l'avvolgimento di eccitazione che è collegato all'alimentazione in corrente continua tramite due slittamenti. L'altro avvolgimento è un avvolgimento a induzione trifase collegato alle resistenze di avviamento tramite tre ulteriori scarichi. Il motore ha quindi cinque scatti come mostrato in Fig. 11.11 (a).
Il motore viene avviato come un motore a induzione a scorrimento, utilizzando resistenze di avviamento. Quando il motore ha raggiunto circa la velocità sincrona, l'alimentazione dell'eccitatore di corrente continua viene attivata e l'avvolgimento di induzione è aperto.
In un altro tipo di motori sincroni a induzione, il rotore ha un avvolgimento trifase con tre ganci. Il motore viene avviato come una slitta utilizzando 7 resistenze di avviamento. Quando il motore si avvicina alla velocità sincrona, l'alimentazione dell'eccitatore di corrente continua viene attivata e l'avvolgimento di induzione è aperto.
Con alcuni motori, l'alimentazione dell'escursore utilizza solo due gusci, una fase dell'avvolgimento del rotore non è operativa. In alternativa, in altri motori, vengono utilizzati tutti e tre gli slittamenti, due fasi degli avvolgimenti essendo parallele e terze in serie come mostrato in Fig. 11.11 (b).
Motore sincrono automatico:
Un motore sincrono automatico è simile a un motore sincrono a induzione, tranne per il fatto che è progettato per eliminare la necessità di commutazione quando il motore si avvicina alla normale velocità di marcia. L'avvolgimento del rotore è permanentemente collegato all'eccitatore attraverso la slitta e le spazzole.
Il motore si avvia come un motore a induzione, con il circuito del rotore completato attraverso il generatore di corrente continua. Quando il motore raggiunge la velocità, la corrente continua scorre nell'avvolgimento del rotore in aggiunta alla corrente alternata indotta. Quando il rotore raggiunge la velocità sincrona, nessuna corrente viene indotta nel rotore, poiché non vi è movimento relativo tra il campo e il rotore.
Motore sincrono a gabbia:
Il rotore di questo tipo ha solo l'avvolgimento dell'eccitatore messo in evidenza per gli slittamenti, ma c'è anche una forma di gabbia incorporata nel nucleo del rotore. Il motore viene avviato come un motore a gabbia. Quando il motore si avvicina alla velocità sincrona, viene attivata l'alimentazione in corrente continua.
Quando il motore è in funzione, la gabbia funge da avvolgimento dello smorzatore e impedisce qualsiasi "caccia", ovvero piccole variazioni della velocità del motore che possono causare vibrazioni. Di solito viene utilizzato l'avviamento con trasformatore automatico, ma alcune macchine di questo tipo vengono avviate da interruttori diretti.
Circuito di eccitazione:
La corrente di eccitazione per il rotore è solitamente ottenuta da un piccolo generatore di eccitazione montato sullo stesso albero del rotore e formando parte integrante della macchina. L'unica fornitura esterna richiesta, quindi, è la normale fornitura principale.
Viene fornita un'unità di controllo che consente di variare la corrente che scorre nell'avvolgimento del rotore. Per ogni dato carico è richiesta una certa minima corrente di eccitazione. La coppia che il motore è in grado di produrre dipende dalla forza del campo del rotore. Se questo campo è troppo debole, non svilupperà una coppia sufficiente per guidare il carico e, di conseguenza, si verificherà uno stallo.
Fattore di potenza:
All'eccitazione minima, il motore funziona con un basso fattore di potenza in ritardo, tra 0, 6 e 0, 8, a seconda del carico e del design della macchina. Se la corrente di eccitazione aumenta oltre il minimo necessario per guidare il carico, la velocità e la coppia rimangono costanti, ma il fattore di potenza migliora.
Ad un certo valore di corrente di eccitazione, viene raggiunto il fattore di potenza dell'unità. Se la corrente di eccitazione viene ulteriormente aumentata, si sviluppa un fattore di potenza principale, e da questo punto in poi, la potenza di pilotaggio si riduce quando la corrente di eccitazione aumenta. Con una sovraeccitazione intensa, un motore sincrono può funzionare con un fattore di potenza iniziale fino a 0, 6 o inferiore.
Usi:
A causa delle loro difficili caratteristiche di partenza e del fatto che la loro velocità è invariabile, i motori sincroni vengono utilizzati solo quando è richiesta una trasmissione continua a velocità costante.
Nelle miniere, i motori sincroni sono comunemente usati per azionare l'avvolgitore principale, la ventola di ventilazione principale e per azionare compressori per impieghi gravosi. A causa della loro capacità di funzionare con un fattore di potenza leader, questi motori offrono un metodo di correzione del fattore di potenza per il sistema elettrico della miniera di carbone.
8. Resistenza di isolamento di un motore a induzione:
L'ispezione e il mantenimento di correnti alternate a intervalli regolari è essenziale se una miniera deve scorrere senza intoppi. Di seguito è riportato il funzionamento del servizio di routine regolare. Tuttavia, non tutte queste operazioni possono essere eseguite in-bye o coalface, cioè all'interno della miniera, e per questo motivo i motori utilizzati nel sottosuolo o nella porta vengono portati periodicamente in superficie per una revisione completa.
Il programma di manutenzione per ogni singolo motore che fornisce le frequenze di ispezione ei controlli che devono essere effettuati in ogni occasione devono essere preparati dall'ingegnere elettrico della miniera in considerazione dell'importanza e delle prestazioni di ciascuna macchina. E questo deve essere rigorosamente seguito dalla direzione, dagli elettricisti, dagli operatori e dagli ingegneri.
Ispezione della resistenza di isolamento:
In caso di motore a induzione a gabbia di scoiattolo, l'isolamento dell'avvolgimento dello statore e, in caso di motore a induzione a sbalzo, la resistenza di isolamento del rotore e anche della slitta, devono essere ispezionati di volta in volta. Questo intervallo dovrebbe essere impostato dall'ingegnere elettrico della miniera di carbone considerando l'ambiente operativo e le prestazioni dei motori. Generalmente l'intervallo è ogni due mesi.
Tuttavia, come linea guida, dovrebbe essere prestata particolare attenzione nelle seguenti aree:
Condizione del motore dovuta all'ingresso di sporco:
(1) La polvere di carbone e la deposizione di umidità devono essere controllati regolarmente.
(2) Si deve controllare il restringimento dell'isolamento che tenderà a far perdere gli avvolgimenti nelle loro fessure.
Rimedio:
(i) A intervalli regolari, il motore deve essere pulito soffiando aria calda e secca o appoggiando o riscaldando con lampadine ad alto wattaggio.
(ii) L'avvolgimento deve essere rimosso dall'umidità.
(iii) Dopo questa operazione l'avvolgimento deve essere asciugato, verniciato, quindi cotto a 90 ° -100 ° C per un minimo di 6-8 ore.
(3) La vernice incrinata e consumata renderà l'isolamento vulnerabile alla penetrazione di sporco e umidità.
Rimedio:
L'avvolgimento dovrebbe essere cotto correttamente e quindi verniciato.
(4) È necessario controllare l'invecchiamento o l'usura dell'isolamento, dei conduttori, delle guide, dei cuscinetti, delle morsettiere e delle barre.
Rimedio:
Cavi isolanti invecchiati e usurati, slittamenti, cuscinetti, terminale devono essere sostituiti.
(5) Deve essere notato il segno dello sfregamento tra il rotore e lo statore e la sua causa.
Rimedio:
Il cuscinetto deve essere sostituito e / o le staffe terminali con sede dei cuscinetti usurate o danneggiate devono essere sostituite con nuove.
(6) Soprattutto, una registrazione dei risultati dei test della resistenza di isolamento deve essere mantenuta ad intervalli regolari.
Test importante:
(1) La resistenza di isolamento tra gli avvolgimenti dello statore e la terra viene testata periodicamente utilizzando test di resistenza di isolamento standard, come Megger o Metro. Il valore dei test successivi viene registrato, in modo che si possa notare qualsiasi tendenza a deteriorare l'isolamento.
Se le fasi dell'avvolgimento dello statore non sono interconnesse internamente, cioè se ci sono sei conduttori allo statore, la resistenza di isolamento tra ciascuna coppia di fasi può anche essere presa e registrata. Nel caso di un motore del rotore della ferita, viene misurata e registrata la resistenza di isolamento tra gli slittamenti e l'albero del rotore.
(2) A intervalli regolari, è consigliabile controllare la resistenza degli avvolgimenti quando lo statore è collegato internamente, cioè, in tal caso ci saranno tre derivazioni, la resistenza tra ogni coppia di conduttori è accertata con una lettura diretta ohm metro.
Tuttavia se lo statore ha sei derivazioni, la resistenza di ciascuna fase viene rilevata testando tra le due estremità di ciascun avvolgimento. In entrambi i test, le tre letture ottenute dovrebbero essere approssimativamente uguali. I produttori di solito indicano il valore nel loro certificato di prova. La resistenza misurata dovrebbe essere uguale a quel valore. Con questo test, si può verificare l'inter-svolta corta o anche qualche difetto nella connessione.
