REGIMURILE TRANZITORIIALE MAŞINII DE CURENTCONTINUU

Pornirea motoarelor de curent continuu

Regimul tranzitoriu la pornire

Motorul cu excitaţie separată.

iE

uE

ΨAE

iA uA

ΨE

Rp

Se consideră excitaţia cuplată ,curentul de excitaţie este constant

Φ=Φ⋅=⋅=ΨpckIM eEAEAE

Φ⋅⋅++⋅= cpdt

diLiRu AAAAA

ω

AAAE icipC ⋅Φ⋅=⋅Ψ⋅=

rCCdtdpJ −=ω

Viteza unghiulară mecanicăpω=Ω

Cuplarea directa la retea

( )EAEAAA

A IMULsRI ⋅⋅−⋅+= ω1

( )ATssARAU

LsRUI

AA

AA ⋅+

=⋅+

=1

1

−

−== ATt

eARAUiA 1

La pornire ω = 0

( )α+ss1

−− te αα 11

205max ÷≅≈uU

Ii A

AN

A∆∆∆∆

Pornirea motoarelor electrice de cc.

Ap

Ap R

IUR −=

max

Dezavantajul cuplării directe la reţea:- şocul de curent foarte mare 5 …20 x IN

colectorul nu rezista decât la 2.5 x INlimitarea şocului de curent

- creşterea necontrolată a vitezei de rotaţie.

Metode de pornire - rezistenţa de pornire- reducerea tensiunii de alimentare

Pornire cu rezistenţa înseriată în circuitul rotorului

Valoarea rezistenţei

Np II 5.22max L≤

Pornirea motoarelor electrice de cc.

( )2Φ⋅

+⋅−Φ⋅=Ω

Φ⋅=

cpRARrC

cU

crCI

A

A

Curentul şi turaţia la sfârşitul procesului tranzitoriu

IA/IN

Ipmax1 2I0max

Ω0

3

I0max curentul de sarcină maximla care se poate scurtcircuitarezistenţa Rp fără a depăşicurentul maxim de pornire.

Pornirea motoarelor electrice de cc.Soluţia: modificarea în trepte a rezistenţei de pornire

Numărul treptelor şi valoarea treptelor de rezistenţă se determinăastfel încât curentul să varieze între două valori Ipmax si Ipmin > IN

1 Ipmin

IA/IN

Ipmax2

Ω0

3

Ω3

Ω

Ω1

Ω2

0

( )( )Φ⋅

+⋅−Ω=Ω

cRRI pAp 1min'

01

( )( )Φ⋅

+⋅−Ω=Ω

cRRI pAp 2max'

01

A

pA

pA

pAII

RRR

RRRR

p

p 3

2

1min

max+

==++

= L

A

pZA

Z

p

p

RRR

II +

=

min

max

Pornirea motoarelor electrice de cc.Dimensionarea treptelor de rezistenţă

Np II 5.22max L≤- se alege

- se calculează Ap

Ap R

IUR −=

max

- se alege numărul de trepte Z

- se calculează Z

A

pZA

p

p

RRR

II +

=

min

max

ppZ RR =

- se verificăΦ⋅

≥cCI r

p *05.1min

- se modifică Z

- se calculează treptele A

X

p

ppX R

II

R ⋅

−

= 1

min

max

Pornirea motoarelor electrice de cc.Pornirea prin reducerea tensiunii de alimentare

Valoarea minimă a tensiunii maxmin pAA IRU ⋅= ( ) ANA UU *2.01.0min L=

Creşterea tensiunii de la UAmin la UAN - în trepte- continuu

Ω2

1 Ipmin

IA/IN

Ipmax2

Ω0

3

ΩZ

Ω

Ω10

Foarte multe trepte de

tensiune:

( )minmax ppAA IIRU −⋅=∆

minAA UU ≤∆

Pornirea motoarelor electrice de cc.Modificarea continuă a tensiunii pentru a menţine curentul constant

1

IA/IN

Ipmax2

Ω0

3

ΩZ

Ω

0

Modificarea vitezei de rotaţie

Modificarea vitezei de rotaţie

( )2Φ⋅⋅−Φ⋅=Ω

Φ⋅=

cRrC

cUcrCI

AA

A

ΨE

iE

uE

ΨAE

iA uA

Φ⋅=Ψ⋅ cp AE

Modificarea vitezei de rotatie

∆Ω−Ω=Φ⋅⋅

−Φ⋅∆−

=Ω '0C

IRCUU p

Motoare cu excitaţie separată şi derivaţie

0.5

Ω2

IA/IN

∆Ω

1

Ω0

1.5

Ω1

Ω

U

0

UN

Modificarea tensiunii de alimentare

P2

P1

P2

P1

Bilanţul energetic la reducerea tensiunii de alimentareSe presupune cuplul rezistent constant

pb = pb

pFe > pFe

pM > pM

P2 > P2

P1 > P1

η ≅ η

Modificarea tensiunii de alimentare

∆Imax

∆uA

IA0

IA

Ω

Ω1Ω2

0

∆Ω

Ω0’

Motorul cu excitatie mixta

∆Imax

∆uA

Ω

Ω1

Ω2

∆Ω

IA00Motorul cu excitatie serie

IA

Caracteristicile statice

Modificarea rezistenţei rotoriceBilanţul energetic la creşterea rezistenţei rotorice.

Se presupune tensiunea sursei constantă,şi cuplul rezistent constant.

pR

P2

P1

P2

P1

pb = pb

pFe > pFe

pM > pM

P2 > P2

P1 = P1

η > η

Modificarea rezistenţei rotorice( )( ) ⇑

Φ⋅∆+⋅=⇓

∆+= 2c

RRJTRR

LT AAM

AA

AA

Curentul revine la valoarea iniţială.Turaţia se modifică ,acceleraţia unghiulară este diferităde zero în timpul procesului.

∆Ω

∆Imax

∆RA

IA0

IA

ΩΩ1

Ω2

0

Valoarea minimă acurentului este pozitivă

Şocul de curent esteredus.Variaţia în timp acurentului estela fel caîn cazul modificăriitensiunii de alimentare.

Modificarea rezistenţei rotorice

∆Imax

∆RA

IA0

IA

Ω

Ω1

Ω2

0

∆Ω

Ω0’

Motorul cu excitaţie mixtă

∆Imax

∆RA

Ω

Ω1

Ω2

∆Ω

IA00Motorul cu excitaţie serie

IA

Modificarea fluxului

∆Ω

∆Imax

∆uE

IA0

IA

Ω

Ω1

Ω’0

0

∆iA

Modificarea fluxuluiBilanţul energetic la scăderea fluxului.

P2

P1

P2

P1

η < η

pb < pb

pFe > pFe

pM < pM

P2 < P2

P1 < P1

Se presupune tensiunea sursei constantă şi cuplul rezistent constant.

Modificarea fluxului

∆Imax

∆uE

IA0

IA

Ω

Ω1Ω2

0

∆Ω

Ω0’

Motorul cu excitaţie mixtă

∆iA

∆Imax

∆Φ

IA0

IA

Ω

Ω1

Ω2

0

∆Ω

Motorul cu excitaţie mixtă

∆iA

Ω0’

Şuntarea excitaţiei serieReducerea tensiunii de excitaţie

Frânarea maşinilor de curentcontinuu

Metode de frânare

Scop reducerea vitezei, menţinerea vitezei

Rezultate oprirea utilajului, funcţionare la viteză

mai redusă, funcţionare la viteză

constantă.

Metode de frânare

FRÂNAREA

în regim de generator,energia cinetică

este transformată în maşina înenergie electrică şi disponibilă la borne

în regim de motor,maşina primeşte şienergie electrică şienergie cinetica

în funcţie decirculaţia

energiei electrice

Metode de frânare

Regim de generator independent; energia

electrică este consumatăîn rezistenţe. Frânarereostatică saudinamică

cuplat la sursa; energiaelectrică esterecuperată. Frânare curecuperare

Regim de motor energia electrică

consumată vadetermina micşorareaenergiei cinetice autilajului. Frânareprin contra-conectare

Posibilităţi de realizare

Frânare cu recuperareSe foloseşte pentru micşorarea şi limitarea vitezei;

Nu se modifică schema de conexiune a maşinii din regim de motor;

Reţeaua (sursa) de alimentare a maşinii trebuie să primeascăaceastă energie electrică.

Frânarea cu recuperare are locla viteza mai mare decât vitezaideală de mers în gol;

IF

Φ E uE

iE

ΦSuA

iA

U E

( )F

EcEE

FAA

IcCIRRUcIRU

⋅Φ⋅=⋅+=

Ω⋅Φ⋅+⋅=

Ecuaţiile în regim staţionar

Frânare cu recuperareΩ

Ω0’

IA

GeneratorMotor

Maşina cu excitaţie derivaţie

ΩΩ0

’

IA

GeneratorMotor

Maşina cu excitaţie mixtă.

Deci în acest regim nu pot lucra maşinile cu excitaţie mixtă;excitaţiile serie suplimentare se deconectează sau se scurtcircuitează;

Viteza ideală de mers în gol se poate modifica prin metode cunoscute;- modificarea tensiunii sursei,- modificarea fluxului.

Viteza în regim de frânare se poate modifica şi prin rezistenţeinseriate în circuitul rotoric

Frânare cu recuperareiF

ΦE

Maşina cu excitaţie serie

ui

ue

Rc

ΦEui

ue

Maşina cu excitaţie serie .

Ω0’

Motor

Ω

IA

Generator

La maşina cu excitaţie seriese modifică schema de conexiunea maşinii din regim de motor;

Excitaţie rămâne conectată !

In timpul modificării schemeimaşina nu dezvoltă cuplu

Se foloseşte la viteze mari.

Frânare dinamică sau reostaticăCircuitul rotoric al maşinii se decupleazăde la reţeaua (sursa) de alimentare şi labornele sale se conectează un reostat defrânare.

⊕

RFiF

ΦEui

ue

Rc

Θ

Maşina cu excitaţie derivaţie

F

EcE

FFA

IcCIRRU

cIRR

⋅Φ⋅=⋅+=

Ω⋅Φ⋅+⋅+=)()(0Energia electrică dată de maşină

se transforma în energie termicăîn maşină şi în reostatul de frânare.

Toate tipurile de maşini se transformăprin schimbarea conexiunilor îngeneratoare cu excitaţii separate.

Frânare dinamică sau reostatică

)(

)(

FA

iFi

FFA

RRcI

IcRR

+Ω⋅Φ⋅

−=

Φ⋅+

−=Ω

Valoarea curentului iniţial de frânare depinde de:-valoarea iniţiala a vitezei,-valoarea rezistenţei de frânare.

Expresia caracteristicii defrânare:

Cuplul de frânare se modifică prin schimbarea valorii rezistenţei.

IFi

AGenerator

ΩΩ 0

’

IA

Motor

Maşina cu excitaţie derivaţie

Frânare dinamică sau reostatică

IFi

A

ΩΩ 0

’

I A

Generator

Motor

Maşina cu excitaţie mixtă .

A

Maşina cu excitaţie serie

IFi

Motor

Ω

I A

Generator

IFmax IFmin

RF1

RF2

RA

IA

Ω

Ω2

Ω

Ω1

z

F

F

A

F

AF

F

II

RR

RIcR

=

−Ω⋅Φ⋅=

min

max1

max1

Frânare prin contraconectareSe inversează sensul curentului prin indus,iar excitaţie rămâne neschimbată;

Se fac modificări în schema de conexiuni;Se înseriază cu rotorul reostatul de frânare;

ΦEu

i

ue

Rc

Θ

⊕

RFRc

ΦΕ

ui

ueΘ

⊕

Motorul cu excitaţie derivaţie

( )

( )Φ⋅

⋅++−=Ω

⋅Φ⋅=Ω⋅Φ⋅+⋅+=−

cIRRU

IcCcIRRU

FFA

F

FFA

Frânare prin contraconectare

C

B A

IpIFi

'0

Ω

IA

Generator

Ω

Motor

Masina cu excitatie derivatie

'0

Ω−

RAA

FFz

Z

F

F

AFz

AF

AF

F

RIUR

II

RRRR

RIcUR

−=

=

++

−Ω⋅Φ⋅+=

max

min

max1

max1

AFFi RR

cUI+

Ω⋅Φ⋅+=

La motorul cu excitatie derivaţie se scurtcircuitează excitaţia serie

Frânare prin contraconectare

C

B A

IpIFi IA

Generator

Ω

Motor

Maşina cu excitaţie serie

( )

( )FAE

FFA

FAE

FAEFFA

IMpIRRU

IMpCIMpIRRU

⋅⋅⋅++

−=Ω

⋅⋅=

Ω⋅⋅⋅+⋅+=−2

iF

ΦE

Maşina cu excitaţie serie

ui

ue

RF

ΦEui

ue

Frânarea la cuplu rezistent constant

- Se modifică tensiunea la bornele motorului sau se conecteazăîn serie cu circuitul rotoric al maşinii un reostat reglabil.

- La modificarea în trepte ale tensiunii sau rezistenţei se producmodificări ale curentului în timp dar cuplul nu se modifică decinici valoarea staţionară a curentului.

C

B

A

IA

Ω Motor

C

B

A

IA

Ω

Frânarea la cuplu rezistent constant

Maşina cu excitaţie serie

C

B

A

IA

Ω

Motor

Se modifică reostat reglabil conectatîn serie cu circuitul rotoric al maşinii .

Reostatul se modificăîntre : RF1 (contra conectare)si 0.

La motorul cu excitaţie mixtăse poate modifica şi tensiuneade alimentare.