Download pdf - Constructia masini de curent continuu

7/30/2019 Constructia masini de curent continuu

1/20

Argument

ntre primele aplicaii ale fenomenului induciei electromagnetice,

descoperit n 1831 de Faraday, se afla maina de curent continuu, respectivdispozitivul de conversie electromecanic a energiei, funcionnd peprincipiul electromagnetic.Generatorul de curent electric pulsatoriu, inventat de Ritchie n 1833,marcheaz inventarea ntr-o form primar a colectorului. Se succed apoidezvoltri legate i de numele unor inventatori cum ar fi:

Utilizarea polilor de comutaie dateaz din anul 1885, perioada carencheie practic configurarea mainii de curent continuu n structura n care

aceasta se realizeaz i astzi. Dezvoltrile din ultima vreme sunt legate deperfecionarea funcionrii n regimuri dinamice i n condiiile alimentariiprin convertoare statice, a cror tensiune de ieire nu este perfect continua.Regimul de motor a fost i este din ce n ce mai preponderent n utilizareamainilor de curent continuu, ca urmare a posibilitii reglrii comode i nlimite largi a turaiei.

4


2/20

Capitolul 1 Generaliti privind maina de curent continuu

O main de curent continuu normal este format dintr-o parte fixdenumit stator i o parte mobil numit rotor (ca orice main rotativ), iar

cmpul ei magnetic principal este produs cu ajutorul unui curent deconducie denumit curent de excitaie, care parcurge o nfurare special(destinat producerii cmpului magnetic principal) numit nfurare deexcitaie amplasat, de regul, n statorul mainii. Mai rare sunt cazurile (lamaini de puteri mici sau maini speciale) cnd cmpul magnetic principaleste produs cu ajutorul magneilor permaneni. Acetia au ns dezavantajulc mbtrnesc i fluxul magnetic scade n timp, sunt sensibili la vibraii(i pot pierde total magnetismul la vibraii mari) i nu exist posibilitateareglrii cmpului magnetic din main.

n general, mainile de c.c. sunt heteropolare (cu mai multe perechide poli) la care polii magnetici de polaritate nord (N) alterneaz cu cei de

polaritate sud (S), dar sunt i maini de c.c. homopolare cu o singurpereche de poli i cu tensiunea la borne riguros constant (n cazul n careturaia i cmpul magnetic sunt constante).

Dup felul n care sursa de alimentare a nfurrii de excitaie esteexterioar mainii, sau este nsi maina de c.c., mprirea mainilor dec.c. se poate face n dou grupe mari : maini cu excitaia separat(independent), respectiv maini cu autoexcitaie. La mainile cu excitaiaseparat alimentarea nfurrii de excitaie n c.c. se face de la o sursseparat (independent) de main, iar n cazul autoexcitaiei nfurarea deexcitaie se leag cu nfurarea rotoric (principal) a mainii dup oanumit schem. n funcie de aceast schem avem :

a)- maini de c.c. cu excitaia serie cnd nfurarea de excitaie seleag n serie cu nfurarea rotoric (principal) a mainii, deci eava fi strbtut de ntregul curent de sarcin al mainii, deci este onfurare de curent ( cu spire puine, cu seciunea mare aconductorului, rezistena ohmic relativ mic, comparabil cu cea a

nfurrii rotorice) ;b)- maini de c.c. cu excitaia n paralel sau n derivaie, la carenfurarea de excitaie se leag n paralel (derivaie) cu cea rotoric,deci ea va prelua ntreaga tensiune de la bornele principale alemainii, deci ea este o nfurare de tensiune (cu spire multe,seciunea conductorului mic, rezistena ohmic mare, n generalmult mai mare dect cea a nfurrii rotorice) ;c)- maini cu excitaie compund, care cuprind de fapt dou nfurride excitaie : una care se leag n serie cu circuitul rotoric al mainii

i alta care se leag n derivaie cu rotorul;

5


3/20

d)- maini cu excitaia mixt , care cuprind dou sau mai multe nfurri,dintre care cel puin una se alimenteaz de la o surs exterioar mainii, iarcelelalte n sistem serie i/sau derivaie.n figura 1 sunt prezentate toate cele cinci variante pentru excitaiile

mainii de c.c. i schemele de legare a acestor nfurri.

Este posibil deci ca o mainde c.c. s posede mai multenfurri de excitaie, iarfiecare pol de excitaie almainii va poseda, la rndulsu, cte o bobin cecorespunde fiecrui tip deexcitaie. Bobinele unui tipde excitaie de pe toi poliiau aceeai construcie

(dimensiuni geometrice,numr de spire, seciunea conductoarelor, etc),doar sensul lor de bobinare este invers de la un pol la altul pentru a forma osuccesiune corespunztoare a polilor magnetici de excitaie ai mainii (N1

S1 N2 S2 etc). Toate bobinele de pe toi polii de excitaie, se leagntre ele n serie (pentru c trebuie s fie parcurse de acelai curent deexcitaie) i formeaz o nfurare de excitaie corespunztoare : serie,derivaie etc.

n afar de nfurrile de excitaie i nfurarea rotoric despre care dejas-a menionat, o main de c.c. mai poate poseda o nfurare decompensaie i nfurarea polilor auxiliari, care se leag n serie cunfurarea rotoric a mainii dar despre a cror utilitate se va vorbi n

paragrafele urmtoare.n ceea ce privete marcarea bornelor acestor nfurri, aceasta se facedup cum urmeaz :

-- pentru nfurarea rotoric se folosete litera A (adic A1 pentruborna de nceput a nfurrii i A2 pentru borna de sfrit a aceleiai

nfurri);-- pentru nfurarea polilor auxiliari se folosete litera B;-- pentru nfurarea de compensaie se folosete litera C;-- pentru nfurarea de excitaie serie se folosete litera D;-- pentru nfurarea de excitaie derivaie se folosete litera E;-- pentru nfurarea de excitaie separat se folosete litera F.

Notaiile menionate apar deja n cadrul schemelor din figura 6.1.n privina mrimilor principale normalizate pentru mainile de c.c. avem:a) tensiunea la borne :

-- pentru generatoare : 115; 230; 460 [V];-- pentru motoare :110; 220; 440 [V];

6

Fig. 1 Tipurile de nfurri de excitaie,schemele de legare i notaiile lor


4/20

pentru generatoare folosite la traciune electric : 250; 660; 825; 1320;1650; 2640; 3300 [V].

b) turaiile nominale ale mainilor de c.c. corespund cu cele ale mainile dec.a. pentru frecvena de 50 [Hz] i acelai numr al perechilor de poli.

Pentru maina de c.c. cu destinaie special ( nave, aviaie, etc) mrimilenominale se stabilesc prin norme speciale.

7


5/20

Capitolul II Elementele constructive ale mainii de curent continuu

O main de c.c. este format dintr-o parte fix sau statoric i oparte mobil sau rotoric. Din partea statoric fac parte urmtoarele

elemente constructive : carcasa, polii de excitaie i polii auxiliari, sistemulde perii portperii, cutia de borne , scuturile sau capacele laterale. n partearotoric sunt cuprinse : miezul feromagnetic rotoric eventual i butuculrotoric), nfurarea rotoric, colectorul i paletele ventilatorului.

n continuare sunt prezentate pe rnd elementele amintite anterior.a) Carcasa mainii de c.c. are form cilindric i se execut din oel turnatsau oel sudat dup roluire. Oelul din care se execut carcasa trebuie s

posede bune

calitimagneticepentru c eaface parte dincircuitulmagnetic

principal almainii ianumereprezint

jugul sustatoric 5, aa

cum se arat n figura 2 a. De aici i necesitatea ca seciunea sa s fiedimensionat n mod corespunztor; carcasa este mai lung dect polul deexcitaie pentru c ea ndeplinete i rolul de protector mecanic al mainii.

La capete, cilindrul carcasei este prelucrat n sistem prag iadncitur pentru fixarea scuturilor laterale, iar la partea inferioar, decilindrul carcasei se sudeaz ( sau se toarn simultan cu carcas) tlpile

pentru fixarea mainii de placa de fundaie.b) Polii principali sunt cei cu ajutorul crora se produce n main cmpulprincipal de excitaie. Un pol principal este format din corpul (miezul)polului (notat cu 1 n figura 2 b) pe care se monteaz de fapt nfurarea deexcitaie ( notat cu 3 n figura 2 a i cu 4,5 n figura 2 b) i piesa polar(notat cu 2 n figura 2 a), care are un profil ce urmrete pe o distanoarecare periferia cilindrului rotoric (notat cu 7 n figura 2 a). La maini de

puteri mari miezul polului i talpa polar se execut ca piese separate, iar lamaini mici i chiar mijlocii polul principal se execut dintr-o bucat.

Uneori polul principal se execut masiv prin turnare (miezul polului + piesapolar), dar adesea se execut din tole de oel de 1,,2 [mm] prin tanare

8

Fig .2 Unele componente constructive statorice ale mainii de c.c .


6/20

( pentru c tehnologia de execuie este mai uoar). ntregul pachet de toleal polului se strnge cu ajutorul unornituri ale cror capete, gurite conic,se rsfrng cu ajutorul unor dornuri

cnd se preseaz ntregul pachet detole (operaiunea aceasta se numetebercluire); niturile sunt notate cu 1 nfigura 2 a i cu 2 n figura 2 c. Pemiezul polului se monteaz bobinelenfurrilor de excitaie ( n figura 2 bi c se vd dou bobine de excitaiefcnd parte din dou nfurridistincte, de exemplu, o nfurare de

tip serie i una de tip derivaie); ele reazem pe cornul piesei polare (notatcu 6 n figura 2 c). Dup montarea bobinelor, ntregul pol se prinde deinteriorul carcasei cu ajutorul unor uruburi (notate cu 6 n figura 2 a i 3 nfigura 2 b) al cror cap hexagonal apare ngropat n bosajele practicate nexteriorul carcasei ( operaia de ataare a polilor de carcas se numeteampolare). Bobinele unui pol de excitaie se execut din conductoare decupru izolate (de seciune rotund pentru maini mici i dreptunghiular

pentru maini mari) pe abloane avnd forma polilor, sau pe carcaseizolatoare care apoi se mbrac pe miezul polului.

c) Polii auxiliari au rolul de a

produce un anumit cmp magneticcu ajutorul cruia se realizeazmbuntirea comutaiei la mainade c.c. Profilul acestora, care estedat n figura 3, se deosebete net decel al polilor principali. Seformeaz dintr-un miez masiv, daruneori se execut i din tole, au oform paralelipipedic cu un vrf

concentrator al liniilor cmpuluimagnetic. nfurarea poluluiauxiliar se leag n serie cu circuitul

rotoric (principal) al mainii; ea este deci o nfurare de curent i de aceease execut din bar de cupru (izolat) ndoit pe cant. Cum polul auxiliarnu posed piese polare, atunci fixarea nfurrii polului pe miez se face cu

ajutorul unor bride ce se sudeaz sau se fixeazprin uruburi de miezul polului (nsprentrefierul mainii).

Prinderea polilor auxiliari de carcas se face nacelai mod ca la polii principali, iar

9

Fig. 2 c O alt perspectiv a unuipol de excitaie cu nfurrile sale

Fig. 3 Modelul unui pol auxiliar cunfurarea sa

Fig.4Model de circuit magneticstatoric realizat din tole


7/20

poziionarea lor se face exact n axa neutr (interpolar) a mainii. Bobinelepolilor auxiliari se leag ntre ele n serie formnd ceea ce senumete nfurarea polilor auxiliari , care la rndul su se leag n serie cunfurarea rotoric; legtura aceasta de serie se face uneori n interiorul

mainii astfel nct la cutia de borne apar numai dou borne provenite de lacele dou nfurri, alteori ns fiecare nfurare i are bornele salescoase la cutia de borne cu notaiile corespunztoare (vezi paragrafulanterior). n orice caz rezistena ohmic a nfurrii polilor auxiliari areacelai ordin de mrime cu cea a nfurrii rotorice, respectiv cu cea anfurrii de excitaie serie.

Unele maini de c.c. lucreaz ntr-un regim cu variaii mari alecurentului de sarcin (de exemplu,n cazul mainilor alimentate de lamutatoare), atunci poriunea lor de circuit magnetic statoric se realizeaz nntregime din tole, aa cum se arat n figura 4, care se obin prin tanare,n care apar i polii principali. Aceti poli n-au pies polar, dar nterminaiile lor dinspre ntrefier sun prevzute crestturi n care seamplaseaz aa-numita nfurare de compensaie, care se leag, deasemenea, n serie cu nfurarea rotoric a mainii (deci este tot onfurare de curent). ntregul circuit rotoric se asambleaz n acest caz prinstrngerea pachetului de tole ntre dou flane masive (ce au aproximativacelai profil ca i o tol obinuit) cu ajutorul unor tirani ce traverseazgurile 1 ale pachetului de tole; uneori aceast consolidare se face prinexecutarea unor cordoane de sudur la exteriorul pachetului de tole cnd

acesta este strns prin presare. Bobinele nfurrilor de excitaie seintroduc pe miezul polilor principali (dinspre interiorul statorului) i serigidizeaz n mod convenabil, iar n final se realizeaz amplasarea polilorauxiliari n axele neutre (poziiile 2 din figura 4).d) Rotorul propriu-zis al mainii se refer la miezul magnetic rotoric,

nfurarea rotoric i arborele mainii;vederea sa general exterioar este datn figura 5. Miezul rotoric este formatdin tole de oel silicios de 0.5 mm i

apare sub forma unui cilindru de unanumit diametru. Tolele se izoleazntre ele (cu hrtie electrotehnic, lacurispeciale, sau prin oxidarea suprafeteitolei n bi speciale cu acid azotic) nvederea reducerii pierderilor n fier( prin cureni turbionari), avnd n

vedere c n elementele nfurrii rotorice, t.e.m. Indus este alternativ.Tolele rotorice au (spre exteriorul lor) executate unele crestturi , astfel

nct periferia exterioar a cilindrului rotoric apare sub forma unoralternane de crestturi (ancoe) i dini rotorici; profilele acestora au unele

10

Fig. 5 Vederea exterioar

genral a rotorului mainii dec.c.


8/20

forme specifice, care permit montarea nfurrii rotorice i fixarea(rigidizarea) acesteia. n figura 6 se dau formele tolelor i crestturilorrotorice.mpachetarea tolelor rotorice pe axul mainii se face dup o nut de pan

(pentru c fixarea ntregului pachet de tole rotorice pe arbore se face prinpan, notat cu 1 n figura 7) i dup ablonulcrestturilor rotorice (notate cu 2 n figura 7), astfel nct toate crestturiletolelor s formeze o cresttur rotoric n care s fie posibil montareanfurrii rotorice.

Crestturile rotorice pot avea diverse profile :-- crestturi deschise (prevzute eventual la partea superioar cu profile ncoad de rndunic), n astfel de crestturi se poate monta o nfurare

prefabricat (secii rotorice ablonate);-- crestturi seminchise cu istmul crestturii (notat cu 1 n figura 6);uneori acest istm este destul de ngust i nu permite montarea laturii secieirotorice dect prin introducerea a cte unui singur conductor n cresttur(manoper mare de montare, n general nu sunt posibiliti de automatizarea execuiei nfurrii); tipul acesta de cresttur se folosete mai ales lamaini cu turaii mari la care se produc fore centrifuge importante cenecesit rigidizri mai deosebite ale nfurrii rotorice n cresttur;-- crestturi nchise (nu au istm de cresttur) se folosesc mai ales lamaini cu turaii mari de puteri relativ mici la care conductorul nfurrii

are seciune mic i rotund ( deci uor manevrabil); montarea nfurrii ncresttur se face prin esere.n legtur cu pachetul de tole rotorice mai trebuie menionat c la mainimari ( care au diametre rotorice mari) pachetul tolelor se realizeaz dinsegmente de tol (vezi figura 6), croite astfel din foi de tabl electrotehnic(silicioas) nct pierderile la tanare s fie minime.Aproape totdeauna n jugul rotoric se execut canale axiale pentru o rciremai bun a rotorului i aceste canale se formeaz pin suprapunerea gurilorexecutate n timpul tanrii tolelor (vezi figura 6).

Lungimea pachetului de tole rotorice depete cu 2,,5 mm (la fiecarecapt) lungimea polilor de excitaie astfel nct s se reduc la minimum

11

Fig. 6. Profile de tole rotorice, segmente de tole, crestturi (ancoe) i dini rotorici


9/20

variaiile reluctanei circuitului magnetic al mainii n timpul funcionriiacesteia cnd se pot produce unele mici deplasri axiale ale rotorului. Lamaini mari tolele jugului rotoric nu se fixeaz direct de arborele rotoruluici de un butuc rotoric executat de regul din oel care ns nu trebuie s

aib proprieti magnetice deosebite (asta n vederea economisirii tableisilicioase, butucul rotoric fiind de fapt un suport mecanic pentru tolelerotorice).e) nfurarea rotoric se execut de regul n dou straturi i elementulconstructiv de baz al nfurrii este secia rotoric aa cum apare

prefabricat din sw spire n figura 7 a cu

laturile de ducere 1 i laturi dentoarcere 2.

Spirele unei secii rotorice sunt izolate ntre ele, iar mnunchiul laturilor deducere i de ntoarcere se izoleaz apoi n ntregime i se introduce ntr-ocresttur rotoric aa cum se arat n figura 7 b. Faptul c nfurarea seexecut n dou straturi impune montarea laturilor de ducere ale unei secii

peste laturile de ntoarcere ale unei alte secii, ntre ele aezndu-se o

izolaie corespunztoare : acest fel de montare apare bine n eviden nfigura 7 c. Rigidizarea nfurrilor n crestturi se face, de regul, cu

12

Fig. 7. Modele de nfurri rotorice n dou straturi i felul de montare alseciilor rotorice n crestturile rotorului

Fig. 8 Model pentru rigidizarea capetelor

frontale ale seciilor rotorice i ale laturilor

lor prin bandaje cu srm de oel n zone cu

tole retrase

Fig .9 Principiul instalaiei debandajare


10/20

ajutorul unor pene ce se monteaz la partea superioar a crestturilor(mpnarea se face prin profile n coad de rndunic); penele se executdin material electroizolant (lemn fiert n ulei de transformator, material

plastic cu rigiditatea dielectric corespunztoare).

Uneori rigidizarea nfurrii rotorice prin simpla mpnare nu estesuficient (cazul rotoarelor lungi i/sau cu turaii mari) i atunci serealizeaz din loc n loc, n lungul rotorului, unele bandaje de consolidareaa cum se poate observa din figura 8.n zonele rotorice n care semonteaz bandajul, diametrul exterior al tolelor este ceva mai mic (zone cutole retrase). Bandajarea se face cu o instalaie special figura 9 cares permit ca ntinderea srmei de oel (=1,,2 mm) s se realizeze cu oanumit for. ntregul bandaj se izoleaz fa de tolele rotorice (pentru anu le scurtcircuita) cu anumite materiale izolante (straturi de cartonelectrotehnic, etc), iar dup terminarea operaiei de bandajare propriu-zisel se cositorete din loc n loc cu ajutorul unor eclise de tabl subire. O

bandajare corespunztoare se realizeaz i pentru capetele frontale alenfurrii rotorice (vezi figura 6.8) astfel nct n timpul funcionriimainii ele s nu fie rsfrnte spre exterior (datorit forelor centrifuge)ceea ce ar produce distrugerea izolaiei lor.n figura 7 a se observ cele dou straturi din cadrul unei nfurrirotorice; la partea superioar a crestturii se realizeaz mpnarea cu penecu profil n coad de rndunic.f) Colectorul are aspectul unui corp cilindric - figura 10 a format din

plcue tronconice din cupru tare tras la rece (uneori este cupru n aliaj cuargint), numite lamele de colector. Lamelele se monteaz una lng altaformnd butucul cilindric al colectorului; ele sunt izolate ntre ele i fa demas cu micanit.

Colectorul este n fond un redresor mecanic, care are rolul de a transformat.e.m. alternativ din seciile rotorice ntr-o tensiune continu (de fapt este otensiune pulsatorie la care ns amplitudinea pulsaiilor este foarte mic).Dup forma lamelelor de colector se disting dou tipuri de colectoare :-- cu lamel de colector n coad de rndunic , ca n figura 10 b;

13

Fig. 10. Modele de colectoare la maini de c.c.


11/20

-- cu lamel de colector n H , ca n figura 10 c.Profilul unei lamele de colector ncoad de rndunic este dat nfigura 11, n care se noteaz : 1

este corpul lamelei de colector; 2este profilul in coad derndunic al lamelei de colector;3 este steguleul lamelei; 4 estecresttura steguleului; 5 este faa

superioar a lamelei, care prin alturare cu alte lamele formeaz suprafaaexterioar a colectorului (vezi 1 din figura 10 a) peste care alunec periilede crbune ale mainii. La colectoarele n coad de rndunic coroanalamelelor se izoleaz att fa de butuc ct i fa de conurile de strngere(notate cu 3 n figura 10 b) prin conurile (manetele), respectiv cilindrii demicanit; strngerea axial pe butucul colectorului se face prin piulieolandeze sau buloane de strngere ( notate cu 2 n figura 10 a). Dacdiferena dintre diametrul rotorului ( la nivelul capetelor frontale alenfurrii rotorice) i cel al colectorului (la nivelul steguleelor ) nu este

prea mare , atunci capetele seciilor rotorice se introduc direct n crestturasteguleului lamelei i se cositoresc acolo, iar dac diferena dintre celedou diametre este mare atunci se utilizeaz prelungitoarele de stegule(notate cu 5 n figura 10 b), care la un capt se racordeaz (prin cositorire)cu captul seciilor rotorice, iar cellalt capt se introduce n cresttura

steguleului lamelei i se fixeaz acolo tot prin cositorire.La colectoarele n H strngerea lamelelor se face prin inele de fretare lacald (la temperatura de 180,,200 C0 ) peste dou inele izolatoare (notatecu 2 n figura 10 c). Canalele practicate n coroana lamelelor (notate cu 3 nfigura 10 c) se umplu apoi cu o mas format din fulgi de azbest i adezivi.Colectoarele n H au o execuie mai simpl i sunt mai ieftine, dar lamaini mari se prefer colectoarele n coad de rndunic pentru cacestea permit verificarea strngerilor butuculului colectorului n timpulexploatrii mainii.

Butucul colectorului se fixeaz de arborele mainii prin pan.

g) Periile, portperiile, colierul de susinere formeaz setul de piese cuajutorul crora se realizeaz legtura dintre partea rotoric (mobil) amainii i partea sa fix, respectiv circuitele exterioare ale mainii. Schieleacestor piese sunt date n figura 12.

14

Fig. 11 O lamel de collector cu

profil n coad de rndunic


12/20

n timpul funcionrii mainii, pe suprafaa exterioar a colectorului freacmai multe perii, fiecare perie putnd fi format din mai muli crbuni

realizai din grafit simplu sau grafit metalizat; n figura 12 b se aratansamblul unei perii format dintr-un crbune, iar n figura 12 c este artatansamblul unei perii cu doi crbuni. Crbunii periilor se monteaz n nite

piese metalice, denumite teaca crbunelui, care este de o form

paralelipipedic i care permite crbunelui s culiseze n interiorul su,prelund eventualele denivelri mici ale suprafeei exterioare alecolectorului sau pur i simplu prin uzura sa s avanseze spre colector. nfigura 12 b crbunele este notat cu 1,teaca crbunelui cu 2 i tot la fel senoteaz n figura 12 c. Teaca crbunelui (sau tecile crbunilor) este (sunt)solidar(e) cu colierul periei (notat cu 3 n ambele figuri), care se fixeazde braele (notate cu 4 n figurile 12 a i d) denumite portperie; parteametalic a acestui bra se izoleaz fa de colierul periei (notat cu 7 nfigura 12 d).Tot n ansamblul periei trebuie evideniate nite elemente elastice (lameleelastice sau arcuri elicoidale combinate cu lamele de presare) notate cu 5 nfigura 12 b i c. Cu ajutorul lor se realizeaz presarea crbunelui pesuprafaa exterioar a colectorului. Aceast presare trebuie s se realizezecu o anumit for ( se verific dinamometric fora produs de ansamblulelementului elastic); aceast for nu trebuie s fie prea mare pentru c ea

poate produce o uzur rapid a crbunelui i eventual chiar poate formarizuri pe suprafaa exterioar a colectorului (dac crbunele periei estefoarte dur) i deci poate astfel conduce la nrutirea suprafeei de contactdintre crbunele periei i suprafaa colectorului; fora de presare nu trebuie

ns fie nici prea mic pentru c atunci crete rezistent de contact dintrecrbune i colector, iar aceasta mrete efectul Joule ( 2IRp ) ce se produce,

15

Fig. 12 Modele de perii, portperii i coliere desusinere


13/20

respectiv se supranclzete ntregul ansamblu perie (crbune) colector,provocnd simultan declirea elementelor elastice ale periei cu care sepreseaz crbunii, scntei la colector cu toate consecinele ce decurg deaici.

La ansamblul periei mai trebuie remarcate legturile flexibile (realizate dinconductorul de cupru liat) dintre crbunii periei i borna periei ( ce poate fide plus (+) sau de minus (-)); ele se noteaz cu 6 n figura 12 b i c. n fine,ntregul ansamblu de perii i portperii se monteaz pe nite piese metalicede diverse modele notate cu 7 n figura12 a i d numite coliere desusinere ce se fixeaz, de regul, de scutul (capacul) lateral al mainiidinspre colector. Colierul se fixeaz de scutul lateral astfel nct el s poatfi rotit (cu un anumit unghi) modificnd poziia ntregului ansamblu de

perii pe suprafaa exterioar a colectorului, deci n final modificnd poziiaperiilor n raport cu axa polilor principali (respectiv n raport cu axa neutr)ai mainii.O ultim precizare : toate periile de plus (+) se leag n paralel ntre eleformnd astfel borna principal de plus (+) a mainii de c.c., tot la fel i

periile de minus (-) legate n paralel ntre ele vor conduce la bornaprincipal de minus (-).h) Cutia de borne reprezint de fapt o cutie metalic de dimensiunicorespunztoare, montat n exteriorul carcasei mainii. n aceast cutie acrei schi schem este dat n figura 13, se monteaz pe o plac izolanttoate bornele de legtur ale nfurrilor mainii cu exteriorul sau ntre ele.

Cutia de borne din figura 13 cuprinde 6 borne de legtur avnd n vederec sunt evideniate, ca exemplu,numai : circuitul rotoric (principal)al mainii prin bornele 3-6; circuitulde excitaie derivaie prin bornele4-5; circuitul de excitaie serie prin

bornele 1-2. Dac se consider infurarea polilor auxiliarirespectiv nfurarea de

compensaie, atunci cutia de borneva poseda 10 borne. ncadrareanfurrilor mainii de c.c. n cele :

de curent, respectiv cele de tensiune cu precizarea ordinelor de mrimeale rezistenelor lor ohmice s-a fcut n paragraful precedent i ele nu vor fireluate aici, dar n cazul unei maini de c.c. cu excitaia compund pot existadou tipuri de montaje ale nfurrilor de excitaie :-- montaj adiional, caz n care cmpurile produse de cele dou nfurride excitaie (serie i derivaie) au acelai sens, iar cmpul magnetic

rezultant de excitaie se obine prin sumarea celor dou cmpuri pariale;

16

Fig.13 Model cutie de borne la omain de c.c.


14/20

-- montaj diferenial, caz n care cmpurile produse de cele dou nfurride excitaie (serie i derivaie) au sensuri opuse, iar cmpul magneticrezultant de excitaie este egal cu diferena cmpurilor pariale produse decele dou excitaii.

De asemenea, la o main de c.c. cu excitaia compund poate aveapreponderen n producerea cmpului una sau cealalt dintre nfurri deexcitaie, de aceea se poate spune despre o astfel de main de c.c. c eaeste cu excitaia preponderent derivaie sau serie.La o main de c.c. cu excitaie mixt se pune, de asemenea, problemamontajului adiional sau diferenial, cu preponderena unei anumitenfurri.n ceea ce privete execuia legturilor la cutia de borne, nu sunt nici un felde probleme dac se cunoate schema legturilor pentru maina respectivaa cum este ea dat, de exemplu, n figura 6.13, sau se dau notaiilestandard ale bornelor din cutia de borne (vezi paragraful 6.1). n activitatea

practic ns, apar situaii n care nu se cunoate nici schema mainii i nicinotaiile standard ale bornelor nu sunt date i atunci se pune problemaidentificrii circuitelor mainii n vederea realizrii unor legturi corecte.Cum se poate proceda ntr-o astfel de situaie ?S admitem c cutia de borne a mainii de c.c. are doar 6 borne i trebuieidentificate cele 3 circuite ale mainii : circuitul rotoric i cele dounfurri de excitaie, deci ne vom putea referi la cutia de borne din figura13. Metodologia de lucru va fi urmtoarea :

1) Se execut schia cutiei de borne i se numeroteaz ntr-un felconvenabil bornele 1,,6;2) Se stabilete continuitatea circuitelor ntre bornele respective : deexemplu, borna notata cu 1 cu care dintre celelalte 5 borne are continuitatede circuit ?Aceasta se poate face cu un aparat cu care se poate executa acest lucru , deexemplu un megaohmetru : un palpator al aparatului atinge borna 1, iar cucellalt palpator se ating pe rnd (ntr-o ordine oarecare) celelalte borne 2,,6; dac aparatul arat (sau n orice caz o rezisten foarte mare , de

ordinul M ) rezult c borna 1 i cealalt born palpat nu au ocontinuitate de circuit; dac ns indicaia aparatului este zero ( sau ovaloare oarecare rezonabil pentru circuitul respectiv ca ordin de mrime)atunci se admite c ntre borna 1 i borna dat exist o continuitate decircuit. Se reia apoi operaiunea pn se precizeaz bornele tuturorcircuitelor mainii.Astfel, s admitem c dup operaiunea de stabilire a continuitiicircuitelor mainii, se asociaz urmtoarele borne ale mainii : 1-2, 4-5, 3-6.

3) Urmeaz etapa identificrii tipurilor de circuite, adic acum trebuie sprecizm ce fel de circuit al mainii este, de exemplu, cel ale crui capete

17


15/20

sunt bornele 1-2. n acest caz (cunoscnd deja bornele circuitelor), cu unohmetru de precizie se msoar rezistenele ohmice ale circuitelorrespective notndu-se valorile lor. S admitem c n cazul concret dinfigura 13 se obin urmtoarele rezultate ale msurtorilor : circuitul 1-2 cu

rezistena 4,7

; circuitul 3-6 cu rezistena 5,2

, iar circuitul 4-5 arerezistena 78.Din cele stabilite anterior i din interpretarea rezultatelor obinute, seajunge la o prim concluzie :-- circuitul 4-5 este circuitul de excitaie derivaie al mainii el avnd orezisten ohmic mare;-- circuitele 1-2 i 3-6 au rezistenele ohmice de acelai ordin de mrime,de valori relativ mici (n orice caz, valori mult mai mici dect circuitul 4-5),ele sunt deci nfurri de curent i deci nu pot fi dect circuite alerotorului mainii, respectiv ale excitaiei serie.Pentru a departaja circuitul rotoric de cel al excitaiei serie se poate procedaastfel :-- se remsoar rezistena ohmic a circuitelor cu acelai ohmmetru, darnainte de asta sub toi crbunii periilor (este suficient sub toi crbunii

periilor de plus (+) sau de minus (-)) se monteaz fii corespunztoare dehrtie i dac indicaia actual a ohmmetrului, racordat pe o pereche de

borne, este acum , rezult c bornele respective reprezint circuitulrotoric al mainii (care acum a fost ntrerupt prin fiile de hrtie montatesub perii), iar dac indicaia ohmmetrului nu se modific esenial fa de

cea precedent, atunci rezult c bornele respective reprezint nfurareade excitaie serie;-- dac nu se poate opera cu crbunii periilor (de exemplu, nu suntaccesibili, etc), atunci un palpator al aparatului de continuitate de circuit seaeaz pe o lamel de colector, iar cu cellalt capt se caut continuitateade circuit cu una din cele 4 borne rmase nedefinite, ceea ce este echivalentde fapt cu identificarea unei borne a circuitului rotoric ( perechea ei fiinddeja cunoscut); circuitul de excitaie serie rezult prin identificareacircuitului rotoric.

n cazul n care maina posed la cutia sa de legturi 10 borne sau chiar 12borne (cazul cnd maina posed toate tipurile de excitaii, poli auxiliari infurarea de compensaie), atunci primele dou puncte ale metodologieideja prezentate rmn identice, iar n cadrul punctului 3 se pot determinacel puin nfurarea de excitaie derivaie i nfurarea rotoric. Celelalte3 nfurri rmn nedepartajate , dar oricum cele 3 nfurri sunt de tipde curent, deci se leag n serie ntre ele i n serie cu circuitul rotoric almainii. Fiind necunoscute bornele de nceput ale acestor nfurri, este

posibil ca la legarea lor n serie s se produc inversarea sensurilor

cmpurilor magnetice produse de ele, ceea ce nu se poate constata dect ntimpul funcionrii mainii, pornind de la cunoaterea efectelor pe care

18


16/20

trebuie s produc nfurrile respective prin cmpurile lor magnetice.Legat tot de acest aspect, trebuie s se menioneze c n cazul unei mainicu excitaia compund, prin simpla efectuare de legturi n cutia de bornentre nfurrile de excitaie seri i derivaie, nu se poate cunoate dac se

realizeaz montaj adiional sau diferenial pentru cele dou nfurri,pentru c nu se poate stabili sensul cmpului magnetic produs de fiecarenfurare de excitaie (acest lucru nu este posibil dect n cazul n care suntdate notaiile standard ale nfurrilor mainii). Problema poate fi nsrezolvat prin efectuare unor msurtori speciale legate de sensul linilorcmpului magnetic produs de fiecare nfurare.

i) Scuturile sau capacele laterale se mbin cu carcasa mainii printr-unsistem de prag i adncitur. Ele se execut din oel turnat (la mainimici, din font turnat), conin casa rulmentului i au o importandeosebit prin aceea c trebuie s realizeze o centrare perfect a rotorului n

cmpul magnetic al statorului mainii, astfel nct ntrefierul n dreptultuturor polilor mainii s fie acelai.n figura 14 este dat o seciune longitudinal i transversal printr-omain tetrapolar de c.c.n figura menionat apar urmtoarele notaii de identificare a elementelorconstructive principale ale mainii : 1- carcasa;2 scutul (capacul) lateral dinspre colector;

3 scutul (capacul) lateral dinspre acionare;4 polul principal de excitaie;

5 polul auxiliar;6 miezul magnetic al rotorului;

19

Fig. 14 Sectiunea longitudinal i transversal pritr-o main tetrapolar de c.c.


17/20

7 bandajul de consolidare al capetelor frontale ale nfurrii rotorice;8 nfurarea rotoric (capetele frontale);9 arborele mainii;10 suport portperii;

11 teaca crbunelui periei;12 colector (lamele);13 capac exterior casa rulmentului;14,15 rulmeni;16 cutia de borne;17 bulon strngere scut lateral;18 bobina polului auxiliar;19 bobina polului de excitaie;20 inelul de ridicare al mainii;21 palet ventilator;22 crbunele periei;23 colier portperie.

20


18/20

Concluzii

Primele cercetari in domeniul roboticii au fost initiate la inceputulanilor '60. Dupa un avant substantial al aplicatiilor roboticii in domeniul

industrial, cu precadere in industria automobilelor, la inceputul anilor '90 s-au conturat multiple aplicatii in domeniile neindustriale. Statisticile privindtipurile de roboti arata sugestiv cresteri importante ale numarului robotilorcare raspund unor aplicatii neindustriale.

Aceasta dezvoltare, chiar spectaculoasa, in directia aplicatiilorneindustriale justifica trecerea in revista in randurile de mai jos a

principalelor subdomenii in care robotii nemanufacturieri sau robotii deserviciu isi pot gasi aplicabilitate.

Aceste domenii sunt constructiile, reabilitarea bolnavilor, comert,transport si circulatia marfurilor, administratia locala, protectia mediuluiinconjurator si agricultura;supraveghere, inspectie, protectia de radiatii siinterventii in caz de catastrofe; hoteluri si restaurante; in medicina,gospodarie, hobby si petrecerea timpului liber.

Pentru a sugera aplicatii concrete in aceste subdomenii, aplicatiiabordabile in colective interdisciplinare de ingineri, sunt precizate maideparte directiile care pot fi avute in vedere. In medicina: sistemerobotizate pentru diagnoza prin ecografie, sisteme robotizate pentruinterventii neurochirurgicale;telemanipulatoare pentru chirurgielaporoscopica; vehicule ghidate automat pentru transportul bolnavilorimobilizati la pat; vehicule ghidate automat pentru transportulmedicamentelor, alimentelor, bauturilor si lenjeriei de schimb; vehiculeghidate automat pentru activitati de curatenie si dezinsectie in spitale;sisteme robotizate pentru pregatirea prin simulare, inainte de operatie, aunor interventii chirurgicale etc. Am realizat o sistematizare a informatiilorextrase din materialul bibliografic studiat n vederea elaborarii acestei

lucrari tocmai pentru a pune in evidenta rolul mecatronicii, dupa cumurmeaza:

- privind rolul,evolutia si definirea mecatronicii in sistemele deautomatizare si robotizare.-privind tipurile de masini utilizate- privind elementele constructive generale ale masinii de current continuuce intra in sistemele de automatizare- privind principiul de functionare, ecuatii si caracteristici de functionare

ale M.c.c.- privind domeniile si posibilitatile de reglare a turatiei acestora

21


19/20

- interfatarea motoarelor de curent continuu la microcontroller- rolul microcontrolerului in robotica- tipuri de memorii ale microcontrolerului- structura hard a acestuia

- privind structura si organologia sistemelor de actionate electrica arobotilor, prezentnd actionarea cu motoare electrice de curent continu- realizarea unor aplicatii in care sunt implementate programele pentrumicrocontrolere dupa care functioneaza masina

Beneficiile introducerii mecatronicii in teorie si industrie includmanagementul calitatii, controlului si evident a productivitatii muncii.

Consecvent realizeaza reducerii substantiale a pretului de cost inprimul rand prin reducerea consumurilor de materii prime si al prelucrariiautomate al acestora.

22


20/20

Bibliografie

1. Internet2. Ciascai, I., Sisteme electronice dedicate cu microcontrolere A VRrisc, Casa Cartii de Stiinta, Cluj-Napoca, 2002.3. Ciascai, I., Electronica aplicata, Casa Cartii de Stiinta, Cluj-Napoca,2007 .

23