Masini Electrice de Curent Continuu

CUPRINS

I. Maina de curent continuu...................................................................6II. Clasificarea mainilor electrice...........................................................7III. Elementele constructive ale mainii electrice......................................8IV. Principiul de funcionare al mainii de curent continuu cu colector..............................................................................................11V. Ecuaiile de funcionare ale mainii de curent continuu....................14VI. Generatorul de curent continuu.........................................................161. Principiile de funcionare ale generatorului de curent continuu....18

2. Clasificarea generatoarelor............................................................20 VII. Motorul de curent continuu...............................................................211.Caracteristicile de funcionare ale motoarelor de curent continuu.............................................................................................212. Principiile de funcionare ale motoarelor de curent continuu.......22

3. Caracteristicile motoarelor de curent continuu..............................24

4. Pornirea motoarelor de curent continuu........................................27

5. Reglarea vitezei n acionrile cu motoare de curent continuu......28

6.Frnarea motoarelor de curent continuu cu excitaie derivaie.............................................................................................28

VIII.Bilanul energetic al mainilor de curent continu..................................29

Bibliografie..................................................................................................31I. MAINA DE CURENT CONTINUU Prin main electric, de regul rotativ, nelegem acea main care convertete puterea electric n putere mecanic sau invers. Din punct de vedere funcional, mainile electrice sunt reversibile, altfel spus, regimul de lucru de motor , generator, frn este determinat de natura puterii primite. Dup natura tensiunii de alimentare, respectiv a tensiunii furnizate la borne, mainile electrice sunt clasificate n: maini de curent continuu i maini de curent alternativ: asincrone, respectiv sincrone. ntre primele aplicatii ale fenomenului induciei electromagnetice, descoperit n anul 1831 de Faraday, se afl maina de curent continuu, respectiv dispozitivul de conversie electromecanic a energiei, funcionnd pe principiul electromagnetic. Generatorul de curent electric pulsatoriu, inventat de Ritchie n 1833, marcheaz inventarea ntr-o form primar a colectorului. Se succed apoi dezvoltri legate i de numele unor inventatori cum ar fi:

Hjorth 1851, construirea generatorului cu autoexcitaie; Siemens 1856, construirea indusului n dublu T, respectiv plasarea nfurrilor n

crestturi; Pacinotti 1860 construirea indusului n inel, prevzut cu crestturi, a crui dezvoltare

industrial este fcut de Gramme ncepnd cu anul 1866;

Hefner-Alteneck 1872, construirea indusului n tambur cu nfurare ntr-un singur

strat;

Weston 1882, nfurarea n dou straturi;

Mordey 1883, utilizarea legturilor echipoteniale;

Mengos 1884, nfurarea pentru compensarea cmpului de reacie al indusului.

Utilizarea polilor de comutaie dateaz din anul 1885, perioad care ncheie practic onfigurarea mainii de curent continuu n structura n care aceasta se realizeaz i astzi. Regimul de motor a fost i este preponderent n utilizarea mainilor de curent continuu, ca urmare a posibilitii reglrii comode i n limite largi a turaiei. Mainile de curent continuu sunt folosite n cele mai diferite domenii ale tehnicii. Ele sunt folosite n acionrile cu reglaj de vitez, ncepnd cu traciunea electric urban i feroviar i cuprinznd toate domeniile de acionri electrice de suplee din metalurgie, maini, unelte, instalaii de ridicat i transport. ntlnim maini de curent continuu i n compunerea grupurilor electrogene de curent alternativ, folosite drept excitatoare, ca generatoare de sudur folosite n industria chimic, ca motoare i generatoare pentru antrenarea mecanismelor speciale, n automatizri sau n alte domenii. Puterea mainilor de curent continuu variaz de la ordinul de mrime al wattilor pn la mii de kilowatti. Mainile de curent continuu au n regim permanent tensiunile la borne i curentul n circuitul exterior. Dup principiul de funcionare deosebim : maini de curent continuu cu colector i maini de curent continuu fr colector ( unipolare ). Mainile de curent continuu cu colector au fost din punct de vedere istoric primele generatoare de energie electromagnetic. Avantajele curentului alternativ sinusoidal, n transportul i distribuia energiei electrice au restrns mult domeniul de foloire a mainilor de curent alternativ ca i generatoare. Ca motoare de curent continuu sunt utilizate pe scar tot mai larg , mai ales odat cu dezvoltarea convertoarelor din electronica de putere , datorit posibilitilor simple de reglare. Motoarele de curent continuu cu colector se folosesc cu succes n traciuni electrice ( tramvaie , troleibuze , trenuri electrice , electrocare ) , n acionrile care necesit limite largi de reglaj al turaiei i n unele automatizri , ca elemente de execuie.II. CLASIFICAREA MAINILOR DE CURENT CONTINUU Dup tipul excitaiei i modul de conectare a nfurrilor de excitaie, mainile de curent continuu se clasific n:

A) Maini cu o singur nfurare de excitaie, care poate fi alimentat:

1. de la o surs separat (independent);

2. n derivaie (paralel) fa de nfurarea rotorului;

3. n serie cu nfurarea rotorului.

B) Maini cu mai multe nfurri de excitaie, care pot fi alimentate:

1. de la bornele nfurrii rotorului, n serie i derivaie (excitaie mixt);

2. de la surse separate i de la bornele nfurrii rotorului, n cazul unor maini speciale.

Figura 2.1. Poibiliti de excitare a mainilor de curent continuu: a) cu excitaie independent; b) cu excitaie derivaie; c) cu excitaie serie; d) cu excitaie mixt Pentru oricare din tipurile de mai sus, puterea de excitaie este de ordinul ctorva procente (2-5%) din puterea nominal a mainii. La tipurile de excitaie separat i derivaie, curentul Ie, din nfurarea de excitaie, reprezint cteva procente din curentul nominal al mainii, iar nfurrile respective au multe spire i rezistena ohmic important. La tipul de excitaie serie, nfurarea este parcurs de curentul din indus i ca atare se execut cu un numr mic de spire, avnd i o rezisten ohmic redus.

n funcie de transformarea energiei ntlnim:

-motor: energie electric- energie mecanic;-generator: energie mecanic- energie electric;-convertizor: energie electric- energie electric.III. ELEMENTE CONSTRUCTIVE ALE MAINII ELECTRICE

Ca orice main electric rotativ, maina de curent continuu este alctuit dintr-un inductor, care n construcia clasic formeaz statorul, capabil s genereze n ntrefier un cmp magnetic heteropolar i dintr-un indus, care constituie rotorul mainii, ntre care se gsete un spaiu de aer numit ntrefier. La maina de curent continuu, ntotdeauna armtura inductoare este fix i este reprezentat de stator, iar armtura indus este mobil i este reprezentat de rotor.

n figura 3.1 pot fi evideniate n detaliu elemente constructive specifice. Statorul mainii din figur are 2p = 4 poli, denumii poli principali sau poli inductori. n mainile de curent continuu cmpul inductor este produs de nfurarea de excitaie aezat pe polii principali sau de magnei permaneni. Polii de excitaie, totdeuna n numr par, sunt executai din tole de oel electrotehnic cu grosimea de 0,5-1 mm strnse cu ajutorul unor nituri, pe care sunt fixate bobinele de excitaie. Bobinele se construiesc din conductoare izolate de cupru pe abloane avnd forma polilor sau direct n carcase izolate. Aceste bobine sunt izolate de miezul polar i de carcas.

Bobinele polilor de excitaie se leag n serie i se alimenteaz n curent continuu. Legturile bobinelor se realizeaz n aa fel nct fluxul magnetic s fie dirijat n dreptul unui pol dinspre stator spre rotor (pol nord), iar n dreptul polului urmtor n sens invers (pol sud). Cmpul magnetic creat de polii principali se nchide prin jugul magnetic statoric, care poate ndeplini uneori i rolul de carcas a mainii, cazul din figura 3.1, prin ntrefierul dintre stator i rotor i apoi prin miezul magnetic al rotorului. Jugul statornic ndeplinete trei funcii: funcia magnetic prin care seaigur nchiderea liniilor de cmp magnetic inductor ntre polii consecutivi; funcia mecanic care susine polii principali i polii auxiliari, arborele i rotorul, dispozitivul de fixare i pe cel de ridicare, cutia de borne; funcia de protecie pentru polii inductori i pentru rotor. Fig. 3.1

1 carcasa; 2,3 scuturi; 4 pol principal; 5 pol de comutaie; 6 miezul rotorului; 7 bandaj; 8 nfurarea

rotorului; 9 ax; 10 suport portperii; 12 colector; 13 capac exterior; 14, 15 rulmeni; 16 cutie de borne;

17 bulon; 18 bobina polului de comutaie; 19 bobina polului de excitaie; 20 inel de ridicare;

21 ventilator; 22 perie; 23 colier port-perie.

Carcasa este un cilindru din oel turnat sau sudat, n interiorul cruia sunt fixai prin uruburi polii principali, iar la mainile mai mari i polii auxiliari, numii i poli de comutaie.

Statorul este format dintr-o carcas de font sau de oel n miezul creia sunt fixai polii ( principali i auxiliari ) cu bobinajele respective ( inductoare ) sau fr bobinaje n cazul magneilor permaneni . n prile laterale ale carcasei sunt situate cele dou scuturi ce poart lagrele. La mainile de puteri medii i mari ntre polii principali inductori se plaseaz polii de comutaie, ale cror bobine sunt conectate astfel nct cmpul magnetic al acestora s alterneze de la un pol la altul (se folosete i denumirea de poli auxiliari pentru aceti poli).Statorul mai cuprinde: scuturile, sistemul de perii i portperii, palierele i bornele, un circuit magnetic i o nfurare de excitaie. Indusul mainii este sediul propriu zis al procesului de transformare a energiei, fiind compus din: miezul feromagnetic, arbore, nfurarea indus i colector. Miezul feromagnetic al rotorului se realizeaz din tole de oel electrotehnic cu grosime de 0,5 mm, izolate ntre ele, n scopul micorrii pierderilor prin cureni turbionari. Aceste tole sunt executate din tabl laminat la rece, izolat cu oxizi ceramici. Tolele se mpacheteaz direct pe arbore prin presare i sunt solidarizate de arborele rotorului cu ajutorul unei pene.

1 pol principal; 2 jug magnetic statoric; 3 cresttur rotoric; 4 miez magnetic rotoric; 5 arbore; 6 nfurare de excitaie. Fig. 3.2. Seciune transversal simplificat.

Miezul rotoric se prezint sub forma unui cilindru avnd la periferie crestturi deschise n care sunt plasate conductoarele nfurrii rotorice. Aceste conductoare sunt izolate fa de preii crestturii ct i ntre ele i sunt solidarizate cu miezul rotoric prin pene i bandaje.Colectorul este o pies caracteristic mainii de curent continuu la care se leag nfurarea rotoric. Acesta este un corp cilindric constituit din plcue de cupru, denumite lamele. Lamelele colectorului sunt izolate una fa de alta i sunt izolate fa de piesele de strngere. Capetele bobinelor nfurrii rotorice se lipesc cu cositor de aripioarele (steguleele) lamelelor colectorului. Colectorul se rotete solidar cu rotorul. Pentru a realiza o legtur ntre nfurarea rotoric care se nvrtete i circuitele exterioare, pe colector freac o serie de perii, fabricate n general din grafit. Prin intermediul unei piese speciale, portperie, periile realizeaz un contact sub presiune constant cu lamele colectorului. Portperiile sunt fixate pe un colier cu o serie de tije. La mainile de putere mic, ntrefierul are o lrgime de 1-3 mm, ajungnd la mainile de putere foarte mare pn la 10-12 mm. n felul acesta, n valoare absolut ntrefierul nu este mare, ns cu toate acestea, el are o mare influen asupra caracteristicilor mainii i asupra funcionrii ei.

Fig.3.3. Colectorul mainii de curent continuu:

1 - lamel conductoare ; 2- lamel izolant; 3- stegule.

Forma exterioar a mainii

Maina se execut ntr-o form sau alta, n special n funcie de:

Modul de protecie al mainii

Modul de rcire al mainii

Din punctul de vedere al modului de protecie se deosebesc:

a) Maini deschise, care nu sunt prevzute cu protecia prilor rotative sau a prilor conductoare de curent;

b) Maini protejate, prevzute cu o protecie a mainii mpotriva ptrunderii n interior a corpurilor strine i a ptrunderii stropilor de ap;

c) Maini capsulate, adic protejate mpotriva aerului exterior, dar nu n mod ermetic. Dac maina are o construcie care impiedic timp de 4 ore ptrunderea umezelii n interiorul mainii, atunci cnd aceasta este cufundat n ap, se numete ermetic nchis;d) Maini protejate mpotriva exploziilor-sunt acelea care trebuie s suporte explozia gazului n interiorul mainii fr a transmite flacra din interiorul mainii n exterior sau n sens invers.

Din punct de vedere al modului de rcire se deosebesc:

maini cu ventilaie natural;

autoventilate;

maini cu ventilaie exterioar.IV. PRINCIPIUL DE FUNCIONARE AL MAINII DE CURENT CONTINUU CU COLECTORMaina de curent continuu cu colector este de fapt o main de curent alternativ, nzestrat cu un organ special, colectorul, care redreseaz curentul alternativ n curent continuu n condiii determinate.

Figura 4. Schema de funcionare a mainii de curent alternativ

n figura 4. cei doi poli stabili N i S, produc un flux magnetic constant, ale crui linii de for sunt ndreptate, dup regula general, de la polul N ctre polul S. n spaiul dintre cei doi poli se rotete indusul, pe suprafaa cruia se aeaz ntr-un plan diametral, spira ab-cd. Capetele spirei sunt legate de dou inele fixate pe ax, aadar se rotesc cu aceeai vitez unghiular ca i indusul. Pe inele freac periile fixe A i B, la care se leag circuitul exterior.

Considerm c indusul mainii este pus n micare de ctre un motor primar oarecare (de exemplu o turbin cu abur avnd o vitez de rotaie constant n, n sens contrar acelor ceasornicului). Deoarece conductorii ab i cd se gsesc n condiii identice- unul fa de polul N, iar cellat fa de polul S, este suficient s urmrim un singur conductor, de exemplu conductorul ab. Valoarea instantanee a tendiunii electromotoare indus n conductor la rotaia indusului, se determin dup legea induciei electromagnetice, formulat de Faraday:

n care,

v- viteza de deplasare a conductorului fa de cmpul magnetic;

l- lungimea prii active a conductorului (partea conductorului care taie liniile cmpului magnetic);

Bx- inducia magnetic n locul unde se gsete conductorul la momentul dat.

Deoarece valorile v i l rmn constante , relaia de mai sus se poate scrie n modul urmtor:

,

adic felul variaiei tensiunii electromotoare n conductor este n ntregime determinat de felul distribuiei induciei magnetice sub poli.

Poriunea de circumferin a indusului, corespunztoare unui pol, se numete pas polar. n figura 4 sunt n total doi pai polari, unul corespunzator polului N, iar cellalt corespunztor polului S.

n continuare, pentru simplificarea raionamentelor, considerm c sub polii N i S inducia magnetic este distribuit dup o lege sinusoidal (figura 4.1)

n acest caz, tensiunea electromotoare indus n conductor prin rotaia indusului variaz n timp tot dup o lege sinusoidal. Pentru a determina direcia acestei tensiuni electromotoare, metoda cea mai simpl este de a ne folosi de regula minii drepte.

Figura 4.1

Figura 4.2Forma sinusoidal a induciei

Regula minii drepte

magnetice (t.e.m.)

Regula const n urmtoarele: se aeaz palma minii drepte n cmpul magnetic, astfel nct liniile de inducie magnetic s fie ndreptate spre palm. Degetul mare se ndoaie n planul palmei la 900 i se ndreapt n direcia de micare a conductorului (figura 6); celelalte degete ale minii vor arta direcia tensiunii electromotoare induse n colector.

Aplicnd regula minii drepte la conductorul ab din figura 4 se poate vedea c atunci cnd trece sub polul N, n el se induce o t.e.m. ndreptat din planul desenului ctre privitor, iar cnd el trece sub polul S, atunci t.e.m. este dirijat n sens invers, dinspre privitor spre planul hrtiei. Astfel, n conductorul studiat se introduce o t.e.m. alternativ n timp, care ii schimb sensul de dou ori la fiecare rotaie a indusului.

Timpul T, n care se produce o schimbare total a t.e.m., se numete perioada t.e.m.. Numrul de perioade n unitatea de timp se numete frecven. n general, cnd maina are p perechi de poli, frecvena t.e.m. induse se determin dup formula:

unde n este viteza de rotaie a indusului.

n figura 4 se vede c fiecare perie este legat prin inel numai cu un conductor oarecare: peria A cu conductorul ab, iar peria B cu conductorul cd. Prin urmare, la bornele circuitului exterior ia natere o tensiune alternativ n timp i prin el circul un curent alternativ. Pentru a redresa acest curent, adic pentru a transforma dispozitivul ntr-o main prin al crei circuit exterior s circule un curent redresat, se folosete colectorul.

Figura 4.3. Schema funcionarii mainii de curent continuu

Principiul de funcionare este urmtorul: capetele spirei ab-cd se leag la dou segmente de cupru sau lamele de colector (figura 4.3), izolate unul de altul i fa de ax i care se rotesc cu viteza unghiular a indusului. Pe lamele colectorului freac periile fixe A i B la care se leag circuitul exterior. Spre deosebire de primul caz, poziia periilor A-B pe colector are o mare nsemnatate. Pentru a obine rezultate ct mai bune, periile trebuie aezate n aa fel, nct ele s treac de pe o lamel pe alta, exact n momentul cnd t.e.m. indus n spir este zero. Ca i n cazul precedent, prin rotaia indusului, n spira ab-cd, se vor induce tensiuni electromotoare alternative, dar fiecare din perii va veni n contact numai cu acea lamel de colector i respectiv cu acel conductor, care se gsete sub polul dat. De exemplu, peria A vine ntotdeauna n contact cu acea lamel a colectorului la care este legat conductorul de sub polul N; peria B vine ntotdeauna n contact numai cu conductorul de sub polul S.

Deci n circuitul exterior, curentul circul ntotdeauna ntr-o singur direcie i anume de la peria A la peria B, cu alte cuvinte, se produce redresarea curentului alternativ indus n spira ab-cd, ntr-un curent pulsatoriu n poriunea exterioar a circuitului (figura 4.4). Dac maina este acionat de un motor separat, adic dac maina funcioneaz ca generator, atunci peria A de la care curentul trece n circuitul exterior, se socotete pozitiv i se noteaz cu semnul plus, iar peria B, prin care curentul revine n main se socotete negativ i se noteaz cu semnul minus.

Figura 4.4. Curentul redresatV. ECUAIILE DE FUNCIONARE ALE MAINII DE CURENT CONTINUUSe consider cazul mainii cu nfurarea de excitaie alimentat separat i se determin relaia dintre tensiunea electromotoare indus, tensiunea la borne i curentul prin nfurarea indusului, cnd maina funcioneaz n sarcin.a. Maina funcioneaz ca generator. La mersul n gol al mainii n nfurarea rotorului se induce o tensiune electromotoare Eo pe fiecare cale de curent, egal cu teniunea UAO care se poate msura la bornele mainii. Dac maina funcioneaz n sarcin debitnd un curent IA, tensiunea electromotoare indus E va diferi fa de Eo, ca urmare a reaciei indusului. Dar i tensiunea UA la bornele mainii va diferi fa de tensiunea electromotoare E, datorit cderilor ohmice de tensiune n circuitul indusului.Figura 5. Modul de asociere a sensurilor pozitive pentru tensiuni i cureni la un generator de c.c.

O relaie ntre E, UA i IA se poate scrie considernd circuitul mainii-generator din fig.5 (cu sensurile pozitive conform regulii de asociere la circuitele generatoare) i aplicnd legea induciei electromagnetice unui contur plecnd de la borna B care se nchide prin nfurarea indusului, a polilor auxiliari i eventual nfaurarea de compensaie, apoi de la borna A prin aer, pe o linie a tensiunii la borne, pn la borna B de plecare:RAIA + UP + UA = En care RA nsumeaz rezistena total a circuitului (rezistena nfurrii indusului, a nfurrii polilor auxiliari i a nfurrii de compensaie), iar UP este cderea de tensiune n contactul perie-colector.Relaia de mai sus reprezint ecuaia de funcionare a mainii de curent continuu n regim de generator.Dac reacia transversal a indusului este practic compensat, se poate conidera i 0 atunci E Eo, iar ecuaia de funcionare se simplific, dup nglobarea lui Up, n cderea ohmic de tensiune RAIA, adic: RAIA+ UA = Eocu:

.

b. Maina funcioneaz ca motor.

Se consider c maina este conectat la bornele A, B ale unei reele de curent continuu, absorbind curentul IA prin circuitul indusului, iar nfurarea de excitaie este alimentat separat (fig.5.1)Figura 5.1. Modul de asociere a sensurilor pozitive pentru tensiuni i cureni la un motor de c.c.Conductoarele nfurrii rotorului fiind strbtute de curent i aflndu-se n cmpul polilor de excitaie, asupra rotorului se va exercita un cuplu electromagnetic de valoare:

care va pune n micare indusul n sensul dat de vectorul jxB. Micarea este accelerat pn n momentul n care cuplul electromagnetic este egalat de cuplul total rezistent, apoi micarea devine uniform cu viteza n. Seciunile nfurrii indusului rotindu-se n cmpul polilor de excitaie, n spirele respective se induc tensiuni electromotoare, pe o cale de curent rezultnd o tensiune electromotoare de valoare: .

Ecuaia de funcionare a mainii mergnd ca motor se scrie considernd circuitul din figura 5.1(cu sensurile pozitive conform regulii de asociere la circuitele receptoare) i aplicnd legea induciei electromagnetice unui contur care ncepe de la borna A, strbate spirele nfurrii rotorului, ale nfurrii polilor auxiliari i nfurrii de compensaie, ajunge la borna B i se nchide apoi prin aer la borna A, pe o linie a tensiunii la borne

RAIA + UP - UA = Esau incluznd pe Up n cderea de tensiune RAIA i ordonnd termenii:

UA=RAIA-EVI. GENERATORUL DE CURENT CONTINUUMaina de curent continuu funcioneaz n regim de generator , n sensul ca primete energie mecanic pe la arbore i debiteaz energie electric pe la bornele indusului. Din punct de vedere al modului de alimentare a nfurrii de excitaie distingem mai multe tipuri de generatoare de curent continuu:

a. Generatoare cu excitaie separat, caz n care nfurarea de excitaie este alimentat de la o surs separat;

b. Generatoare cu autoexcitaie, cnd nfurarea de excitaie este alimentat de bornele nfurrii rotorului(indusului);Acestea din urm se mpart n : generatoare derivaie, generatoare serie, generatoare cu excitaie mixt. Mrimile ce caracterizeaz funcionarea unui generator de curent continuu sunt: curentul de excitaie, Ie, turaia n, tensiunea electromotoare Ue , tensiunea la borne Ub i curentul n indus IA.

Pentru funcionarea unui generator de curent continuu sunt importante urmtoarele caracteristici:

- caracteristica de mers n gol, Ue = f(Ie), pentru IA = 0 i turaie n constant; reprezint dependena ntre tensiunea la bornele indusului i curentul de excitaie, cnd circuitul indusului este deschis i rotorul antrenat din exterior la turaie nominal. Fig.6

- caracteristica de mers n sarcin, Ub = f(Ie), pentru valoare dat a curentului IA n indus i turaie n constant; se ridic pentru rezistena de sarcin Rs = const. i la turaie nominal constant. Se regleaza curentul de excitaie n acelai sens notnd perechile de valori ale funciei: U b = f ( Ie ) / I = ct, n = n n - caracteristica extern, Ub = f(IA), pentru valoare dat curentului de excitaie Ie sau valoare dat a rezistenei Re a circuitului de excitaie i turaie n constant;U b = f ( I ) / Ie = ct = IeN, n = n n Fig.6.1- caracteristica de reglaj, Ie = f(IA), pentru tensiune la borne Ub dat i valoare constant a turaiei n. Arat n ce sens i cu ct anume trebuie variat curentul de excitaie pentru ca, atunci cnd curentul de sarcin I variaz tensiunea U la bornele generatorului s rmn constant. Reprezint dependena dintre curentul de excitaie si curentul de sarcin exprimat de relaia :

I e = f ( I ) / U b = U n = ct., n = n n= ct

VI.1.PRINCIPIUL DE FUNCIONARE AL GENERATORULUI DE CURENT CONTINUUMaina de curent continuu este folosit ndeosebi ca motor electric datorit caracteristicilor mecanice avantajoase pe care le are. Ea poate funciona i ca generator electric sau ca frn electromagnetic. Principial funcionarea ca generator a mainii de curent continuu poate fi explicat cu ajutorul schemei din figura de mai jos.

Fig.6.2

Se consider o spir ce se poate roti (acionat mecanic din exterior) ntr-un cmp magnetic constant produs de nite electromagnei alimentai n curent continuu sau de nite magnei permaneni (cazul din figur). Se tie c n spir se induce o tensiune electromotoare variabil sinusoidal n timp:

cu valoarea efectiv

Ue = BS/= 2 f B S / = 4.44 f B S Fig.6.3

Forma de variaie n timp a tensiunii electromotoare este reprezentat n figur cu linie ntrerupt pentru 0 = 0.

n scopul redresrii acestei tensiuni sinusoidale capetele spirei mobile se conecteaz la dou segmente, 1 i 2, ale unui inel colector. n cazul nostru latura spirei aflat sub polul nord este conectat la segmentul 1 al inelului colector iar latura aflat sub polul sud este conectat la segmentul 2 al inelului colector.

Tensiunea este culeas cu ajutorul unor perii colectoare i se alimenteaz cu aceast tensiune o sarcin (rezisten, consumator de curent continuu). Pentru cazul nostru segmentul de inel 1 este n contact cu peria 1 iar segmentul de inel 2 este sub peria colectoare 2. Atunci cnd latura spirei conetat la segmentul 1 iese de sub polul nord i intr sub polul sud segmentul 1 al inelului colector iese i el de sub peria 1 i intr sub peria 2. n felul acesta la peria 1 este totdeauna conectat latura aflat sub polul nord iar la peria 2 este permanent conectat latura spirei aflat sub polul sud. Ca atare peria 2 a sistemului din figur se comport ca borna pozitiv a unui generator iar peria 1 este borna negativ a generatorului, sensul de circulaie al curentului (determinat cu regula minii drepte) fiind cel din figur.

nfurarea generatorului care produce cmpul magnetic inductor, numit nurare de excitaie, este situat n stator i este alimentat n curent continuu. Cmpul magnetic inductor statoric poate fi produs i cu ajutorul unor magnei permaneni. nfurarea de excitaie a mainii de curent continuu poate fi alimentat n mai multe feluri: de la surse exterioare de curent continuu, cnd se zice c avem excitaie separat, sau chiar de la bornele generatorului de curent continuu, cnd se zice c avem generator cu autoexcitaie. n ultimul caz nfurarea de excitaie poate fi conectat n paralel, n serie sau mixt fa de nfurarea rotoric.

nfurarea rotoric a generatorului de curent continuu, numit indusul mainii, n care se induce tensiunea electromotoare este o nfurare special de curent continuu care se conecteaz la un colector prevzut cu mai multe segmente de inel izolate ntre ele. Rolul colectorului este acela de a redresa mecanic tensiunea electromotoare indus n rotor i de a furniza n exterior o tensiune constant (curent continuu).

Mrimile nominale ale mainii de curent continuu sunt:

regimul de funcionare (generator sau motor)

puterea nominal; la generatoare este puterea electric disponibil la borne iar la

motoare este este puterea mecanic la arbore, n kW,

curentul la bornele principale (n circuitul exterior), n A,

tensiunea la borne, n V,

turaia nominal, n rot/min,

tensiunea i curentul de excitaie n regim nominal pentru maina cu excitaie separat,

serviciul nominal i gradul de protecie

Generatoarele de curent continuu pot fi: cu excitaie separat, cu excitaie n derivaie

(paralel), cu excitaie n serie sau cu excitaie mixt n funcie de modul de conectare al nfurrii de excitaie f de nfurarea indusului

Relaiile de baz pentru generatoarele de curent continuu sunt:

pentru tensiunea electromotoare

E = kE n pentru cuplul electromagnetic

M = kM Ia tensiunea la bornele generatorului

U = E Ra Ia

unde kE i kM sunt constante constructive, este fluxul magnetic rezultant al mainii, Ia este curentul indusului, Ra rezistena indusului, iar n este turaia mainii.VI.2. CLASIFICAREA GENERATOARELOR Dup modul de conectare a excitaiei:a) Generatorul cu excitaie separat la care nfurarea de excitaie este alimentat de la o surs separat

b) generatoare cu autoexcitaie

- generatorul cu excitaie derivaie

- generatorul de c.c. cu excitaie serie

VII. MOTORUL DE CURENT CONTINUU

Mainile electrice de curent continuu ca i cele de curent alternativ sunt reversibile , putnd funciona ca generatoare sau ca motoare dup cum sunt antrenate sau antreneaz mecanisme .

Att la generatoare ct i la motoare, dup felul excitaiei distingem : maini cu excitaie derivaie ( paralel ) , serie sau mixt ( compound ) .

Motoarele cu excitaie derivaie alimentate de la o surs de tensiune constant sau avnd numai nfurarea de excitaie la tensiune constant , iar indusul alimentat de la o surs de tensiune variabil ( motoare cu excitaia alimentat separat ) sunt folosite la acionarea mainilor unelte grele ; n comparaie cu motoarele asincrone , ele permit reglajul turaiei n limite largi i n mod continuu . Regimurile lor tranzitorii de pornire , frnare i inversare a sensului de rotaie au durat relativ scurt , iar caracteristica de vitez este dur ( rigid , adic viteza se modific puin cnd variaz cuplul de sarcin ) .

Motoarele cu excitaie serie sunt folosite n traciunea electric , la acionarea tramvaielor , troleibuzelor , electrocarelor , la demararea motoarelor autovehiculelor i la unele macarale telescopice . Ele au caracteristic mecanic moale ( viteza scade mult la creterea cuplului de sarcin ) , au cuplu mare la pornire , suport mai bine suprasarcinile i nu sunt sensibile la cderile mari de tensiune .

Motoarele cu excitaie mixt se utilizeaz la acionrile mecanismelor cu regim variabil , cu numr mare de conectri i frnare dinamic la oprire . Caracteristicile lor sunt intermediare n raport cu cele ale motoarelor derivaie i serie .

VII.I. CARACTERISTICILE DE FUNCIONARE ALE MOTOARELOR DE CURENT CONTINUU

Unele proprieti importante , specifice regimurilor de funcionare ale diverselor tiuri de motoare electrice , sunt coninute n expreiile analitice sau reprezentrile grafice ale caracteristicilor naturale sau artificiale de funcionare. Dintre cele mai importante caracteristici se menioneaz : caracteristica cuplu-vitez ( caracteristic mecanic ) , caracteristica vitez curent i caracteristica randament- sarcin .

Regimurile elctromecanice permanente de funcionare ale motoarelor de curent continuu sunt determinate de ecuaiile de mai jos i se refer la tensiunea la borne , tensiunea electromotoare de rotaie , cuplul electromagnetic , echilibrul cuplurilor rotorice i fluxul magnetic principal :

Cuplul rezistent Mr care se opune micrii de rotaie a rotorului include cuplul de sarcin al mecanismului antrenat, cuplul datorat frecrilor n lagre, de ventilaie i cel corespunztor pierderilor n fierul rotorului. El trebuie dat n general grafic sau analitic ca funcie de viteza de rotaie . Pentru simplificare se consider uneori cazul particular cnd cuplul rezistent este un parametru independent de turaie .

Fluxul magnetic este o funcie neliniar a curenilor din nfurrile mainii . Dac se consider compensat reacia indusului , prin efectul polilor auxiliari i a unor nfurri de compensaie, fluxul se poate aproxima ca fiind egal cu cel inductor 0, adic o funcie dependent numai de curentul de excitaie ( caracteristica de magnetizare a mainii ) .

Prin rezolvarea celor cinci ecuaii de mai sus se pot determina mrimile E,I,,M, ce caracterizeaz regimul permanent . VII.2 PRINCIPIUL DE FUNCIONARE AL MOTORULUI DE CURENT CONTINUU

Figura 7.2

Pentru a explica funcionarea motorului de curent continuu i pentru a pune n eviden reversibilitatea mainii de curent continuu vom relua figura explicativ a funcionrii mainii de curent continuu n regim de generator. Se nlocuiete sarcina (rezistena/consumatorul) alimentat de generator cu o surs de curent continuu avnd polul + conectat la polul + al generatorului. Sursa va debita prin spira rotoric un curent electric avnd sens opus curentului pe care l debita maina n regim de generator. Pe figur am indicat sensul acestui curent prin nite sgei-bloc. Asupra laturii spirei aflat sub polul nord va aciona o for electromagnetic: F = B Ia l ,avnd sensul indicat n figur, iar asupra laturii aflat sub polul sud va aciona o for egal i de sens contrar. B este inducia cmpului magnetic, l este lungimea laturii spirei aflat n cmp magnetic iar Ia este curentul din spira rotoric. Ca urmare asupra spirei va aciona un cuplu electromagnetic:

M = F d = B ( l d ) Ia= B S Ia = Ia care va roti spira n sensul de rotaie pe care l avea maina n regim de generator.

n practic motoarele de curent continuu au n rotor o nfurare de curent continuu cu mai multe spire astfel c n expresia cuplului electromagnetic mai intervine numrul de spire i ali coeficieni ce depind de construcia mainii:

M = kM Ia

Se remarc i de aceast dat rolul de redresor mecanic al colectorului (inel format din dou segmente) astfel c totdeauna sensul curentului prin spira/spirele de sub polul nord va fi acelai, deci i sensul de aciune al cuplului electromagnetic este acelai. S-au notat cu indicele prim mrimile corespunztoare regimului de motor al mainii de curent continuu. n regim de motor sensul curentului rotoric Ia este opus fa de sensul curentului Ia debitat de generatorul de curent continuu.

Trebuie menionat fapul c n spira ce se rotete n cmpul magnetic produs de nfurarea de excitaie de pe stator se va induce i n acest caz o tensiune electromotoare a crei expresie este aceeai ca la generator, iar sensul ei este de asemenea acelai cu cel de la generator, deci invers sensului curentului absorbit de motor:

E = BS/= B S / = ( 2 n / 60 ) / = kE n Deoarece valoarea acestei tensiuni electromotoare a mainii de curent continuu este mai mic dect valoarea tensiunii de alimentare maina va absorbi un curent electric i va funciona n regim de motor electric. Coeficientul constructiv kE este n practic mai complex datorit construciei efective a mainii; rotorul are o nfurare de construcie special conectat la lamelele unui colector pe care alunec nite perii colectoare prin intermediul crora se alimenteaz cu curent continuu nfurarea rotoric numit i n acest caz indusul motorului de curent continuu.

Cmpul magnetic inductor este produs de bobine situate pe polii statorici ai motorului; acestea constituie nfurarea de excitaie a motorului de curent continuu. Alimentarea nfurrii de excitaie a motorului de curent continuu se poate face n mai multe feluri:

de la o surs de curent continuu separat; motor cu excitaie separat,

de la bornele motorului, nfurarea de excitaie fiind conectat n paralel cu nfurarea principal (indusul, nfurarea rotoric); motor cu excitaie derivaie,

de la bornele motorului, nfurarea de excitaie fiind conectat n serie cu nfurarea principal (indusul, nfurarea rotoric); motor cu excitaie serie,

de la bornele motorului, nfurarea de excitaie avnd dou poriuni, una conectat n paralel cu nfurarea principal (indusul, nfurarea rotoric) iar cealalt conectat n serie cu indusul; motor cu excitaie mixt.

Schemele de conexiuni ale nfurrii de excitaie sunt aceleai ca la generatorul de curent continuu.

VII.3.CARACTERISTICILE MOTOARELOR DE CURENT CONTINUU

Schema electric echivalent a unui motor de curent continuu este ca aceea prezentat n figura de mai jos.

Figura 7.3

n aceast schem Ra reprezint rezistena nfurrii rotorice ( a indusului ) a motorului de curent continuu, U este tensiunea de alimentare a motorului iar Ia este curentul absorbit de motor (curentul principal din indusul motorului ). E reprezint tensiunea electromotoare indus n nfurarea rotoric, aceasta are sens opus curentului rotoric.

Ex este nfurarea de excitaie a motorului alimentat cu teniunea Ue iar Ie este curentul absorbit de nfurarea de excitaie.

Scriind teorema a II-a a lui Kirchhoff pentru circuitul indusului avem:

-E = Ra Ia U

de unde:

Ia =

La pornire, cnd turaia motorului este nul, tensiunea electromotoare E indus n nfurarea rotoric este nul i ca urmare, curentul absorbit de motor este foarte mare, el poate fi de 6...20 de ori mai mare dect curentul nominal. Prin urmare este necesar reducerea acestuia cu ajutorul unui reostat de pornire nseriat cu circuitul rotoric. Curentul de pornire al motorului va fi:

Valoarea turaiei motorului de curent continuu se poate exprima astfel:

Aceast expreie ne arat care sunt factorii ce influeneaz turaia motorului de curent continuu.

Cele dou tipuri principale de motoare de curent continuu, cu excitaie derivatie i cu excitaie serie au comportament diferit la funcionarea n sarcin, motiv pentru care vor fi fianalizate separat.

a) Caracteristica vitezei n functie de curentul de excitaie, n(Ie), pentru teniune la borne Ub data i cuplu rezistent Mr nul, denumit i caracteristica vitezei la mersul n gol, indic posibilitatea de reglaj a turaiei acestui tip de motor prin modificarea fluxului inductor. Variaia rezistenei reostatului de cmp Rc, de la valoarea zero ctre o valoare maxim admisibil, impus de turaia maxim admisibil a mainii sau a instalaiei, face ca turaia s creasc.b) Caracteristica vitezei n funcie de curentul absorbit la mersul n sarcin, n(I), pentru valori date ale tensiunii la borne Ub i curentului de excitaie Iec) Caracteristica mecanic este dependent turaiei n funcie de cuplul rezistent la ax,

n(Mr), pentru valori date ale tensiunii la borne Ub i curentului de excitaie Ie. Cuplul de pornire, care este proporional cu curentul de pornire, este de 5..6 ori cuplul nominal; prin urmare panta caracteristicii mecanice n(Mr).d) Caracteristicile de funcionare propriu-zise reprezinta dependentele turaiei n, ale cuplului M la ax i randamentului n functie de puterea utila P2, pentru tensiune la borne Ub i curent de excitaie Ie date.Motorul de curent continuu cu excitaie n derivaie sau separat are o caracteristic mecanic n(M) rigid deoarece fluxul magnetic de excitaie este constant (teniunea Ue este constant). Aceste motoare se folosesc n acionri electrice unde turaia este practic constant independent de sarcin (cuplul M). Regalarea turaiei la aceste motoare se poate face prin modificarea tensiunii U de alimentare sau prin modificarea curentului de excitaie (deci a fluxului de excitaie ). Din expreia turaiei n se observ c la o eventual funcionare n gol a motorului, cnd M = 0, dac fluxul de excitaie scade turaia motorului poate crete foarte mult.

Se prezint n figura de mai jos caracteristica mecanic a motorului de curent continuu cu excitaie derivaie sau separat (cazul a) precum i caracteristicile mecanice la modificarea tensiunii (cazul b) i la modificarea curenului de excitaie (cazul c).

Fig.7.4Se observ c turaia se poate modifica n limite largi prin modificarea tensiunii de alimentare (cazul b) dar este necesar o surs de curent continuu cu teniune reglabil.

Prin modificarea curentului de excitaie turaia se modific, dar nu n limite prea largi. Se folosesc n practica acionrilor electrice isteme cs combin cele dou principii de modificare ale turaiei.

Motorul de curent continuu cu excitaie serie are o caracteristic mecanic de forma celei prezentate n figura de mai jos. Fig.7.5

Caracteristica mecanic are o form de variaie supl, favorabil sistemelor de traciune electric. Astfel, se observ c la o cretere accidental a cuplului rezistent, cnd intervine inerent o micorare a turaiei motorului (cnd maina urc o pant, de exemplu) cuplul dezvoltat de motor crete pn ce va egala cuplul mecanic rezistent. Aceast caracteristic este extrem de util la mainile de ridicat sau la mainile de extracie. Este important de menionat faptul c motorul cu excitaie serie nu poate funciona n gol , adic fr s antreneze mecanic un utilaj care s aib un cuplu nrezistent. Dac valoarea cuplului scade foarte mult turaia motorului crete la valori foarte mari, indmiibile. De aceea pentru a limita turaia motorului la o valoare nmax este necesar ca valoarea cuplului s nu scad sub o valoare minm Mmin.

Turaia motorului cu excitaie serie se poate regla prin modificarea tensiunii de alimentare sau prin modificarea curentului de excitaie.

Motorul de curent continuu cu excitaie mixt are dou nfurri de excitaie: una conectat n derivaie (paralel) i alta conectat n serie. De regul nfurarea serie este cuplat magnetic adiional rezultnd astfel caracteristici mecanice de form intermediar ntre cele ale motorului derivaie i serie. Asemenea motoare se folosesc n traciunea electric, de exemplu la troleibuze. La aceste motoare se poate modifica uor turaia prin reglarea curentului de excitaie.

Motorul cu excitaie compund

n functie de sensul solenaiilor de excitaie, serie s i derivatie d , fluxurile asociate pot fi adiionale, respectiv difereniale. n funcie de ponderea acestora n fluxul inductor total, motorul cu excitaie compund poate avea caracteristici diferite, n raport cu motoarele de tip derivaie, respectiv serie.VII.4. PORNIREA MOTOARELOR DE CURENT CONTINUU

Problemele generale privind limitarea curenilor i a cuplurilor de pornire se pun i n cazul motoarelor de curent continuu. Menionm trei preocedee de pornire : prin conectare direct , cu reostat de pornire i prin reducerea tensiunii de alimentare .

a. Pornirea prin conectare direct se poate foloi numai la motoare de mic putere

construite n mod special astfel nct curentul de pornire s nu depeasc valori de ordinul Ip = 5In. Motoarele de curent continuu uzuale, mai ales cele de mare putere, au rezistena intern foarte mic . Astfel pentru un motor de 100 kW rezistena inern este de ordinul 5% Un/In. La pornire ( cnd turaia i tensiunea electromotoare sunt nule ) dac se conecteaz indusul direct la reea ( la motoarele cu excitaia derivaie i mixt dup conectarea prealabil a circuitului de excitaie ) rezult un curent de pornire de pn la 20 In , care solicit periile, bobinajul i arborele, la nclzire , respectiv la fore i cupluri electrodinamice inadmiibil de mari ; la colector poate aprea focul circular , iar reeaua de alimentare este i ea afectat de un oc ce poate fi duntor, n lipsa unei protecii adecvate . De aceea pornirea prin conectare direct nu se folosete n mod uzual .b. Pornirea cu reostat este metoda cea mai rspndit . Reostatul de pornire ,

metalic, rcit n aer sau ulei , este conectat n serie pentru a reduce curentul de pornire la valori de ordinul . El este divizat n cteva trepte care sunt comutate automat sau manual pe msur ce scade curentul , ca urmare a apariiei i a creterii tensiunii contraelectromotoare de rotaie .

n figura 7.6. sunt reprezentate caracteristicile artificiale la pornirea cu reostat n dou trepte , i , pentru care s-a ales Ipmax = 2In , iar Ipmin = 1,1 In .

Fig. 7.6c. Pornirea prin reducerea tensiunii de alimentare se folosete la unele instalaii

de mare putere , mai ales n cazurile cnd sunt necesare porniri dese i cnd reostatul de pornire este voluminos i produce pierderi de energie nsemnate. Pentru reducerea tensiunii de alimentare a indusului ( nu i a inductorului ) se folosesc : maini subvoltoare supravoltoare conectate n serie , divizarea tensiunii de la baterii de acumularoare sau grup special motor generator .VII.5. REGLAREA VITEZEI N ACIONRILE CU MOTOARE DE CURENT CONTINUUReglajul reostatic presupune introducerea unei rezistene suplimentare, Rp, n serie cu nfurarea indusului. Pentru a putea compara ntre ele metodele de reglare a turaiei se utilizeaz urmtorii indici: game de reglaj, domeniul, caracterul i indicele economic al reglajului.Dei teoretic poate prezenta o gam infinit, totui pentru micorarea pierderilor pe reostatul Rp, valorile acesteia sunt limitate la trei, maximum cinci. Domeniul reglajului este monozonal, toate caracteristicile artificiale reostatice fiind plasate sub caracteristica mecanic natural. Caracterul reglajului care este continuu sau n trepte, n funcie de tipul reostatului utilizat. Indicele economic este favorabil din punct de vedere al investiiilor (reostatul este relativ ieftin), dar nefavorabil din punct de vedere al pierderilor.

Reglarea turaiei cu ajutorul tensiunii de alimentare, n cazul creia maina este alimentat de la o surs de curent continuu, a crei tensiune este reglabil. Modificarea valorii tensiunii de alimentare a motorului conduce la modificarea turaiei de mers n gol ideal i implicit a turaiei. Gama de reglaj are valori importante, de ordinul zecilor i din motive de saturaie, valorii tensiunii de alimentare sunt inferioare tensiunii nominale, ceea ce determin caracterul monozonal al reglajului. Reglajul cu ajutorul tensiunii este n general continuu, iar metoda nu implic apariia unor pierderi suplimentare, dar neceit investiii deosebite.

Reglarea turaiei prin modificarea fluxului se realizeaz cu ajutorul reostatului suplimentar Rc, din circuitul nfurrii de excitaie.Aceast metod prezint urmtoarele particulariti: gama de reglaj are valori mici, domeniul este monozonal, caracterul este continuu sau n trepte, n funcie de tipul reostatului utilizat, indicele economic este favorabil din ambele puncte de vedere, ntruct se lucreaz n circuite de cureni mici.

VII.6. FRNAREA MOTOARELOR DE CURENT CONTINUU CU EXCITAIE DERIVAIE

O main de curent continuu funcioneaz n regim de frn atunci cnd dezvolt un cuplu negativ, opus micrii. n cazul motoarelor cu excitaie derivaie se disting urmtoarele metode de frnare: frnare recuperativ, dinamic, contracurent.

Frnarea recuperativ este o metod avantajoas din punct de vedere al bilanului energetic ntruct permite recuperarea energiei, ns nu permite oprirea mainii, ci aigur doar o limitare a turaiei.

Frnarea dinamic se realizeaz prin decuplarea indusului de la reea i se cupleaz nfurarea indusului pe o rezisten de frnare Rf, care este reglabil, ceea ce permite modificarea corespunztoare a cuplului de frnare. Maina primete energie mecanic de la masele n micare i energie electric pe la bornele nfurrii de excitaie. Energia electric obinut, dup acoperirea pierderilor din motor, este diipat pe rezistena de frnare.

Frnarea contracurent presupune parcurgerea urmtoarelor etape: se decupleaz indusul de la reea, se introduce, n serie cu aceast nfurare, o rezisten de frnare Rf, se recupleaz indusul astfel nct polaritatea tensiunii de alimentare s fie invers fa de cea iniial. Prin acest mod de frnare maina primete att energie electric din reea, pe la bornele ambelor nfurri, ct i energie mecanic de la masele n micare. ntreaga energie rezultat, dup acoperirea pierderilor din motor se diipeaz pe rezistena de frnare. Maina are deci un bilan energetic nefavorabil. Aceast metod permite obinerea unor cupluri de frnare importante chiar i la turaie nul.VIII. BILANUL ENERGETIC AL MAINII DE CURENT CONTINUU

A) Maina funcioneaz ca generator. Motorul primar transmite la arborele generatorului de curent continuu puterea mecanic:

P1 = M1 (,

n care:

M1 - este cuplul activ transmis de motorul primar, care determin i sensul de rotaie;

( - viteza unghiular de rotaie; = 2(n/60.

Generatorul, presupus cu excitaie separat, primete de la o surs puterea electric

Pex = Uex Iex,

necesar producerii cmpului principal de excitaie, putere care se consum sub form de pierderi Joule n nfurarea polilor de excitaie. Dac generatorul este autoexcitat, pierderile de excitaie sunt suportate de motorul primar.

Din puterea mecanic primit de la motorul primar, o mic parte se consum sub forma pierderilor, la mersul n gol (PM+V i PFe), iar restul constituie puterea electromagnetic P, care, privit dinspre motorul primar, poate fi scris:

P = - M (,

n care, M este cuplul electromagnetic al mainii (cu semnul minus fiindc este rezistent la arbore, maina fiind n regim de generator).

.

Prin urmare, privit dinspre receptor, puterea electro-magnetic este o putere electric, adic ea evideniaz transformarea puterii mecanice n putere electric, trans-formare care definete un generator electric. Din aceast putere, cea mai mare parte i anume:

P2 = UAIA,

se transmite, pe la borne, receptorului i reprezint puterea electric util, iar restul acoper pierderile Joule la contactul perie-colector ((Up IA) i n nfurrile nseriate n circuitul indusului (). n figura 8 este redat bilanul energetic al generatorului de curent continuu.

ntruct:

P1 = P + PM+V + PFe,

se poate scrie i o relaie corespunztoare pentru cupluri, la turaie constant:

M1 = - M + Mm + MFe,

n care:

Mm este cuplul corespunztor frecrilor i pierde-rilor de ventilaie;

MFe este cuplul corespunztor pierderilor n fier.

Figura 8. Bilanul puterilor generatorului de c.c. cu excitaie separat.B)

Maina funcioneaz ca motor. n acest caz maina absoarbe de la reeaua electric de alimentare puterea electric:

P1 = UA IA

Presupunem c maina are excitaie separat, prin ur-mare, primete de la o surs oarecare (eventual chiar de la reea) puterea electric necesar excitaiei.

Din puterea electric primit pe la borne, de la reea, apoi prin perii n indus, o mic parte se consum sub form de pierderi Joule n contactul perii-colector ((UpIA) i n nfurarea rotorului, a polilor auxiliari, eventual, n nfurarea de compensaie (). Restul reprezint puterea electromagnetic P, respectiv puterea electric ce se transform n putere mecanic, prin intermediul cmpului electromagnetic din motor. Prin urmare:.

Din aceast putere P, la arborele motorului se va dezvolta numai puterea mecanic util P2, care se obine scznd din puterea electromagnetic pierderile mecanice i de ventilaie i pierderile n fier, respectiv: P2 = P PM+V PFe.

n baza relaiilor de mai sus, n figura 8.1 s-a reprezentat bilanul puterilor motorului de curent continuu. Dac motorul antreneaz un mecanism care opune la arborele mainii un cuplu rezistent Mr, cuplul electromagnetic M, dezvoltat de motor, trebuie s fie mai mare dect cuplul rezistent, ntruct el trebuie s acopere i cuplurile corespunztoare frecrilor, ventilaiei i pierderilor n fier.

La turaie constant se poate scrie:

M = Mr + Mm +MFe.

Figura 8.1. Bilanul puterilor motorului de c.c.

BIBLIOGRAFIE1. BL, C. ,,Maini electrice, Bucureti, E.D.P., 1982

2. DORDEA, T. ,,Maini electrice, Bucureti, E.D.P., 1980

3. FRANSUA, A., MGUREANU, R.,,Maini i acionri electrice-ndrumar de laborator, Bucureti,I.P.B, 1982

4. SORAN, I. F.,Acionri electrice,Litografia I.P.B.1990

5. TUNSOIU, Gh.,SERACIN, E.,SAAL, C. Acionri electrice, Bucureti, E.D.P., 19826. CIOC, I., NICA, C., Proiectarea masinilor electrice, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti 1994.7. NICOLAIDE, A., Masini electrice. Teorie. Proiectare, Editura Scrisul Romanesc, Craiova 1975.A1

A2

F1

F2

A1

A2

A1

A2

A1

A2

B1

B2

B1

B2

C2

C2

C1

C1

a)

b)

c)

d)

Ra

Ie

Ia

Ue

U

_

+

F

+

-

surs

E

Ex

P1=M1

P=E0IA=M

P2=UAIA

UexIex

RexI2ex

PM+V

PFe

RAI2A

UpIA

P2=Mr

P= - EIA= M

P1=UAIA

UexIex

RexI2ex

PM+V

PFe

RAI2A

UpIA

O

nmax

Mn

Mmin

Mmax

n

MM

nn

U=const.

Ie=const.

Caracteristicile mecanice

ale motorului cu excitaie

derivaie sau separat la

modificarea excitaiei

Caracteristicile mecanice

ale motorului cu excitaie

derivaie sau separat la

modificarea tensiunii

Caracteristica mecanic

a motorului cu excitaie

derivaie sau separat

c

b

a

O

O

n

n

n

Mn

M

M

O

M

EMBED PBrush

Fig.5. 4

EMBED PBrush

EMBED PBrush

EMBED PBrush

EMBED PBrush

BL, C. ,,Maini electrice, Bucureti, E.D.P., 1982

NICOLAIDE, A., Masini electrice. Teorie. Proiectare, Editura Scrisul Romanesc, Craiova 1975.

NICOLAIDE, A., Masini electrice. Teorie. Proiectare, Editura Scrisul Romanesc, Craiova 1975.

FRANSUA, A., MGUREANU, R.,,Maini i acionri electrice-ndrumar de laborator, Bucureti,I.P.B, 1982

CIOC, I., NICA, C., Proiectarea masinilor electrice, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti 1994.

NICOLAIDE, A., Masini electrice. Teorie. Proiectare, Editura Scrisul Romanesc, Craiova 1975.

DORDEA, T. ,,Maini electrice, Bucureti, E.D.P., 1980

TUNSOIU, Gh.,SERACIN, E.,SAAL, C. Acionri electrice, Bucureti, E.D.P., 1982

TUNSOIU, Gh.,SERACIN, E.,SAAL, C. Acionri electrice, Bucureti, E.D.P., 1982

CIOC, I., NICA, C., Proiectarea masinilor electrice, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti 1994.

SORAN, I. F.,Acionri electrice,Litografia I.P.B.1990

PAGE 8

_1178106727.unknown

_1202296968.unknown

_1202297387.unknown

_1202297932.unknown

_1202297839.unknown

_1202296997.unknown

_1178130239.unknown

_1201513550.unknown

_1201514578.unknown

_1201513373.unknown

_1178130285.unknown

_1178130020.unknown

_1178130106.unknown

_1178129918.unknown

_1134307464.unknown

_1134554773.unknown

_1134885773.bin

_1134555321.unknown

_1134554409.unknown

_1036967566.unknown

_1131904430.unknown

_1131904499.unknown

_1036969652.unknown

_1036969776.unknown

_1036966956.unknown

_1036967204.unknown

_980682713.doc