Actionarea Pompelor de Adancime

Utilizarea pompelor de apă

1.1 Scurt istoric

America a fost cucerită cu pistolul dar și prin intermediul…apei.

Apa este cea mai comună substanță de pe planetă. Suntem înconjurați de apă în orice moment al zilei, pretutindeni. “Nimic în lume nu este atât de moale și maleabil ca și apa. Cu toate acestea ea erodează ceea ce este dur și puternic și nimic nu o poate învinge, deși oricine o poate cuceri. Ceea ce este flexibil și maleabil cucerește ceea ce este puternic, iar ceea ce este moale învinge ceea ce este dur. Cu toții știu asta dar nimeni nu îndrăznește să trăiască în baza acestui lucru.” spunea filozoful chinez Lao Tse în urmă cu 2500 de ani. Apa este una dintre cele mai puternice forțe existente pe planeta noastră, aceasta modelează suprafața planetei neîncetat erodând chiar și cele mai rezistente roci. Clima este influențată în mod principal de apă, de proprietatea acesteia de a trece dintr-o stare de agregare în alta, apa fiind singurul lichid care se poate găsi în toate stările de agregare. Apa are un efect așa de major asupra planetei noastre încât are un rol până și în mișcarea de rotație a acesteia. Însă cel mai important rol al apei este acela de a fi leagănul vieții, aici au apărut pentru prima dată organismele vii, aici s-au dezvoltat și aici se menține cursul vieții.

Din momentul în care omenirea a făcut pasul spre evoluție și au început să apară primele așezări umane, oamenii știau cât de importantă e apa așa că au fost nevoiți să urmeze cursurile de apă dulce. Locurile unde existau apă dulce au fost critice pentru așezările umane, pentru întreținerea acestora și a agriculturii din jurul acestora.

Odată cu modernizarea, oamenii au decis să exploateze această resursă cu ajutorul sistemelor de irigații și de transport al apei ceea ce a permis la extinderea așezărilor, multiplicarea resurselor de hrană, crearea unor microsisteme controlate de om și multe alte întrebuințări.

Elementul de bază ce ne permite controlul asupra apei este pompa. Multe configurații și diferite tipuri de pompe necesare pentru o gamă foarte largă de utilizare a apei au fost inventate începând cu peste 2000 de ani în urmă.

In anul 200 î.Hr., Ctesibius, un inventator și matematician grec inventează o pompă de aer ce avea in partea de jos valve, între ele se afla un rezervor de apă și un rând de țevi pe partea de sus. Această primă pompă inventată este cunoscută in prezent drept pompa cu piston.

Arhimede (287 î.Hr.-212 î.Hr) reușește să proiecteze pompa cu șurub (era reprezentată de o lamă,acționată manual, in formă de șurub ce se rotea într-un cilindru) considerată una dintre cele mai importante invenții din istorie, aceasta fiind folosită și astăzi pentru pomparea de lichide si a solidelor granulate.

În 1475, primul sistem ce ar putea fi considerat drept o pompă centrifugală a fost o mașina de ridicare noroi proiectată de catre inginerul italian Francesco di Giorgio Martini.

1593 reprezintă perioada in care francezul Nicolas Grollier de Serviere proiectează pompa cu roți dințate.

În 1650, folosind garnituri din piele pentru a preveni scurgerile, Otto van Guericke inventează pompa de vid cu piston.

În 1738 Bernoulli enunță principul care spune că orice creștere în viteză a unui fluid nevâscos are ca efect scăderea in presiune sau o descreștere in energia potențială a fluidului.

În 1849 prima pompă realizată integral din metal este construită de Goulds.

1860 reprezinta anul în care Adam Cameron devine un pionier în motoarele bazate pe pompe cu abur înființând fabrica Cameron Steam Pump Works.

În 1868 Stork Pompen devine pionier în pompele folosite pentru drenare.

În 1905 apar pompele centrifugale multietajate.

În 1908 Western Land Roller fabrică pompele pentru irigație.

În 1917 se înființează Institutul de Hidraulică, și deasemenea Louis Bergeron inventează pompa volumică pentru beton.

În 1930, în timp ce lucra la un compresor pentru motoarele cu reacție, aviatorul René Moineau realizează faptul că același principiu poate funcționa și ca o pompă. Ideile acestuia a permis dezvoltarea pompelor cu cavitație.

Până în prezent s-au mai dezvoltat numeroase tehnologii folosite la pompe, dintre care: pompe ce transferă gaz lichefiat, pompe pentru deșeuri, pompe submersibile folosite pentru drenare, folosirea cuplajului magnetic, pompe de aer, etc.

1.2Caracteristicile fluidelor și mișcarea acestora

1.2.1 Mărimi hidraulice

Există două mari categorii de corpuri materiale: corpuri solide rigide și solide deformabile și corpuri fluide, care cuprind lichidele și gazele.

Fluidele sunt corpuri materiale care se caracterizează în primul rând prin proprietatea de fluiditate. Moleculele unui corp au o stare de agitație neîntreruptă, care este funcție de temperatură și că între ele există forțe de atracție. La corpurile solide moleculele ocupă locuri bine determinate, în jurul cărora execută oscilații de amplitudine mică în funcție de temperatură, aceste corpuri având formă și volum fix, sub acțiunea unor forțe exterioare.

Spre deosebire de corpurile solide, lichidele și gazele, sub influența unor forțe exterioare relativ mici, pot căpăta deformații oricât de mari, astfel încât iau forma recipientului solid în care se găsesc. În consecință lichidele și gazele nu au formă proprie și ele se caracterizează prin posibilitatea de a deplasa foarte ușor particulele din care sunt formate, datorită forțelor de coeziune mici.

Lichidele reprezintă fluide care sunt incopresibile și sub acțiunea forțelor gravitaționale iau forma vasului în care există fără a umple acest vas. Spre deosebire de lichide, gazele sunt fluide la care forțele de atracție sunt mult mai mici ca la lichide și care umplu în totalitate recipientul în care se găsesc, oricare ar fi forma și dimensiunea lui.

Densitatea fluidelor are aceeași valoare în orice punct al fluidului omogen, se măsoară în kg/ și are expresia urmatoare:

-m reprezintă masa elementului;

-V reprezintă volumul.

Densitatea variază în funcție de presiune și temperatură. Pentru lichide variația în raport cu presiunea se poate neglija. Densitatea fluidului scade odată cu creșterea temperaturii. Pentru apă densitatea maximă este în jurul valorii de C și are valoarea de 1kg/. La gaze, variația densității și greutății specifice cu temperatura și presiunea este deosebit de mare.

Compresibilitatea izotermică a fluidelor este proprietatea de variație a densității sub influența variației presiunii. Dacă se produce o variație a presiunii pentru un fluid cu volum V și presiune p, se produce o variație de volum proporțională cu :

= -α *

– α este coeficient de compresibilitate cubică ()

-semnul minus indică faptul că unei creșteri a presiunii îi corespunde o scădere a volumului.

Față de fluide, gazele sunt mult mai compresibile decât acestea.

Dacă fluidul este în mișcare, apar forțe care se opun variației formei volumului considerat, frânează mișcarea și modifică repartiția vitezelor. Vâscozitatea reprezinta mecanismul transmiterii mișcării în fluid.

Raportul dintre vâscozitatea dinamică (n- coeficientul dependent de natura fluidului) și densitate se numește vâscozitate cinematică:

v= /s

Vâscozitatea cinematică pentru apă este /s.

Pierderile hidraulice apar datorită rezistențelor prezente în circuitul hidraulic. Organele montate în circuit, robinete, racorduri, coturi, instrumente de măsură și control, etc, creează un impediment în calea fluidului, opunându-se trecerii acestuia. Aceste organe reprezintă rezistențe locale. La trecerea peste aceste obstacole, lichidul pierde o parte din energia hidraulică înmagazinată, efectul acestei pierderi de energie fiind o scădere bruscă a presiunii pe porțiunea respectivă, numită și cădere de presiune.

Determinarea pierderilor locale pe cale teoretică este foarte greu de realizat datorită complexității fenomenului. Weissbach a propus însă o relație pe baza energiei cinetice:

sau în funcție de presiunea care apare pe rezistența respectivă:

– este coeficientul de rezistență locală;

-v reprezintă viteza medie a fluidului în aval de obstacol, dacă nu se precizează altfel;

– reprezintă pierderea de energie locală.

Pierderile de energie se pot exprima fie cu viteza în aval, fie cu cea din amonte, coeficientul de rezistență având valori diferite într-un caz sau altul.

Regimurile de curgere ale fluidelor se împart în două categorii, acestea fiind curgerea laminară și curgerea turbulentă.

Curgerea laminară caracterizează un fluid dacă liniile de curent sunt paralele între ele. Fluidul curge în straturi paralele între ele, astfel încât particulele de fluid aflate într-un strat nu trec în alte straturi. Linia de curent reprezintă curba imaginară desenată în interiorul unui fluid în mișcare astfel încât în fiecare punct ea are tangent câte un vector viteză al particulelor de fluid. În cazul unei curgeri laminare un filament de curent apare ca o singură linie, iar dacă filamentul este colorat cu ajutorul unui fluid trasor cu altă culoare decât restul fluidului, nu se va observa nici un fel de dispersare a fluidului trasor în fluidul de bază (cu excepția unei ușoare dispersii datorate mișcării moleculare). Pe de altă parte, dacă filamentul de fluid trasor se va dispersa rapid în fluidul de bază, spărgându-se în turbioane cu dimensiuni aleatoare curgerea se numește turbulentă. Comportarea fluidului în curgere turbulentă se datorează superpoziției unor mici fluctuații de viteză peste viteza medie de curgere, dând naștere vârtejurilor. Amestecarea particulelor de fluid provenite din straturi de fluid diferite dau naștere la dispersarea rapidă a particulelor de fluid trasor, conducând la formarea turbioanelor.

Osborne Reynolds a studiat experimental tranziția de la curgerea laminară la cea turbulentă și a emis o formulă:

Re=

v- coeficientul de vâscozitate cinematică a fluidului

– viteza medie de curgere a fluidului prin tub

Conform acestui număr curgerea este laminară dacă Re <2000 și turbulentă dacă Re >3000. În intervalul 2000< Re <3000 curgerea este instabilă, putând trece de la un regim la altul.

Pompa este acea mașină care transformă energia mecanică într-o formă de energie pneumatică sau hidraulică, făcând astfel posibilă vehicularea fluidului de la sursă către utilizatori.

Numeroase procese necesită transportarea de lichid dintr-o locație în altă locație. Aceste procese se găsesc în domeniul de generare al energiei nucleare și non-nucleare, conducte de țiței, rafinării petrochimice, facilități pentru apele uzate, clădiri, nave, platforme de țiței, prelucrarea plantelor, etc. În toate aceste procese, pompele îndeplinesc rolul esențial de a furniza propulsia necesară de a pune în mișcare lichidul. Pompele sunt critice în multe procese deoarece pierderea acestora poate avea consecințe catastrofale. Generarea de energie se bazează pe pompe de alimentare a boilerelor, pompe de condens, pompe de circuit pentru vehicularea apei prin procesul termodinamic de a transforma combustibilul în energie electrică. Energia nucleară ar fi imposibilă în lipsa pompelor ce răcesc reactoarele prin pomparea de apă rece.

Aceste dispozitive au structuri constructive diferite, în funcție de rolul pe care acestea îl îndeplinesc, în funcție de model. La pompe multietajate, cu ax orizontal se remarcă: carcasa, suportul lagăr, rotorul, circuitul apei de ungere și răcire, arborele, garnitura. La debite mari, rotorul acestei pompe este construit în dublu flux, iar carcasa este dublă. Materialele care se găsesc în structura pompelor sunt: fontă, oțel, bronz sau combinații ale acestora. La pompele elicoidale puterea variază invers proporțional cu debitul, realizând la mersul în gol o putere mare, de aceea pompele elicoidale se pornesc totdeauna cu vana de pe conducta de refulare deschisă, iar pentru a nu suprasolicita motorul de antrenare, în instalațiile acestor pompe nu se prevăd vane de închidere sau de reglaj a debitului pompat. Caracteristica de sarcină prezintă în cazul acestor pompe un anumit grad de instabilitate, dreapta separă zona de funcționare stabilă de cea instabilă. Pompa submersibilă funcționează în stațiile din sistemele de irigații, construcții hidrotehnice și instalații care împreună cu echipamentele hidromecanice de bază, auxiliare, electrice și de automatizare, au ca scop vehicularea unor volume de apă pentru diferite trebuințe. Acestea pot fi clasificate după destinație (stații cu funcție hidroameliorativă, stații în centralele hidro și termoenergetice), după poziția în schema instalației (stații de bază, stații de treapta I, II, III), după tipul constructiv ( stații în cuva umedă, stații în cuva uscată, stații cu suprastructură, stații fără suprastructură).

1.2.2Clasificare pompe

Fiind dispozitive foarte răspândite și critice în sistemele din întreaga lume, există foarte multe tipuri de pompe, acestea dezvoltându-se și modificându-se pentru o gamă foarte largă de aplicații. Pompele se pot clasifica astfel:

-După modul constructiv

Pompe centrifugale

Pompe de aspirație

Pompe “in linie”

Pompe cu flux axial

Pompe submersibile

Pompe multietaj verticale

Pompe multietaj orizontale

Pompe periferice/regenerative

Pompe dublu aspirante

Pompe cu autoamorsare

Pompe de refulare/volumetrice

Pompe cu dublu efect

Pompe rotative/centrifuge

Pompe de putere

-După acționare

Pompe electrice AC

Pompe electrice DC

Pompe solare

Pompe electro-magnetice

Pompe cu motor pe petrol

Pompe cu motor pe gaz

Pompe cu motor diesel

Pompe de mana

Pompe hidraulice cu piston

-După tipul de apă transportată

Pompe pentru condens

Pompe de alimentare a boilerului

Pompe de epuizment

Sisteme complete de pompare a condensului

Pompe pentru apă subterane

Pompe de puț

Pompe cu turbina (puțuri adânci)

Pompe submersibile

Pompe de noroi

Pompe cu jet

Pompe pentru apă sărată

Pompe pentru apă curată/potabilă

Pompe pentru ape menajere

Pompe agitator

Pompe cu dozare

Pompe tocătoare

Pompe cu braț in consolă

Pompe pentru fântâni arteziene

Pompe de amestecare

Pompe utilitare

Pompe de noroi

Pompe submersibile

Pompe de epuizment

Pompe maceratoare

Stații de ridicare

Pompe cu fluxuri mixte

-După aplicație

Pompe pentru irigații

Pompe de alimentare

Hidrofoare

Pompe de alimentare

Stații de pompare

Pompe utilitare

Pompe industriale

Pompe pentru casă si grădină

Pompe pentru stingerea incendiilor

Pompe de drenare

Pompe pentru apă caldă

Pompe pentru apă rece

Pompe pentru piscine

Mărimile care sunt caracteristice unui sistem hidraulic sunt:

Regimul de presiuni

Debitul de fluid transportat

Echipamentul care vehiculează fluidul într-un sistem hidraulic este pompa, sistemul hidraulic fiind împarțit in două categorii:

Sisteme deschise: fluidul vehiculat este eliminat din sistem;

Sisteme închise: fluidul vehiculat este permanent refolosit, acesta fiind folosit pentru transportarea căldurii.

2.Pompe

2.1 Pompe cu deplasament

Aceste pompe refulează volume discontinue de fluid, in funcție de particularitațile fiecare pompe. Zona de aspirație este separată față de cea de refulare prin elementele care formează volumul de lucru, astfel împiedicând întoarcerea fluidului spre rezervor. Caracteristica prin care aceste pompe se diferă față de celelalte este aceea că procesul de aspirație-refulare se realizează discontinuu.

Pompele cu deplasament folosesc, în cele mai multe cazuri, uleiul ca și fluid, însă ele pot antrena si alte fluide. Pompele volumice pot suporta presiuni foarte mari, ajungând sa suporte presiuni de până la 750 bari, fiind compacte, robuste și fiabile.

Debitul ideal al pompelor cu deplasament poate fi exprimat astfel:

[]

V- volumul fiecărui spațiu ce se formează între elementele interioare;

z- numărul spațiilor de aspirație-refulare;

n- turația de antrenare a pompei;

– volumul de fluid ce este transportat dinspre aspirație spre refulare la o rotație completă a arborelui de antrenare a pompei;

– debitul teoretic

În această categorie de pompe se deosebesc:

Pompe cu piston

Pompe rotative

Pompe cu roți dințate

Pompe cu șuruburi

Pompe cu palete

Pompe cu pistonașe

2.1.1 Pompe cu piston

Acestea funcționează pe baza deplasării unui piston in corpul pompei care crează o variație de volum ce asigură aspirația și refularea lichidului.

Dezavantajul acestor pompe este reprezentat de faptul că debitul nu este constant. Acesta se poate stabiliza într-o oarecare măsura prin creșterea numărului de pistoane. Dacă pompa are dublu efect (ambele fețe ale pistonului sunt active) pulsația debitului poate fi redusă drastic deoarece aspirația si refulare au loc simultan în intervalul [π, 2π].

Cele mai bune rezultate de la aceste pompe se obțin in construcțiile orizontale, unde puterile pot atinge 1500 KW, iar debitele de până la 1. Față de valorile obținute de pompe in construcțiile orizontale, cele din construcțiile verticale sunt mult mai mici, puterile ajungând la 150 KW iar debitele de până la . Presiunile din aceste pompe pot să depășească 300 bari.

Pompele cu pistoane acționate mecanic sunt folosite în industria petrolieră și cea chimică pentru antrenarea fluidelor vâscoase. Centralele termoelectrice folosesc deasemenea aceste pompe pentru alimentarea cazanelor de aburi. Pompele de capacitate mică sunt des folosite in diferite domenii de aplicație, dar în sistemele de alimentare cu apă acestea au fost înlocuite cu pompe centrifugale sau rotative.

În figura de mai jos este prezentată pompa cu piston:

Pompă cu piston.

2.1.2 Pompe rotative

Principul de funcționare al acestor pompe constă in rotația elementelor ce formează volumele de aspirație și refularea fluidul sub presiune. Partea constructivă constă dintr-o parte staționară (carcasă, stator) și una mobilă care deține elemente de formare a volumelor de aspirație-refulare.

Aceste pompe pot indeplini și funcția de motor deoarece ventilele folosite pentru aspirație și refulare nu sunt necesare, iar lipsa elementelor de tip arbore cotit permit funcționarea acestora la turații de peste .

Pompele rotative prezintă un avantaj față de cele cu piston deoarece conferă un grad mult mai mare de uniformitate a debitului, fluxul fluidului fiind aproape continuu. Datorită acestui avantaj, construcția de aeronave a impus folosirea acestor pompe, acestea fiind folosite la alimentarea cu combustibil, la sistemele de ungere, și in transmisiile hidraulice de putere.

Pompă rotativă

2.2 Pompe centrifuge

2.2.1 Aspecte generale

Acest tip de pompe este cel mai răspândit, fiind folosit in foarte multe aplicații, însă domeniul cel mai important care depinde de pompele centrifugale este reprezentat de domeniul apei. Aceste pompe excelează când vine vorba de putere, presiune și debit.

Pompă centrifugă normală, monorotoare

Sursă: http://www.learnengineering.org/2014/01/centrifugal-hydraulic-pumps.html

La baza acestor pompe se află un rotor cu palete ce este antrenat prin arborele pompei cuplat prin motorul de antrenare.Rotorul se află permanent scufundat in apă iar când acesta se rotește imprimă o forță centrifugă lichidului din împrejur ceea ce forțează apa să iasă afară. După ce energia mecanică este transferată fluidului, presiunea si energia cinetică a fluidului va crește. În zona de aspirație se va forma o presiune negativă ceea ce va ajuta aspirarea de fluid in sistem din nou, acest proces fiind unul continuu.

Energia mecanică ce este transmisă fluidului de către rotor este transformată în energie potențială (reprezentată de presiune) și energie cinetică (reprezentată de debit).

Pompă centrifugă acționată de un motor electric

Sursă: Cahier technique 214, ‘Energz efficiency: benefits of variable speed control in pumps, fans and compressors’ by J. Schonek

Pentru a face față unei game largi de presiuni si debite, au fost dezvoltate diferite configurații ale acestor pompe, cum ar fi folosirea pompelor așezate în serie pentru a rezulta o presiune mai mare:

Pompă centrifugă multietajată

Sursă: Cahier technique 214, ‘Energz efficiency: benefits of variable speed control in pumps, fans and compressors’ by J. Schonek

Înălțimea manometrică totală (H) a unei pompe reprezintă presiunea diferențială care apare în lichidul aflat între gura de aspirație și cea de refulare a pompei. Aceasta variază in funcție de debit.

Înălțimea manometrică totală maximă () este reprezintă presiunea maximă la care pompa poate refula fluidul, debitul fiind egal cu zero și corespunde cu înălțimea maximă a coloanei de fluid pe care pompa o poate menține.

Înălțimea manometrică a pompei

Sursă: Cahier technique 214, ‘Energz efficiency: benefits of variable speed control in pumps, fans and compressors’ by J. Schonek

Ecuația lui Bernoulli:

Energia generată in fluidul prezent in pompă este distribuită uniform, evoluția acesteia fiind una liniară, și reprezintă sarcina (înălțimea) pompei:

Sau:

– densitatea fluidului;

g- accelerația gravitațională;

v- viteza fluidului;

p- presiunea

-vâscozitatea fluidului

Dacă diametrele de la intrare și ieșire sunt identice ( deci ) și , ecuația devine:

p1, p2- presiunile

H1, H2- înălțimile pompei

V1, V2- vitezele fluidului
Mișcarea lichidului prin tub

Sarcina pompei (înălțimea de pompare) este dată de suma creșterilor de presiune (statice) și creșterilor energiei cinetice (dinamice).

Debitul pompei reprezintă cantitatea de fluid care trece prin pompă într-o unitate de timp. Debitul se notează cu Q:

Q=

Puterea pompei reprezintă energia generată de pompă într-un interval de timp, este notată cu P:

P= sau P=

reprezintă puterea consumată de pompă și este egală cu:

Randamentul pompei este definit de raportul dintre puterea generată de pompă și puterea de antrenare a acesteia:

Randamentul (ƞ) variază in funcție de debit. Este 0 atunci cand H sau debitul este 0.

Figura ce urmează ne arată variații ale înalțimii manometrice maxime (H), randamentul și puterea in funcție de debit unei pompe centrifuge tipice.

2.2.2 Clasificare pompe centrifuge

O pompă centrifugală nu aspiră apa ci se folosește de presiunea atmosferică pentru a ridica și vehicula apa.

Apa, ca și curentul electric, va curge întotdeauna în direcția în care întâmpină cea mai mică rezistență. Pentru a putea ridica sau vehicula apa, o pompa centrifugală trebuie sa realizeze o depresiune ce se va constitui într-o zonă de minimă rezistență în calea apei astfel încât apa să curgă natural în acea direcție.

La nivelul mării, atmosfera Pământului exercită o presiune egală cu aproximativ 1kgf/. Această presiune distribuită uniform pe suprafața apei dintr-un rezervor sau dintr-un puț nu permite apei să urce în țeava de ‘aspirație’ a pompei. Pentru a crea o mișcare de deplasare a apei este necesar să se creeze o zonă de depresiune la capătul țevii astfel încât apa, pe suprafața căreia se exercită presiunea atmosferică, să fie împinsă de aceasta către zona în care se creează depresiunea.

Pompele centrifuge se clasifică din punct de vedere:

constructiv

cu rotor ultralent, lent, normal, rapid și suprarapid

cu axul orizontal sau vertical

cu unul sau mai multe rotoare înseriate (pompe cu mai multe etaje)

cu unul sau două fluxuri

cu refulare rapidă sau diagonală

cu sau fără stator

cu sau fără dispozitiv special de preluare a forțelor axiale

al fluidului vehiculat

pompe pentru fluide calde sau reci

pompe pentru lichide corosive

pompe pentru lichide incărcate

pompe pentru lichide speciale

pompe pentru lichide curate

al parametrilor de funcționare Q, H, P

pompe mici

pompe mijlocii

pompe mari

pompe foarte mari

2.2.3 Punctul de funcționare

Circuitul de distribuire in care pompa este integrată are urmatoarele caracteristici:

-înălțimea coloanei de apă din punctul in care apa este aspirată până in punctul în care aceasta părăsește sistemul (Z)

– pierderea din înălțimea manometrică totală ce corespunde unui surplus de presiune care trebuie exercitat fluidului pentru a învinge frecările prezente in sistem.

Circuit de distribuție.

Pierderea din înălțimea manometrică totală este proporțională cu pătratul debitului iar reprezentarea grafică este urmatoarea:

Curba caracteristică a unui sistem de distribuție.

R- pierderile în sarcină

Z- înălțimea coloanei de apă

H-înălțimea manometrică la nivelul pompei

Punctul de funcționare al pompei într-un circuit este reprezentat in figura următoare:

Puterea utilă este puterea transmisă de pompă lichidului vehiculat, aceasta este egală cu

și este proporțională cu zona marcată in graficul de mai sus.

Q- debitul lichidului

H- înălțimea manometrică totală

2.2.4 Variația debitului la o viteză fixă

Debitul de fluid ce trebuie furnizat variază în funcție de utilizatori. Urmatoarele metode sunt folosite atunci când se utilizează o pompă fixă:

-folosirea vanelor în aval față de pompă:acest lucru duce la se creșterea înălțimii manometrice totală dar acest lucru presupune creșterea presiunii în pompă.

Variația debitului folosind vane în aval.

În figura de mai sus punctul A reprezintă punctul de funcționare corespunzător debitului nominal . Punctul B reprezintă punctul de funcționare corespunzător debitului redus iar punctul C reprezintă punctul optim de funcționare a circuitului pentru debitul . Suprafața colorată reprezintă puterea pierdută utilizând acest mod de funcționare.

-folosirea unui circuit by-pass (circuit de derivație): prin folosirea unei vane de derivație o parte din fluidul pompat se întoarce înapoi la sursă, astfel se controlează debitul mult mai bine dar se presupune un consum mai mare de energie. Folosind această metodă se elimină riscul ca presiunea sa atingă valori critice.

Figura de mai sus ne ilustrează variația debitului folosind o vană de derivație unde punctul A reprezintă punctul de funcționare al sistemului ce corespunde debitului . Punctul optim de funcționare pentru un debit redus este reprezentat de punctul B. Suprafața colorată reprezintă puterea pierdută folosind acest mod de funcționare.

-folosirea pompei într-un mod discontinuu: această metodă se folosește in special pentru umplerea de rezervoare masive cu apă. Pompa funcționează la un nivel optim de eficiență ținând cont de înălțimea apei în circuit și de debitul maxim necesar. Pompa pornește atunci când energia este mai ieftină. Folosirea pompei la debitul maxim admis presupune deasemenea o înălțime manometrică maximă.

-pomparea în paralel: se folosesc mai multe pompe așezate în paralel atunci când debitul prezent în circuit trebuie să varieze foarte mult, astfel se poate folosi aceste pompe la un nivel optim de eficiență.

Pompe de același tip cuplate în paralel.

În graficul de mai jos este prezentată curba înalțimii manometrice care rezultă din folosirea a 3 pompe dispuse în paralel. Există 3 posibile puncte de funcționare, depinde de numărul pompelor prezente in sistem:

2.2.5 Funcționarea la viteză variabilă

Caracteristicile fundamentale ale unei pompe centrifuge derivă din viteza de rotație. Dacă luăm în considerare doar pompa, fără înălțimea coloanei de apă, la o viteză de rotație N, avem:

-Debitul Q este proporțional cu , (= viteza de rotație nominală)

-Înălțimea manometrică totală H este proporțională cu

-Puterea P este proportională cu .

Curbele caracteristice H(Q) ale unei pompe centrifuge la 2 viteze diferite.

Curbele caracteristice P(Q) ale unei pompe centrifuge la 2 viteze diferite.

Folosirea eficientă a pompei este posibilă prin variația vitezei de rotație. Zonele întunecate din graficul următor reprezintă puterea consumată de pompă:

Variația puterii la viteză variabilă.

Avantajele vitezei variabile:

folosirea vitezei variabile aduce o reducere în puterea totală semnificativă;

vanele ce controlează debitul maxim sunt eliminate: dacă pompa este de dimensiuni mai mari, operațiunile la viteză redusă pot să reducă energia consumată care se pierde de aceste vane;

se pot înlocui motoarele și alte mecanisme de control al vitezei care oferă eficiență redusă;

prin reducerea vitezei motorului crește durata de viață a rotorului;

folosirea pompelor la o viteză variabilă înseamnă ca acestea nu trebuiesc sa funcționeze la o viteză constantă pentru perioade de timp extinse, astfel se reduc vibrațiile și sunetul ce apar în țevile din instalație;

controlul vitezei permite operarea pompelor cu o eficiență mai ridicată.

2.2.6 Variația puterii în diferite circuite

Parametrul care trebuie luat în considerare este raportul dintre înălțimea manometrică totală în punctul de funcționare al pompei nominal () și înălțimea coloanei de apă (Z)atunci când debitul este 0. Putem defini următoarele tipuri de circuit:

-Z=0: circuit doar cu pierderi în înălțimea manometrică totală

-Z=0.85: furnizare tipică cu apă

-Z=0.5: valoare intermediară

Variația puterii în diferite tipuri de circuit.

2.2.7 Aspirația unei pompe centrifuge

Aspirația unei pompe este cauzată de presiunea aplicată la nivelul fluidului în containerul de aspirație, dacă rezervorul de apă este unul deschis atunci presiunea aplicată este cea atmosferică. Valoarea acesteia la nivelul mării este de 101320 N/ (=1.0132 bar) și este echivalentă cu presiunea unei coloane de apă de 10.33 m înălțime la o temperatură de C. Acest lucru înseamnă că presiunea atmosferică trebuie să permită pompei să pompeze apă de la o adâncime de aproximativ 10 m. Totuși, înălțimea manometrică geodezică ce poate fi atinsă () este mai mică datorită următoarelor motive:

Lichidul se evaporă atunci când presiunea vaporilor ce sunt dependenți de temperatură () este atinsă. În acest moment, presiunea poate doar coborî la această valoare la cel mai înalt punct al coloanei de lichid aspirată.

Apar pierderi în înălțimea manometrică maximă ca un efect al vitezei generate /2 g [m], dar și datorită frecărilor în lichid, schimbărilor de direcție și schimbărilor prezente în secțiunile transversale [m].

Pierderi în înălțimea manometrică totală a unei pompe apar și din cauza frecărilor și schimbărilor de viteză ce apar în fluid atunci când acesta ajunge la palele rotorului. Pentru a se evita formarea vaporilor, înălțimea manometrică totală (/2 g) din secțiunea transversală trebuie să fie mai mare decât presiunea vaporilor. Această diferență de energie o notăm cu NPSH [m].

Când pompa este instalată deasupra nivelului apei, axul este orizontal și rezervorul de apă deschis, diferența de înălțime nu poate fi mai mare decât:

= ;

g – accelerația gravitațională = m/

– densitatea =kg/

Dacă rezervorul de apă este închis, ecuația devine:

=

– – suprapresiunea

Cea mai mică valoare a lui NPSH la care pompa poate să funcționeze în funcție de condițiile de lucru (viteza, debitul, înălțimea manometrică, fluidul pompat) poate fi determinată din curbele pompei din catalog. NPSH nu este o valoare constantă, ea crește exponențial cu creșterea debitului.

Valori ale NPSH prestabilite:

-NPSH valabil la intrarea în secțiunea transversală a unei pompe:

-Daca pompa se află sub nivelul lichidului:

-Într-un sistem care conține o pompă este recomandat sa se folosească o pompă care are valoarea NPSH mai mică cu cel putin 0.5 m față de valoarea NPSA care este diponibilă.

-Pentru o pompă în funcționare, prin măsurarea presiunii la gura de aspirație a pompei, valoarea NPSH poate fi calculată astfel:

este debitul mediu la intrarea în secțiunea transversală a pompei, , unde Q se măsoară în și în .

Influența presiunii atmosferice

Presiunea atmosferică are un efect considerabil asupra aspirației unei pompe. Pe lângă fluctuațiile de ±5% datorită vremii, presiunea atmosferică scade odată cu creșterea în altitudine:

Altitudinea de la nivelul mării 0 500 1000 2000 3000 [m]

Presiunea atmosferică medie 1.013 0.955 0.899 0.794 0.700 [bar]

Influența temperaturii lichidului

Atunci când pompa funcționează cu apă caldă, presiunea vaporilor este foarte importantă. Dacă un lichid clocotește avem relația iar devine negativ și este nevoie de înălțimea geodezică de la intrarea pompei .

NPSH poate fi simplificat mai departe ca fiind:

NPSH= –

este necesar și pentru temperaturile care sunt aproape de punctul de fierbere.

O pompă poate depăși o înălțime geodezică de aspirație la o temperatură a apei de 20C. La o temperatură în creștere, și deci o creștere și în presiunea vaporilor, scade iar la o temperatură de aproximativ 87C, ajunge la o valoare minimă de 4m.

2.3 Zgomotul pompelor

Reducerea zgomotului produs de pompe în clădiri este foarte important încât acesta nu trebuie sa afecteze comfortul locatarilor, mai ales pe timp de noapte.

Este inevitabil ca pompele să producă zgomot. În cladirile rezidențiale sunt folosite pompe centrifuge, zgomotul generat de acestea putând fi clasificat în urmatoarele grupe:

Zgomotul produs de debitul lichidului.

Acest tip de zgomot poate avea numeroase cauze. Un sunet ce are o gamă largă de frecvențe este cauzat de turbulențe și de frecările dintre particulele apei și suprafețele ce se află în contact cu acestea. Procesele de frecare pot cauza o distribuție a vitezei neregulată, mișcări neregulate ale debitului de apă ceea ce vor produce turbulențe.

Deaseamenea, viteza depitului de apă fluctuează imediat după ce aceasta parasește rotorul astfel creând un zgomot în conducte.

Zgomotul de cavitație

Acestea sunt produse de formarea vaporilor și prabușirea acestor bule în debitul de apă.

Zgomotul produs de forțele prezente în sistem

Vibrațiile, ce produc zgomote, sunt produse de dezechilibrii ce apar în părțile rotative. Frecvența acestor vibrații este mereu aceeași cu frecvența de rotație a componentelor rotative.

Zgomotul datorat frecărilor prezente în rulmenți și în locurile sigilate

Aceste sunete nu sunt foarte sesizabile atunci când pompa funcționează corect.

Zgomotul produs de electromotor

În electromotor, sunetele se produc datorită proceselor electromagnetice la o frecvență de 600-1200 Hz, această frecvență depinzând de numărul de poli,.

Alte zgomote

Pot apărea zgomote de rulare produse de bilele rulmenților și fluierături datorate garniturilor și sigiliilor.

2.4 Controlul de performanță al pompelor

Volumul fluidului ce circulă prin pompă este afectat de dependența încălzire/răcire a sistemului. Această relație fluctuează în funcție de următorii factori:

Variațiile climatice

Comportamentul utilizatorului

Influența caldurii de la diferite surse străine

Influența dispozitivelor de control hidraulice

Există mai multe tipuri de control a performanței pompelor, dintre care enumerăm:

-Controlul p-c

În modul acesta de control, electronicele prezente în sistem mențin constantă presiunea diferențială generată de pompă la o valoare setată admisă de volumul fluidului.

-Controlul p-q

Acest tip de control este recomandat pentru sistemele ale căror circuit sau performanță a sistemului nu este cunoscut.

-Controlul p-T

În acest mod, circuitele electronice variază valoarea setată presiunii diferențiale astfel încât aceasta să fie menținută de pompă în funcție de temperatura fluidului.

-Modul de operare DDC

Prin intermediul unui dispozitiv de comandă, un semnal (0…10 V) este transmis către pompele ce au integrate circuite electronice. Viteza curentă apare pe ecranul acestei telecomezi, iar controlul manual al pompei este dezactivat. Acest mod de operare funcționează pe baza unui semnal transmis de la un controler ce poate fi decodat de electronicele prezente în sistem.

-Controlul p-v

Aici, electronicele schimbă valoarea setată a presiunii diferențiale pentru a fi păstrată de catre pompă între valorile și . Valoarea presiunii diferențiale este influențată de către debitul fluidului.

3.Motoare

Mașina asincronă este cea mai răspândită mașină electrică. Acest tip de mașină este întâlnită foarte des în acționările electrice, regimul de motor trifazat fiind cel mai des folosit, pentru acționarea pompelor, compresoarelor, mașinilor unelte, morilor cu bile, podurilor rulante, aparaturii electrocasnice, macaralelor electrice, etc.

Dacă circuitului magnetic al unei mașini îi sunt asociate două sau mai multe circuite ce se deplasează unul în raport cu celălalt și în care energia este transferată de la partea fixă la partea mobilă sau invers prin fenomenul inducției electromagnetice aceasta se numește mașină asincronă.

Termenul de ‘mașină asincronă’ provine de la faptul că viteza de rotație este diferită față de viteza câmpului învârtitor.

În schemele electrice, mașina asincronă este reprezentată de următoarele simboluri:

Motoarele asincrone au o gamă foarte largă de puteri (de la W până la zeci de MW), acestea sunt construite pentru tensiuni pornind de la 500 și ajungâmd la tensiuni de până la 10 KV, turația sincrona fiind la frecvența f=50Hz egală cu n=500, 600, 750, 1000, 1500 sau 3000 rot/min, aceasta fiind influențată de numărul de perechi de poli.

Avantajele motoarelor asincrone:

Simplitate constructivă;

Preț de cost redus;

Performanțe tehnice ridicate (cuplu mare de pornire, randament ridicat);

Stabilitate în funcționare, exploatare, manevrare și întreținere simplă;

Siguranță mare în exploatare;

Alientare direct de la rețeaua trifazată de curent alternativ.;

Dezavantajele motoarelor asincrone:

Șocul mare de curent la pornire;

Factor de putere scăzut;

Caracteristica mecanică dură.

3.1 Elementele componente mașinii asincrone

Mașinile asincrone se găsesc sub două forme constructive:

Mașina asincronă cu rotorul bobinat (cu inele);

Mașina asincronă cu rotorul în scurtcircuit (în colivie).

3.1.1 Statorul

Statoarele sunt identice în ambele tipuri de mașini asincrone.

Statorul mașinii asincrone este partea fixă a motorului. Aici este obținut un câmp magnetic învârtitor cu ajutorul unei înfășurări trifazate ce este parcursă de curenți alternativi trifazați. Înfășurările sunt așezate pe crestături.

Statorul are forma unui cilindru gol realizat din țole de oțel electrotehnic de 0,5 mm grosime, izolate între ele cu lac izolant sau oxizi ceramici.

Crestăturile sunt obținute prin ștanțarea țolelor înainte de împachetarea miezului și pot fi semiînchise sau deschise. Crestăturile semiînchise au avantajul unui flux de dispersie mai redus, spre deosebire de cele deschise care au un flux de dispersie mai mare. Crestăturile semiînchise sunt utilizate la mașinile de puteri mici iar cele deschise se utilizează la mașini de puteri mari.

Înfășurarea statorului se realizează de cele mai multe ori în două straturi și cu pas scurtat. Înfășurările într-un singur strat se utilizează numai la mașinile de putere mică.

3.1.2 Rotorul

Rotorul este partea mobilă a motorului. Acesta este format dintr-un ax și o armătură rotorică ce susține înfășurarea rotorică.

Există două tipuri de rotor, acestea sunt următoarele:

Rotorul în scurtcircuit, care este format din arbore, pachetul de țole prevăzut cu crestături și înfășurarea în scurtcircuit;

Rotorul cu inele, acesta fiind format din arborele de oțel pe care se află pachetul de țole prevăzut cu crestături la exterior. Capetele înfășurării se scot printr-o gaură la capătul unde este montat subansamblul de 3 inele colectoare realizate din bronz, oțel sau alamă izolate între ele și montate pe un butuc izolat. La fiecare inel se leagă unul din capetele înfășurării rotorului.

Sursa: http://vr.aut.upt.ro/~posdru-86-63806/sites/default/files/manual_actionari_electrice.pdf

3.1.3 Carcasa mașinii asincrone

Carcasa este realizează din aluminiu sau fontă prin turnare. Pe carcasă se găsesc tălpile de fixare ale mașinii, inelul de ridicare, cutia de borne, plăcuța indicatoare și scuturile frontale. În scuturi se monteaza rulmenții pe care se sprijină axul mașinii.

La mașina asincronă cu inele, unul din scuturile frontale susține portperiile, împreună cu periile de contact și dispozitivul de ridicare a periilor și scurtcircuitare a inelelor.

Carcasa susține miezul statorului împreună cu înfășurarea sa și asigură posibilitatea de centrare față de rotor.

3.1.4 Întrefierul mașinii asincrone

Întrefierul este spațiul liber ce rămâne între miezul feromagnetic al rotorului și miezul statoric. Lățimea întrefierului la mașina asincronă se consideră constantă (se neglijează deschiderea crestăturilor) și are o valoare foarte mică (0,1…2mm) în vederea obținerii unui curent de magnetizare cât mai redus, respectiv a unui factor de putere ridicat.

3.2 Motorul asincron trifazat

Mașina asincronă poate funcționa în trei regimuri, acestea fiind:

Regimul de motor;

Regimul de generator;

Regimul de frână electrică.

Mașina asincronă este utilizată cel mai des în regimul de motor.

La baza funcționării mașinii asincrone se află principiul interacțiunii electromagnetice între câmpul magnetic , care este creat, în general, de un sistem trifazat de curenți rotitor absorbiți de la rețea de către înfășurarea statorului și curenții induși în înfășurarea rotorului prin interschimbarea conductoarelor ei de către câmpul rotitor.

În acest fel, funcționarea mașinii asincrone se aseamănă, ca principiu fizic, cu cea a transformatorului, statorul fiind considerat primarul și rotorul, ce se poate roti cu viteza n, ca secundarul acestuia.

Alunecarea mașinii asincrone este definită ca fiind diferența dintre vitezele de rotație ale câmpului rotitor și rotorului.

3.2.1 Principiul de funcționare al motorului asincron trifazat

În înfășurarea rotorică va fi indusă o tensiune de către câmpul magnetic învârtitor, acest lucru realizându-se prin intermediul inducției electromagnetice. Un curent electric va apărea prin înfășurare asupra căreia va acționa și o forță electromagnetică ce va pune în mișcare rotorul în sensul câmpului magnetic învârtitor. Motorul se numește motor asincron deoarece turația rotorului este întotdeauna diferită față de turația câmpului magnetic învârtitor, denumită și turație de sincronism.

Turația motorului se calculează în funcție de alunecarea (s) rotorului față de turația de sincronism:

s=(-/

– turația de sincronism;

– turația motorului.

=(60*f)/p

p- numărul de perechi de poli ai înfășurării statorice.

Turația de sincronism depinde doar de numărul de perechi de poli p deoarece f este frecvența industrială și este egală cu 50Hz. Valorile turației de sincronism sunt prezentate în tabelul de mai jos:

În funcție de turația câmpului magnetic învârtitor și de alunecare, turația mașinii este:

Turația de sincronism este egală cu 1 la pornire sau când rotorul este blocat și este aproape nulă atunci când motorul merge în gol (turația motorului este aproape egală cu turația câmpului magnetic învârtitor).

3.2.2 Regimurile dinamice ale motorului asincron trifazat

Regimurile dinamice sunt legate de variația energiei la axul motorului, motorul fiind supus unei viteze variabile în timp, deci unei accelerații. Regimurile dinamice sunt următoarele:

Pornirea;

Reglarea turației;

Frânarea;

Schimbarea sensului de rotație.

3.2.3. Pornirea motorului asincron

Acest regim dinamic începe atunci când statorul este conectat la rețea și se încheie atunci când turația motorului se stabilizează. Curentul ce este absorbit în momentul pornirii depășește de 6-8 ori curentul nominal, după care acesta scade exponențial până la valoarea stabilizată de regim staționar.

În momentul pornirii motorului, valoarea curentului este foarte mare acesta având efecte nefavorabile asupra aparatelor ce sunt montate în circuitul statoric (aparate de măsură, contoare, relee, etc.) și poate produce căderi de tensiune pe rețea. Datorită acestor efecte sunt necesare metode de limitare ale curentului de pornire la valori acceptabile.

La motoarele cu rotorul în colivie, limitarea curentului de pornire se face acționându-se asupra statorului, mai exact asupra tensiunii de alimentare, aceasta reducându-se în momentul conectării statorului la rețea.

În figura de mai sus a), s-au conectat trei bobine cu miez de fier în serie cu fazele statorului care vor produce o limitare observabilă a curentului de pornire. După ce procesul de pornire se termină se va închide întrerupătorul care va șunta aceste inductivități.

În figura b) se utilizează inductivități reglabile (autotransformator) care va permite ca la sfârșitul pornirii prin cursoarele C să se șunteze autotransformatorul.

În figura c) este folosit un comutator stea-triunghi. La pornire înfășurarea statorică se conectează în stea, astfel intensitatea curentului față de conexiunea triunghi va fi de trei ori mai mică. După ce se termină pornirea se conectează înfășurarea statorică în triunghi. Tensiunea de fază aplicată statorului va crește de ori, deci cuplul electromagnetic va crește de trei ori (cuplul este proporțional cu pătratul tensiunii de alimentare).

Atunci când se realizează comutarea în triunghi au loc salturi de curent și de cuplu, motorul trece astfel pe o altă caracteristică de funcționare. Pornirea stea-triunghi se poate realiza numai în gol sau cu un cuplu static rezistent redus, excluzându-se pornirile în plină sarcină.

Caracteristica funcționării motorului la comutarea în triunghi este urmatoarea:

M- cuplul

S- sarcina

Pornirea se poate face și direct prin conectarea statorului la tensiunea nominală, însă acest lucru se poate face la motoarele de puteri mici (până la 5kW). În cazul motoarelor de putere mare se poate aplica pornirea directă doar în cazul în care puterea nominală a celui mai mare motor asincron nu depășește 20% din puterea nominală a transformatorului care alimentează rețeaua.

În cazul motoarelor asincrone cu rotorul bobinat, limitarea curentului de pornire se realizează acționând asupra rotorului, prin conectarea în serie a unor rezistențe exterioare astfel mărindu-se rezistența rotorului.

3.2.4 Reglarea turației motorului asincron

Metodele de reglare a turației motoarelor asincrone constau în urmatoarele:

Variația frecvenței tensiunii de alimentare;

Modificarea numărului de perechi de poli;

Modificarea alunecării, s, prin modificarea rezistenței rotorice.

Expresia turației este urmatoarea:

Reglarea turației prin modificarea frecvenței și tensiunii de alimentare prin menținerea raportului =ct..

Menținerea condiției =ct. se face cu ajutorul convertizoarelor statice de frecvență cu tiristoare.

Caracteristicile mecanice ce se obțin pentru diverse frecvențe mențin capacitatea de suprasarcină indiferent de viteză.

Familia de caracteristici mecanice obținute pentru diferite frecvențe.

Condiția U= se menține la frecvențe supranominale f> deoarece altfel s-ar produce distrugerea izolației mașinii (la U=) iar fluxul inductor statoric scade pe măsura creșterii frecvenței.

Dezavantajele tehnicii convertizoarelor de frecvență sunt costul mare pe care acesta îl au și faptul că acestea deformează rețeaua introducând armonici superioare mărindu-se astfel pierderile suplimentare ale motorului.

Reglarea turației prin modificarea rezistenței rotorice

Această tehnică de reglare se aplică doar motoarelor cu rotor bobinat (cu inele). Prin introducerea în rotor a rezistențelor suplimentare se poate regla viteza în jos față de cea sincronă în limite largi, cu scăderea rigidității caracteristicii.

Această metodă este larg utilizată datorită simplității pe care aceasta o posedă dar prezintă câteva dezavantaje enumerate mai jos:

Pierderi mari prin efect termic pe rezistențele exterioare (eficiență economică slabă);

Necesitatea dimensionării speciale a reostatului de reglare pentru stabilirea regimului termic, costul crescând astfel considerabil;

Limitarea gamei de reglaj funcție de mărimea cuplului de sarcină.

Reglarea turației prin modificarea numărului de perechi de poli p

Viteza de rotație a motorului asincron se poate face prin modificarea în trepte a vitezei de sincronism care la rândul ei se poate realiza prin modificarea numărului de perechi de poli. Modificarea numărului de perechi de poli se poate realiza astfel:

prin introducerea în crestăturile statorului a două înfășurări distincte cu număr diferit de poli, obținându-se astfel două turații de sincronism diferite. Dar acest lucru necesită o secțiune a crestăturilor mai mare ceea ce va avea ca efect creșterea curentului de mers în gol și a reactanței magnetice de dispersie statorice. Astfel factorul de putere și randamentul scad.

prin realizarea înfășurării statorice pe fiecare fază din două secțiuni identice care printr-un comutator special pot fi conectate în serie sau în paralel.

Motoarele cu număr variabil de poli se construiesc de obicei cu rotorul în colivie (are proprietatea de a se adapta în mod natural la numărul de perechi de poli ai înfășurării statorice), la cele cu rotorul bobinat fiin necesar modificarea numărului de perechi de poli, ambele înfășurări trebuind să aibă același număr de perechi de poli.

3.2.5 Frânarea motoarelor asincrone trifazate

Regimul de frânare apare atunci când cuplul electromagnetic dezvoltat are sens opus sensului său de rotație. Alunecarea devine supraunitară și mașina primește energie mecanică pe la arbore și energie electrică din rețea pe care le convertește în căldură prin efect Joule îndeosebi în circuitul rotoric.

Frânarea electrică este superioară celei mecanice și este realizată prin următoarele metode:

frânarea propriu-zisă (prin înserierea de rezistențe în circuitul rotoric și prin inversarea sensului succesiunii fazelor);

frânarea în regim de generator cu recuperarea energiei;

frânarea în regim de generator fără recuperarea energiei (dinamică).