Motor asinkrono

Motor asinkronoa edota indukzio-motorra hiru faseko korronte aldakorreko motor mota bat da. Motor mota hau bi atal nagusiz osatzen da: errotorea eta estatorea. Errotorea atal mugikorra da, eta ardatza beroni dago lotuta. Ardatzaren bidez, atal mekanikoari beharrezko potentzia ematen zaio. Estatorea, aldiz, atal geldikorra da, eta honek mugiaraziko du errotorea. Estatorean kokatuta dauden harilduak eremu elektromagnetiko bat sortzen dute errotorearen inguruan, eta honela mugiarazten du. Indukzio-motorrak industrian oso erabiliak dira: ponpa edo haizagailu baten atala izan daiteke, edo mekanikako beste edozein atal bati lotua egon daiteke, adibidez, nahasgailu bati, garraiatze-zinta bati, etab. Motor hauen ezaugarri garrantzitsuenetarikoak honako hauek dira: merkeak dira, mantentze-lan gutxi eskatzen dutenak eta efizientzia energetiko altua dute. Motor hauen abiadura kontrolatzea oso zaila da, eta hori da horien desabantaila nabarmenetariko bat[1][2].

Hiru faseko motorra elikatze-sistema trifasiko batetara elkartzean, harilduetan 3 korronte igaroko dira, bakoitzak estatorean hiru eremu magnetiko induzituz. 3 eremu txiki hauen baturak eremu magnetiko handi birakor bat sortuko du, zeinen abiadurari sinkronismo-abiadura deituko zaion, ns. Abiadura sinkrono hau fluxu magnetikoaren biraketa-abiadura da, eta polo-pare kopuruaren eta maiztasunaren araberakoa izango da.

Hiru faseko estatoreko harilduak 3 faseko elikatze-iturri batekin elkartzean, harilduetan 3 faseko korronte bat igaroko da. Estatorearen barruko aire hutsunean fluxu birakor bat sortzen da, eta fluxu honek tentsio bat induzitzen du ardatzaren harilduetan. Induzitutako tentsioak errotoreko korronteak sortzen ditu, errotorearen zirkuitua itxia baitago.

Ardatzeko korronteek fluxuarekin elkar eragiten dute errotorearen gaineko momentua sortuz. Motorrak sinkronismo abiaduraren noranzkoan biratuko du. Faseen arteko aldaketa bati esker, biraketaren noranzkoa aldatu daiteke.

Motor asinkronoetan hiru atal nagusi bereizi daitezke: errotorea (zati birakorra), estatorea (geldirik dagoen zatia) eta estalkia[2].

Estatorea geldirik dagoen atal elektrikoa da, eta bertan eginiko zuloetan isolaturiko harilak sartzen dira. Motorraren funtzionamendua elektromagnetismoaren printzipioan oinarritzen da. Harildu-talde bakoitzak, bere barruko altzairuzko nukleoarekin batera, elektroiman bat sortzen du. Estatoreko harilduak elikatze-iturrira elkartzen dira zuzenean.

Errotorea zirkuitu elektromagnetikoaren atal birakorra da, eta bi motatakoa izan daiteke: katagorri kaiolakoa edota harilkatua. Erabilena katagorri kaiolakoa da, sinple, merkea, zurruna eta mantentze-lan txikikoa delako.

Estalkia bankada eta bi errodamendu atalez osatua dago. Estatorea bankadaren barnean muntatzen da. Errotorea estatorearen barnealdean egokitzen da aire hutsune txiki batez banandurik. Ez dago inolako elkartze fisikorik bien artean. Estalkiak ingurumeneko zakarrengatik babesten ditu lan-atala eta atal elektrikoak. Haizagailua estalkian dago muntatuta, eta motorra hozteko sistema bezala erabiltzen da.

Metodo ezberdinak daude motor asinkronoen ardatza mugimenduan jartzeko. Burutu behar duen lanaren arabera abio-metodo bat ala bestea hautatuko da. Metodo bakoitzak ezaugarri ezberdinak ditu. Momentu, abiadura eta korronte-kontsumo aldetik aspektu ezberdinak aurkezten ditu abio mota bakoitzak[3][4].

Abio mota honetan sareko tentsio guztia aplikatzen da motorraren sarreran. Tentsio-xurgapen honen ondorioz azaltzen diren intentsitate handiek, elikatze-sistemaren mailan tentsio-jaitsiera eragiten ez duten heinean, abio mota hau aurrera eraman daiteke. Abiatze-metodo zuzenaren erabilpenen artean 4 kW-ko motorrak, ur-ponpa txikiak, konpresoreak, haizagailuak eta garraiatze-zintak daude. Batez ere, momentu maximoarekin inolako arazorik gabe abiatu daitezkeen makina txikiak dira abio zuzeneko sistemak erabiltzen dutenak.

Abantailak:

• Abio sinplea eta merkea.

• Abio-momentu handia eskaintzen du.

Desabantailak:

• Abiatze-korronte handien ondorioz, babes-sistemak gehitu behar zaizkio zirkuitu elektrikoari, esate baterako, disjuntore magnetotermikoa.

• Abiatze latza eta zakarra egiten du, transmisio elementuen artean talka mekanikoa sortuz eta haustura-arriskua handituz. Arazo honi aurre egiteko, zinta, transmisio edo errodamendu sendoagoak erabili behar dira abiatze-metodo hau duten sistemetan.

• Kontrolik gabeko gelditze edo balaztatze bat du. Nahiz eta korrontea moztu motorrari, inertziaren ondorioz sistemak mugimenduan jarraitzeko joera du, eta marruskadura indarrarengatik abiadura galduz joango da.

Orokorrean abio-metodo honek, motorraren elikapen-tentsioaren igoera uniforme batekin motorrak abio leun bat egitea lortuko du. Malda honen bitartez abio-korrontea eta beraz, motorraren momentua mugatzen dugu, motorrak eskatzen duen abio-korronte handiak ekiditeko. Bestalde, abio- eta gelditze-denborak potentziometro baten programazioaren bitartez egin daiteke, abio zuzenean ez bezala. Kontuan izan behar da, hasieran ezartzen den korronteak zamak eragiten duen aurkako momentua gainditu behar duela. Honenbestez, abio-mugimendu bat sortuko da eta aldi berean motorra ez da erreko.

Softstarter-aren ohizko aplikazioen artean ponpak, haizagailuak, konpresoreak, produktu hauskorren mugimendurako garraiatze-zintak daude.

Abantailak:

• Abio eta gelditze leuna du, abio zuzenarekin alderatzen bada.
• Abio zuzenean ematen diren korronte-pikoak desagertu egiten dira.
• Sare industrialean integraturik dagoen aplikazio-metodo bat da.
• Abio zuzena ez bezala, sistema mekanikoaren higadura gutxitu egiten da, malda baten bitartezko igoera batekin abiatzen delako, golpe mekanikok gutxituz.

Desabantailak:

• Prezioa.

Motorraren estatorretik ateratzen diren 6 harilduen arteko konbinazio ezberdinekin izar abioa ala hiruki abioa eduki dezake motorrak. Hurrengo 1. irudian bi abio-metodoetarako erabiltzen diren bi harilkatu-konbinazioak irudikatzen dira. Bestalde, izar eta hiruki abioek ezaugarri ezberdinak aurkezten dituzte. Esate baterako, izar abio-metodoak hiruki abioak baino korronte gutxiago behar du abiadura berdin baterako 2. irudian ikusten den bezala.

Hala ere, eragindako momentua txikiagoa izango dela kontuan hartu behar da 3. irudian azaltzen den modura.

Abio-sistema honen ohizko funtzionamenduan, sistema mugimenduan jartzen da izar erako abioarekin, honela korrontea aurrezten da. Jarraian, abiadura handitzen den heinean, zama mugitzeko behar den momentua, hau da, zama momentua handitzen joango da izar abioaren momentuarekin elkartu arte. Aipatutako bi lerroak topatzerakoan, izar abiotik hiruki abiora aldaketa egin behar da estatoreko harilduaren konbinazioa aldatuz. Izan ere, abiadura handietan momentu handiago batekin lan egiteak ahalbidetzen du.

Aipatzekoa da zama momentuak motorrak sortu dezakeen momentua baino txikiagoa izan behar duela, aplikazio honetarako izar eta hiruki abio-momentua baino txikiagoa. Hau beteko ez balitz, hau da, zama momentua motorrak sortu dezakeen momentua baino handiagoa izango balitz, motorra behartzen ari gara hau erretzeko arriskua edukiz. Arrazoi honengatik, zama momentua izar abio-momentua gainditzera dijoanean hiruki erako konexiora aldatu beharko litzateke.

Bestalde, abiadura oraindik eta handiagoetan, zama mometua handitzeko tendentziarekin jarraitzen du, hiruki abio-momentuak txikitzekoa ordea. Bi hauen momentu lerroak elkatzen diren puntua izango litzateke motorrak duen bira abiadura maximoa.

Abantailak:

• Abio-gailu nahiko merkea. Abio zuzena baino garestiagoa baina softstarterra baino merkeragoa.
• Momentu/korronte ratio ona.
• Abio-korrontearen kontsumoa murrizteko aukera ematen du.

Desabantailak:

• Momentu txikia abiatzerakoan.
• Korronte-galerak ematen dira izar konexiotik hiruki konexiora aldatzean, izan ere, kontaktu-aldaketan txinpartak sortzen dira.
• Motorraren estatorean 6 harildu ezberdin erabili behar dira konexioa burutzeko.
• Ez du abiaduraren erregulaziorik ahalbidetzen.

Motorrak zirkuitulabur, gainkarga eta korronte-ihesetatik babestu behar dira, eta horretarako babes-elementuak erabiltzen dira. Gaur egun merkatuan badira zenbait sistema babesa eta maniobra integratzen dituztenak[4]. Horretaz aparte, informazio oso interesgarria eman dezakete: geldiketen zergatia, desorekak, alarmak… Zirkuitulaburra gertatzean, denbora-tarte txiki batean sekulako korronte igoera azaltzen da. Gainkarga dagoenean, berriz, denbora-tarte batean pasa beharrekoa baino korronte handiagoa igarotzen da. Horrela, berotasun handiegia sortzen da, eta motorra erre daiteke. Korronte-ihesei dagokionez, pertsonaren bat sistemarekin kontaktuan jartzean karranpa jasan dezake horien eraginez. Holakoak ekiditeko hurrengo babes-elementuak erabiltzen dira:

Zirkuituko zirkuitulaburren eta gainkorronteen aurrean babesa ematen dio motorrari. Fusiblea bera, fusible-ebakitzaile izeneko elementu batean aurkitzen da gehienetan, baldin eta elikatze-sare nagusikoak badira. Motorrak babesten dituzten fusibleek abioko gainkorronteak jasateko ahalmena izan behar dute.

Sartzen eta irteten diren korronteak desberdinak izango balira, hauek, ihesen bat dutela adierazten du. Eroaleak gaizki isolatuak daudenean gertatzen da. Magnetikoki eragindako etengailu bat kontrolatzen dute. Motorrei babesa emateko 300 mA-ko sentikortasuna izaten dute.

Gainkorronte iraunkorren aurrebabesa ematen dute. Doitu beharreko parametro bat da. Horretarako gurpiltxo batez baliatuko gara balio egokia ezartzeko. Normalean korronte izendatuaren % 10 baino handiagoa balioa aukeratzen da. Hiru metal-bikotez osaturik dago, non metal bakoitzak dilatazio-koefiziente ezberdina duen. Korrontearen eraginez metal-bikoteak berotzen direnean, kontaktuak irekitzen dira. Motorretan harilkatu bakoitzak bere errele termikoa du.

Elementu hauek zirkuitulaburren eta gainkargen aurrean babesa ematen dute. Elementu komertzial bakarra da, eta motorraren korronte izendatuaren arabera aukeratzen da. Babes termikoa gurpiltxo batez doitu beharko da, non ezartzen den korrontea nominalaren % 10 baino handiagoa izan ohi da (errele termikoetan bezala).

[1] Motor asinkronoen sarrera eta ezaugarriak. [Sarean]. [Kontsulta: 2015ko azaroaren 29]. Eskuragarri: https://en.wikipedia.org/wiki/Induction_motor#Principles_of_operation

[2] Motor asinkronoen sarrera eta analisia. [Sarean]. [Kontsulta: 2015ko azaroaren 29]. Eskuragarri: https://web.archive.org/web/20160509044659/http://www-app.etsit.upm.es/departamentos/teat/asignaturas/lab-ingel/arranque%20motor%20asinc%20trifas.pdf

[3] Motor asinkronoen abio-metodoak. [Kontsulta: 2015ko azaroaren 30]. Eskuragarri: http://personales.unican.es/rodrigma/PDFs/asincronas%20caminos.pdf

[4] Motor asinkronoen abio-metodoak eta Babes Elementuak.. [Kontsulta: 2015ko azaroaren 30]. Eskuragarri: https://web.archive.org/web/20160122181229/http://www.schneiderelectric.es/documents/local/productos-servicios/automatizacion-control/guia-soluciones-aut/guia-soluciones-aut-capitulo4.pdf