Investete n oameni!

2.1. Noiuni generale despre mainile electrice de curent continuu

2.1.1. Elemente constructive ale mainii de curent continuu

Maina electric la care schimbul principal de energie cu o reea se realizeaz n curent continuu este cunoscut sub denumirea de main de curent continuu.

Ca orice main electric rotativ, maina de curent continuu se compune din dou pri de baz: statorul i rotorul.

Statorul cuprinde: carcasa, polii magnetici, nfurarea de excitaie, scuturile, sistemul de perii i portperii. Carcasa se construiete din font sau din oel turnat, uneori din tabl de oel sudat. Polii magnetici se compun dintr-un miez polar, din material feromagnetic, prins de carcas prin buloane, la extremitate avnd piese polare. nfurarea de excitaie este fixat pe miezurile polare i este compus din bobine, legate n serie n aa fel nct la trecerea curentului continuu, numit i curent de excitaie, s se formeze poli magnetici alturai de nume contrar.

Rotorul se realizeaz dintr-un arbore de otel pe care se fixeaz cu ajutorul unei pene, un cilindru format din tole de oel electrotehnic, izolate ntre ele cu un lac sau oxid. La periferia rotorului, n lungimea generatoarei, exist crestturi sau anuri n care se introduc conductoarele nfurrii rotorului. Aceste conductoare sunt izolate i de asemenea izolate fa de pereii crestturii.

nfurarea rotorului se leag la colector, care este o pies caracteristic mainii de curent continuu. Colectorul este fixat pe arborele rotorului, are o form cilindric i este construit din lamele de colector, care sunt din cupru, izolate ntre ele i fa de arbore. Capetele bobinelor nfurrii rotorice se lipesc la aripioarele lamelelor colectorului.

1

Investete n oameni!

Pentru a se realiza o legatur ntre nfurarea rotorului i circuitul exterior, pe colector freac dou sau mai multe perechi de perii din grafit. Prin intermediul portperiilor, periile realizeaz un contact electric, sub presiune constant, cu lamelele colectorului. Portperiile sunt fixate pe un colier, care se poate deplasa. Periile se leag la bornele mainii.

2.1.2. Clasificarea mainilor de curent continuu

Clasificarea mainilor de curent continuu se face n funcie de modul de conectare a nfurrii de excitaie fa de nfurarea indusului.

n figura 1 sunt reprezentate semnele convenionale pentru mainile de curent continuu i modul de notare (consacrat) al nfurrilor.

A1

F1

A1

A1

D1D2

F2E1 E2

A2

A2

A2

Separata

Derivatie

Serie

E1E2A1F1F2A1

D1D2

A2

A2

CompoundMixta

Figura 1. Simbolizarea mainilor de curent continuu n funcie de modul de conectare a nfurrii de excitaie fa de nfurarea indusului

Maina de curent continuu poate funciona n trei regimuri din punctul de vedere al transformrii energetice efectuate: de generator, de motor sau de frn.

Un regim de funcionare este precizat de ansamblul valorilor numerice pe care le au, la un moment dat, mrimile mecanice i electrice prin care se caracterizeaz funcionarea mainii respective.

2

Investete n oameni!

2.2. Motoare de curent continuu pentru acionarea sistemelor mecatronice

Motorul de curent continuu este construit n principal din dou pri componente: stator i rotor. Statorul este partea fix a motorului, n general exterioar, ce include carcasa 1 i magneii permaneni 2. Rotorul este partea mobil a motorului, plasat de obicei n interior. Este format dintr-un ax i o armtur ce susine nfurarea rotoric 3. Pe axul motorului este situat un colector 4 ce schimb sensul curentului prin nfurarea rotoric. Tensiunea de alimentare este aplicat nfurrilor rotorului prin intermediul unui sistem de perii fixate pe capacul 5. ntre stator i rotor exist o distan numit

ntrefier .

2.2.1. Tipuri constructive de motoare de curent continuu

3

Investete n oameni!

2.2.2. Caracteristici mecanice ale motoarelor de c.c.

Pentru a funciona ca motor, maina electric se va alimenta de la o surs de energie de curent continuu.

n funcie de sistemul de excitaie, ecuaia de tensiuni la funcionarea n sarcin a unui motor de c.c. este:

excitaie separatU = E + Ra.I;

excitaie serieU = E + (Ra + Re).I;

excitaie derivaieU = E + Ra.(I iex);

excitaie mixtU = E + Ra.(I iex) + RsI;

EIEI

Ia

Ia

iex

iex

ab IEI

Iaiex

iex

c

Figura 2: Schemele motoarelor de curent continuu

a - M.c.c. cu excitaie separat, b - M.c.c. cu excitaie serie, c - M.c.c. cu excitaie derivaie

Cuplul electromagnetic al motorului de curent continuu nu depinde de turaie, fiind proporional (prin factorul constructiv Km) cu fluxul inductor i cu curentul prin nfurarea indusului.Me = Km..Ia

Caracteristica mecanic a motoarelor de curent continuu este dependena, grafic sau analitic, dintre turaia n i cuplul M:

n = f(M) i se traseaz pentru U = ct. i Rex = ct.

2.2.3. Pornirea motoarelor de c.c.

La motoarele de curent continuu, curentul Ia din indus nu trebuie s depeasc de 2-2,5 ori curentul nominal, nici chiar un timp scurt, deoarece n caz contrar comutaia s-ar nruti foarte mult, i, n plus, nclzirea conductoarelor ar depi limitele admisibile.

valoarea curentului de pornire: I p U.

Ra

4

Investete n oameni!

Acest curent depete de 20 50 de ori curentul nominal, deci nu este admisibil pentru motor i nici pentru reeaua care alimenteaz motorul.

Reducerea curentului de pornire se poate face prin:

reducerea tensiunii de alimentare U. Aceast metod se poate aplica numai dac tensiunea U poate fi reglat dup voie, cu o instalaie special. introducerea n circuitul principal al motorului a reostatului de pornire Rp.

Prin alegerea convenabil a lui Rp curentul de pornire poate fi mult diminuat:I p U= (2-2,5)In.

Ra R p

Aceast metod se aplic la motoarele alimentate de la reele cu tensiune constant. Pe msur ce turaia motorului crete, reostatul Rp poate fi treptat scos din circuit astfel ca, la sfritul pornirii, el s fie scurtcircuitat (fig. 4).

Iex

Uex

Ra

n0N

r3

r2 r1

nn

Ra

n3

R3

R3

n2

R2

n1

R2

R1

R1 M

U a

b Mn MmMM

2.2.4. Reglarea vitezei motoarelor de c.c.

Posibilitile de variaie a turaiei rezult din analiza termenilor relaiei de dependen dintre turaie i cuplu:

variaia unei rezistene nseriate

variaia tensiunii

cu circuitul indusului

n U (Ra Rs )Ia ke

variaia fluxului inductor

5

Investete n oameni!

Variaia turaiei se obine prin:

modificarea tensiunii de alimentare U. Dac fluxul este constant, viteza variaz proporional cu tensiunea aplicat. Aceast metod se poate aplica practic numai la motorul cu excitaie separat;

schimbarea rezistenei din circuitul indusului Ra ( fig. 5);

modificarea fluxului inductor se face cu ajutorul reostatului de excitaie. Viteza variaz invers proporional cu fluxul, deci cu curentul de excitaie. Prin aceast metod se obine un reglaj al turaiei peste valoarea nominal, pn la 2 3 ori turaia nominal (fig. 6)

n

no

M

R s

MnM

ab

Fig.5 Reglarea turaiei motoarelor de curent continuu cu ajutorul unui reostat montat n indus: a - schema de montaj pentru un motor cu excitaie derivaie; b - caracteristicile turaiei pentru un motor

cu excitaie derivaie

n

n'

o

no

M

n

Rcn

M nM

a

b

Fig. 6 Reglarea turaiei motoarelor de curent continuu cu ajutorul unui reostat montat n circuitul de excitaie: a - schema de montaj pentru un motor cu excitaie derivaie; b - caracteristica turaiei pentru un motor cu flux diminuat.

6