Notiuni generale motoarelor asincrone cu rotor in scurtcircuit

Notiuni generale motoarelor asincrone cu rotor in scurtcircuit

Incepand cu perioada anilor `90 tema constand in economisirea energiei electrice a capatat noi valente avand in vedere ca, prin comparatie cu prima criza a petrolului din anii `70 ce avea ca element central rezervele de petrol si odata cu acestea posibilitatea de a gasi noi surse, in aceasta perioada se contureaza ideea conform careia economisirea energiei existente este echivalenta cu gasirea unor noi resurse.

In urma diverselor conferinte de la Kyoto, Rio si Buenos Aires, ce au avut ca tema apararea med 838b19i iului inconjurator s-a configurat o noua idee pentru stoparea efectului de sera, si anume faptul ca economisirea consumului de energie electrica va avea ca efect direct reducerea emisiilor de CO₂. Astfel, recomandarea facuta consta in micsorarea consumului existent de energie prin utilizarea mai eficienta a sa, realizandu-se o compensare a nevoilor iminente de crestere. Datorita faptului ca numarul de motoare electrice folosite astazi in toate ramurile de activitate este foarte mare se doreste in primul rand eficientizarea consumurilor acestora.

Fiind cunoscute efectelele distructive pe care la are asupra mediului inconjurator cresterea consumului combustibililor traditionali pentru satisfacerea nevoilor energetice ale omenirii, au inceput a fi cautate si folosite din ce in ce mai des sursele de energie „curate”, printre care cea mai indicata si de actualitate este energia electrica, in acest scop cautandu-se noi surse pentru obtinerea sa [2].

In urma acestei idei s-a ajuns la concluzia ca cea mai buna metoda, sigura si la indemana de a crea noi surse de energie este reprezentata de o gospodarire mai eficienta a surselor de energie existente.

Ca urmare a faptului ca in jur de 2/3 din nevoile de obtinere a fortei motrice ale omenirii sunt asigurate de motorul electric, este normal ca in primul rand sa se eficientizeze functionarea acestuia, de aceea preocuparile in acest domeniu sunt in curs de dezvoltate ceea ce reprezinta si directia lucrarii prezentate. Astfel s-a nascut ideea de motoare electrice eficiente energetic (eff_i) [2].

Clasa de eficienta energetica – eff₁ contine cele mai ridicate valori (valorile maxime) ale randamentului obtinute pentru motorui respectiv

Clasa de eficienta energetica – eff₂ contine valorile medii ale randamentului obtinute in cazul motorului respectiv.

Clasa de eficienta energetica – eff₃ contine valori ale randamentului sub cele medii obtinute pentru motorul respectiv

Primii care au luat atitudine in sensul eficientizarii motoarelor electrice au fost producatorii din Germania realizand motoare electrice cu randamente crescute. Spre mijlocul anilor `90 erau in vigoare in tari precum Statele Unite ale Americii, Australia si Brazilia prescriptii obligatorii in ideea ca motoarele electrice de joasa tensiune sa aiba randamente mai bune.

In ceea ce priveste fabricatia motoarelor asincrone, in prezent in Romania este acoperita intreaga gama de motoare de uz general. In Romania s-au cunoscut doua etape majore in privinta constructiei motoarelor asincrone:

o prima etapa este considerata perioada inainte de 1989 cand politica impusa fabricantilor de motoare de reducere continua a consumurilor de materiale, indeosebi cele active, precum tabla electrotehnica, cupru, aluminiu, materiale care erau urmarite strict prin politica de stat a balantelor de import, in raport cu posibilitatile valutare de procurare a lor, lucru care a condus la fabricatia de motoare la limita inferioara a performantelor, inclusiv cele de natura energetica, avand doar o tenta, doar aparenta de competivitate pe piata externa.

o a doua etapa este cunoscuta imediat dupa anul 1989 cand aceasta problema a fost reconsiderata, fiind introduse in fabricatie in unele uzine serii in clasa de eficienta eff-2, dar niciun fabricant intern nu are in prezent, in fabricatie, o serie de motoare in clasa de eficienta eff-1, in afara unor cazuri singulare, desi exista multiple aplicatii (servicii interne in centrale, industria chimiei, actionari pompe pentru irigatii, etc.) unde aceasta clasa de motoare isi gaseste cu prisosinta utilitatea.

O analiza a vanzarilor de motoare asincrone cu rotorul in scurtcircuit arata insa ca marea majoritate a motoarelor produse si vandute in Romania continua sa fie cele standard, si anume cele din clasa de eficienta eff-3, deoarece sunt cele mai ieftine ca investitie initiala dar sunt mari risipitoare de energie. Pe plan european se constata ca, desi productia de motoare in clasa de eficienta eff-3 s-a redus substantial prin inlocuirea cu motoare in clasa de eficienta eff-2, totusi cresterea procentului de utilizari de motoare in clasa de eficienta eff-1 este inca anemica – in prezent intre 6-10 %. Motoarele cu adevarat eficiente energetic se nasc greu datorita tolelor meschine, cu diametre impuse spre limitele inferioare, utilizate pana in prezent.

In Europa – CEMEP (Comitetul European al Constructorilor de Masini Electrice) a stabilit ca motoarele electrice cu randament crescut sa fie impartite in trei clase de eficienta energetica (a se vedea fig. 1), clase marcate cu semnele: eff₁ , eff₂ si eff₃ [3] [4].

Astfel CEMEP s-a pus de acord cu Directia Generala a Energiei din Comisia Europeana, ca toate motoarele electrice de joasa tensiune cu 2 si 4 poli de la 1kW – 90 kW in constructie standard sa se clasifice dupa valoarea randamentului obtinut in cele trei clase de eficienta mentionate anterior.

CEMEP a elaborat intelegeri, puse liber de acord, ca prin combinari optime a motoarelor cu eficienta marita si a actionarilor reglabile sa sustina obligatiile asumate, la diverse congrese privind reducerea poluarii prin reducerea emisiilor de CO₂ cu pana la 25% [3] .

Prin utilizarea motoarelor cu eficienta marita impreuna cu introducerea actionarilor cu turatie reglabila in Germania s-a putut observa o reducere a consumului de energie cu pana la 9,4% [3].

Cele mai obisnuite motoare de pe piata la ora actuala sunt cele din clasa de eficienta eff₃ , motoarele cu eficienta eff₂ prezinta randamente imbunatatite in timp ce motoarele eff₁ prezinta eficienta ridicata si un randament conform prescriptiilor americane si canadiene.

Fig. 2.1. Propunerea CEMEP de clasificare a motoarelor asincrone de joasa tensiune de la

1kW – 100 kW cu 2 – 4 poli in cele trei clase de eficienta energetica (eff₁, eff₂, eff₃).

Motoarele incluse in clasele de eficienta exemplificate grafic, mai sus, sunt motoare electrice asincrone trifazate in constructie inchisa – capsulare antideflagranta cu ventilator exterior, avand grad de protectie IP 54 sau IP 55, puterea nominala in gama 1.1 kW – 90 kW, 2 – 4 poli, tensiunea de linie – 400 V, frecventa retelei – 50 Hz si serviviul de lucru S₁.

Acordul elaborat de CMEP a fost semnat de catre 36 de inteprinderi europene (15 din Germania, 10 din Italia si 3 din Anglia), acestea obligandu-se ca pana in anul 2003 sa-si reduca producerea motoarelor in clasa de eficienta energetica eff₃ cu pana la 50% [3] [5].

Motoarele in clasa de eficienta energetica eff₂ si eff₁ fata de asa numitele motoare standard (motoarele din clasa de eficienta energetica eff₃) prezinta un cost de achizitie mai mare, iar din aceasta cauza atunci cand se doreste introducerea intr-o instalatie a unui motor din primele doua clase de eficienta energetica se au in vedere costurile, considerand orele de functionare anuala in folosirea individuala si timpul de amortizare dorit.