MAINA DE CURENT CONTINUU Evolutia masinii de curent continuu Dupa publicarea la 29 august 1831, intr-o forma generala calitativa si cantinativa, a legii inductiei electromagnetice de catre Faradey, istoria dezvoltarii masinii electrice se confunda practic, pana spre sfarsitul secolului, cu cea a perfectionarii masinii de curent continuu.Incepand cu masinile elementare cu magnenti permanenti si indus in forma de inel, trecand apoi la excitatie independenta si indus cilindric, apoi la autoexcitatie si colector perfectinat, masina de curent continuu a constituit pioneratuluiconstructiei de masini electrice. Odata cu aparitia si dezvoltarea producerii, transportului si distributiei energiei electrice in curent alternativ, rolul si ponderea fabricatieimasinii de curent continuu a inceput sa scada, constructia si exploatarea sa fiind mai dificila in raport cu masinile de curent de curent alternativ si in special in comparatie cu motoarele asincrone.Se pare ca insusirea de baza a masinii de curent continuu, functinand ca motor, respectiv posibilitatea reglarii comode a si in limite largi a turatiei, poate fi suplinitade masinile de curent alternativ sau prin comanda turatiei motoarelor asincrone cu variatoare de fregventa. In ultimul timp insa masina de curent continuu, avand in vedere - motoarele de curent continuu perfectionate capata din nou o deosebita importanta in actinarilecu reglaj de viteza, incepand cu tractiunea electrica urbana si feroviara si cuprinzand toate domeniile de actinare electrica suple din metalurgie, masini unelte, instalatii de transport si ridicat, etc. Constructiamasinii de curent continuu Pri componente i materiale utilizate: O main de c.c. este format dintr-o parte fix sau statoric i o parte mobil sau rotoric. Din partea statoric fac parte urmtoarele elemente constructive : carcasa, polii de excitaie i polii auxiliari, sistemul de perii portperii, cutia de borne , scuturile sau capacele laterale. n partea rotoric sunt cuprinse : miezul feromagnetic rotoric eventual i butucul rotoric), nfurarea rotoric, colectorul i paletele ventilatorului. Fig. 1.1 Elementele componente ale mainii de curent continuu 1-carcas; 2,3-scuturi; 4-pol principal; 5-pol de comutaie; 6-miezul rotorului; 7-bandaj;8-nfurarea rotorului; 9-ax; 10-suport port perii; 12-colector; 13-capac exterior; 14, 15- rulmeni; 16-cutie de borne; 17-bulon; 18-bobina polului de comutaie; 19-bobinapolului de excitaie; 20-inel de ridicare; 21-ventilator; 22-perie; 23- colier port- perie. Pentru o comutaie bun trebuie respectate anumite criterii constructive i de calitate:-izolaia dintre lamele trebuie s fie mai mic dect nlimea lamelelor pentru ca periile din crbune s alunece numai pe lamelele din cupru chiar i dup o perioad mai ndelungat de funcionare; -suprafaa exterioar trebuie s fie lefuit i perfect centrat pe axul de rotire, pentru ca periile s fac contact electric bun i s alunece uor, fr joc care s produc scntei la colector sau s nrutaeasc comutaia. -nu este permis s se nlocuiasc periile uzate sau defecte dect cu altele originale sau de acelai tip indicat de ntreprinderea constructoare, pentru c tipurile de perii respective au fost studiate, experimentate i adaptate de constructor condiiilor respective de funcionare.-periile trebuie s reziste la temperaturi de lucru de 100 150C, ct atinge colectorul n funcionare. -port-periile au rolul de a ine i a pstra periile pe colector ntr-o anumit poziie, astfel nct s se obin tensiunea maxim la borne. Portperiile difer constructiv dup modul n care ghideaz i apas periile. Poziia i fora de apsare a periilor trebuie stabilit pentru ca periile s faca contact electric bun si sa alunece usor. a)Carcasa mainii de c.c. are form cilindric i se execut din oel turnat sau oel sudat dup roluire. Oelul din care se execut carcasa trebuie s posede bune caliti magnetice pentru c ea face parte din circuitul magnetic principal al mainii i anume reprezint jugul su statoric 5, aa cum se arat n figura 1.2 a . De aici i necesitatea ca seciunea sa s fie dimensionat n mod corespunztor; carcasa este mai lung dect polul de excitaie pentru c ea ndeplinete i rolul de protector mecanic al mainii. La capete, cilindrul carcasei este prelucrat n sistem prag i adncitur pentru fixarea scuturilor laterale, iar la partea inferioar, de cilindrul 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 cmpul principal de excitaie. Un pol principal este format din corpul (miezul) polului (notat cu 1 n figura 1.2 b) pe care se monteaz de fapt nfurarea de excitaie ( notat cu 3 n figura 1.2 a i cu 4, 5 n figura 1.2 b) i piesa polar (notat cu 2 n figura 1.2 a), care are un profil ce urmrete pe o distan oarecare periferia cilindrului rotoric(notat cu 7 n figura 1.2 a). La maini de puteri mari miezul polului i talpa polar se execut ca piese separate, iar la maini mici i chiar mijlocii polul principal se execut dintr-o bucat. Uneori polul principal se execut masiv prin turnare (miezul polului + piesa polar), dar adesease execut din tole de oel de 1,,2 [mm] prin tanare ( pentru c tehnologia de execuie este mai uoar). ntregul pachet de tole al polului se strnge cu ajutorul unor nituri ale cror capete, gurite conic, se rsfrng cu ajutorul unor dornuri cnd se preseaz ntregul pachet de tole (operaiunea aceasta se numete bercluire); niturile sunt notate cu 1 n figura 1.2 a i cu 2 n figura 1.2 c. Pe miezul polului se monteaz bobinele nfurrilor de excitaie ( n figura 1.2 b i c se vd dou bobine de excitaie fcnd parte in dou nfurri distincte, de exemplu, o nfurare de tip serie i una de tip derivaie); ele reazem pe cornul piesei polare (notat cu 6 n figura 1.2 c). Dup montarea bobinelor, ntregul pol se prindede interiorul carcasei cu ajutorul unor uruburi (notate cu 6 n figura 1.2 a i 3 n figura 1.2 b) al cror cap hexagonal apare ngropat n bosajele practicate n exteriorul carcasei ( operaia de ataare a polilor de carcas se numete ampolare). Bobinele unui pol de excitaie se execut din conductoare de cupru izolate (de seciune rotund pentru maini mici i dreptunghiular pentru maini mari) pe abloane avnd forma polilor, sau pe carcase izolatoare care apoi se mbrac pe miezul polului. c) Polii auxiliari au rolul de a produce un anumit cmp magnetic cuajutorul cruia se realizeaz mbuntirea comutaiei la maina de c.c. Profilul acestora, care este dat n figura 1.3, se deosebete net de cel al polilor principali. Se formeaz dintr-un miez masiv, dar uneori se execut i din tole, au o form paralelipipedic cu un vrf concentrator al liniilor cmpului magnetic. nfurarea polului auxiliar se leag n serie cu circuitul rotoric (principal) al mainii; ea este deci o nfurare de curent i de aceea se executdin 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

Fig. 1.2 Componente constructive statorice ale mainii de c.c Fig. 1.2c Pol de excitaie cu nfurrile sale sudeaz sau se fixeaz prin uruburi de miezul polului (nspre ntrefierul mainii). Prinderea polilor auxiliari de carcas se face n acelai mod ca la polii principali, iar poziionarea lor se face exact n axa neutr (interpolar) a mainii. Bobinele polilor auxiliari se leag ntre ele n serie formnd ceea ce se numete nfurarea polilor auxiliari , care la rndul su se leag n serie cu nfurarea rotoric; legtura aceasta de seriese face uneori n interiorul mainii astfel nct la cutia de borne apar numai dou borne provenite de la cele dou nfurri, alteori ns fiecare nfurare i are bornele sale scoase la cutia de borne cu notaiile corespunztoare (vezi paragraful anterior). n orice caz rezistena ohmic a nfurrii polilor auxiliari are acelai ordin de mrime cu cea a nfurrii rotorice, respectiv cu cea a nfurrii de excitaie serie. Unele maini de c.c. lucreaz ntr-un regim cu variaii mari ale curentului de sarcin (de exemplu,n cazul mainilor alimentate de la mutatoare), atunci poriunea lor de circuit magnetic statoric se realizeaz n ntregime din tole, aa cum se arat n figura 1.4, care se obin prin tanare, n care apar i polii principali. Aceti poli n-au pies polar, dar n terminaiile lor dinspre ntrefier sun prevzute crestturi n care se amplaseaz aa-numita nfurare de compensaie, care se leag, de asemenea, n serie cu nfurarea rotoric a mainii (deci este tot o nfurare de curent). ntregul circuit rotoric se asambleaz n acest caz prin strngerea pachetului de tole ntre dou flane masive (ce au aproximativ acelai profil ca i o tol obinuit) cu ajutorul unor tirani ce traverseaz gurile 1 ale pachetului de tole; uneori aceast consolidare se face prin executarea unor cordoane de sudur la exteriorul pachetului de tole cnd acesta este strns prin presare. Fig. 1.3 Modelul unui pol auxiliar cu nfurarea sa Bobinele nfurrilor de excitaie se introduc pe miezul polilor principali (dinspre interiorul statorului) i se rigidizeaz n mod convenabil, iar n final se realizeaz amplasarea polilor auxiliari n axele neutre (poziiile 2 din figura 1.4). d) Rotorul propriu-zis al mainii se refer la miezul magnetic rotoric, nfurarea rotoric i arborele mainii; vederea sa general exterioar este dat n figura 1.5. Miezul rotoric este format din tole de oel silicios de 0.5 mm i apare sub forma unui cilindru de un anumit diametru. Tolele se izoleaz ntre ele (cu hrtie electrotehnic, lacuri speciale, sau prin oxidarea suprafetei tolei n bi speciale cu acid azotic) n vederea 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 unor alternane de crestturi (ancoe) i dini rotorici; profilele acestora au unele forme specifice, care permit montarea nfurrii rotorice i fixarea (rigidizarea) acesteia.

Fig. 1.4 Model de circuit magnetic realizat din tole Fig.1. 5 Vedere exterioar a rotorului mainii de c.c Crestturile pot avea diverse profile: -crestturi deschise (prevzute eventual la partea superioar cu profile n coad de rndunic), n astfel de crestturi se poate monta o nfasurare prefabricat (sectii rotorice ablonate); -crestturi seminchise cu istmul crestturii, uneori acest istm este destul de ngust i nu permite montarea laturii seciei rotorice dect prin introducerea a cte unui singur conductor n cresttur. Tipul acesta de crestatur se folosete, mai ales, la masini cu turaii mari la care se produc fore centrifuge importante ce necesit rigidizri mai deosebite ale nfasurarii rotorice in cresttur; -crestturi nchise (nu au istm de cresttur) se folosesc mai ales la maini cu turaii mari de puteri relativ mici la care conductorul nfurrii are seciune mic i rotund (deci uor manevrabil); montarea nfurrii n cresttur se face prin esere. n legtur cu pachetul de tole rotorice mai trebuie menionat c la maini mari(care au diametre rotorice mari) pachetul tolelor se realizeaz din segmente de tol, 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 rcire mai bun a rotorului i aceste canale se formeaz pin suprapunerea gurilor executate n timpul tanrii tolelor. Lungimea pachetului de tole rotorice depete cu 25 mm (la fiecare capt) lungimea polilor de excitaie astfel nct s se reduc la minimum variaiile reluctanei circuitului magnetic al mainii n timpul funcionrii acesteia cnd se pot produce unele mici deplasri axiale ale rotorului. La maini mari tolele jugului rotoric nu se fixeaz direct de arborele rotorului ci de un butuc rotoric executat de regul din oel care ns nu trebuie s aib proprieti magnetice deosebite (asta n vederea economisirii tablei silicioase, butucul rotoric fiind de fapt un suport mecanic pentru tolele rotorice). e) nfurarea rotoric se execut de regul n dou straturi i elementul constructiv de baz al nfurrii este secia rotoric aa cum aparen figura1.6 a cu laturile deducere 1 si laturile de intoarcere 2. Fig.1.6 Modele de nfasurri rotorice n dou straturi si felul de montare al seciilor rotorice n crestturile rotorului Spirele unei secii rotorice sunt izolate ntre ele, iar mnunchiul laturilor de ducere i de ntoarcere se izoleaz apoi n ntregime i se introduce ntr-o cresttur rotoric aa cum se arat n figura 1.6 b. Faptul c nfurarea se execut 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 n figura1.6 c. Rigidizarea nfurrilor n crestturi se face, de regul, cu ajutorul unor pene ce se monteaz la partea superioar a crestturilor (mpnarea se face prin profile n coad de rndunic); penele se execut din material electroizolant (lemn fiert n ulei de transformator, material plastic cu rigiditatea dielectric corespunztoare). f) Colectorul are aspectul unui corp cilindric - figura 1.7 a format din plcue tronconice din cupru tare tras la rece (uneori este cupru n aliaj cu argint), numite lamele de colector. Lamelele se monteaz una lng alta formnd butucul cilindric al colectorului; ele sunt izolate ntre ele i fa de mas cu micanit.

Colectorul este in fond un redresor mecanic, care are rolul de a transforma t.e.m. alternativ din seciile rotorice ntr-o tensiune continu (de fapt este o tensiune pulsatorie la care nsa amplituninea 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 1.7 b; --cu lamel de colector n H , ca n figura 1.7 c. g) Periile, portperiile, colierul de susinere formeaz setul de piese cu ajutorul crora se realizeaz legtura dintre partea rotoric (mobil) a mainii i partea sa fix, respectiv circuitele exterioare ale mainii. Schiele acestor piesesunt date n figura 1.8. Fig. 1.8 Modele de perii, portperii si coliere de susinere h) Cutia de borne reprezint de fapt o cutie metalic de dimensiuni corespunztoare, montat n exteriorul carcasei mainii. n aceast cutie a crei schi schem este dat n figura 1.9, se monteaz pe o plac izolant toate bornele de legtur ale nfurrilor mainii cu exteriorul sau ntre ele.Fig. 1.7 Modele de colectoare Cutia de borne din figura 1.9 cuprinde 6 borne de legturavnd n vedere c sunt evideniate, ca exemplu, numai : circuitul rotoric (principal) al mainii prin bornele 3-6; circuitul de excitaie derivaie prin bornele 4-5; circuitul de excitaie serie prin bornele 1-2. Dac se consider i nfurarea polilor auxiliari respectiv nfurarea de compensaie, atunci cutia de borne va poseda 10 borne. ncadrarea nfurrilor mainii de c.c. n cele : de curent, respectiv cele de tensiune cu precizarea ordinelor de mrime ale rezistenelor lor ohmice s-a fcut n paragraful precedent i ele nu vor fi reluate aici, dar n cazul unei maini de c.c. cu excitaia compund pot exista dou tipuri de montaje ale nfurrilor de excitaie :-montaj adiional, caz n care cmpurile produse de cele dou nfurri de excitaie (serie i derivaie) au acelai sens, iar cmpul magnetic rezultant de excitaie se obine prin sumarea celor dou cmpuri pariale; -montaj diferenial, caz n care cmpurile produse de cele dou nfurri de excitaie (serie i derivaie) au sensuri opuse, iar cmpul magnetic rezultant de excitaie este egal cu diferenacmpurilor pariale produse de cele dou excitaii. Campul magnetic al polilor de excitatie: Considermomaindecurentcontinuucudoipoli,cunfurrile polilor de excitaie parcurs de curent. Liniilecmpuluimagneticalpolilordeexcitaieiesdinpolulnord, ptrundnrotoriiesprinpolulsud,nchizndu-seapoiprincarcas.Miezul feromagneticalmainiiavndopermeabilitatefoartemarenraportcuaerul, liniiledecmpstrbatntrefierulaproaperadial.Fcndabstraciedeexistena crestturilor rotorului, ntrefierul sub piesa polar este uniform i crete brusc n intervaluldintrepieselepolare.nconsecin,cmpulmagneticalpolilorde Fig.1.9 Model cutie de borne la o mainde c.c. excitaieesteuniformideaceeaivaloareabsolutsubceidoipolidenume contrar i nul n axa de simetrie interpolar(axa neutr). Convenim s considerm cmpul de sub polul nord ca pozitiv i cel de sub polul sud ca negativ. Evident, cu ct curentul de excitaie este mai mare cu att cmpul este mai puternic sub pol. Exist deci o relaie de proporionalitate ntre inducia cmpului magnetic i curentul Ie din nfurrile de excitaie. Aceast proporionalitate estereal la valori reduse ale curentului Ie , ct timp diferitele pri ale circuitului magnetic almainiirmnnesaturate.Daccurentuldeexcitaiecreteintervine fenomenuldesaturaie,situaiencareinduciaBacmpuluimagneticdin ntrefiernumaicreteproporionalcuacesta.Dacmainaamaifostexcitat nainte,decidacacirculatcurentprinbobineledeexcitaiealepolilor,la dispariia curentului de excitaie, Ie = 0, cmpul magnetic al polilor nu scade la zero. Se numete pas polar partea ce revine unui pol din periferia rotorului:

unde:D - diametrul rotorului; 2p - numrul de poli ai mainii. Dac lum ca origine de spaiu un punct situat la periferia rotorului pe axa interpolar, fluxul magnetic corespunztor unui pol al mainii este:

n care : Bo este inducia magnetic n ntrefier ntr-un punct aflat sub piesa polar; Ldx . aria infinitezimal, elementul de arie fiind orientat spre interiorul rotorului Considerm c inducia ar fi constant la o valoare medie Bmed,, deci:

Pentru o main ale crei dimensiuni geometrice L i sunt date, fluxul o al unui pol este funcie numai de curentul de excitaie Ie. Pentru o main dat, dependenao = f(Ie) este identic (dar la alt scar) cu dependenaB = f(Ie) . Inducia medie n ntrefier, sub un pol, poate fi calculat cu relaia:

n care: Bi reprezint o ordonat a funciei B (x) corespunztoare benzii i , dac intervalul de nsumare (0, ) s-a mprit n k pri egale. Simbolizare nfurarea de excitaie a mainii de c.c poate fi alimentat de la surse exterioare mainii, cnd maina are excitaia separat sau chiar de la main, fiind n acest caz autoexcitat. Mainile autoexcitate pot avea nfurarea de excitaie conectat n derivaie, n serie sau compound. Fig.1.10 Schema de principiu pentru excitarea masinilor de curent continuu: a)excitaie separat b)excitaie derivaie c)excitaie serie d)excitaie compound n funcie de modul de alimentare al nfurrii de excitaie se difereniaz: - maini cu excitaie separat, sau independent ,la care nfurarea de excitaie estealimentat de la o surs separat, exterioar mainii; - maini cu autoexcitaie; - mainile derivaie, la care nfurarea de excitaie este conectat n paralel cu nfurarea indusului;-mainile serie, unde nfurarea de excitaie este conectat n serie cu nfurarea indusului; - mainile compund, avnd dou nfurri de excitaie, una conectat n serie cu indusul, iar cealalt n paralel; - maini cu excitaie mixt, care combin variantele anterioare, cel puin una dintre nfurrile de excitaie fiind alimentat de la o surs separat. PUNEREA N FUNCIUNE A MAINII DE CURENT CONTINUUCondiii de pornire a motorului de curent continuu cu excitaie separat Maina de curent continuu poate funciona i n regim de receptor de energie electric (motor electric).Un motor electric transform puterea electric primit de la o reea electric n putere mecanic, prin intermediul cmpului electromagnetic. Limitarea curentului de pornire la valori acceptabile se face prin nserierea cu rotorul a unui reostat de pornire Rsau prin alimentarea rotorului la tensiune redus. Pe msur ce motorul demareaz, tensiunea electromotoareE crete, curentul rotoric scade i deci reostatul R se va putea scurtcircuita treptat, respectiv tensiunea U va putea crete treptat pn la valoarea nominal. n acelai timp la pornire, reostatele de cmp

trebuiesc astfel legate nct curentul de excitaie s fie maxim pentru a realiza un cuplu de pornire mare. S considerm un motor de curent continuu cu excitaie-derivaie (fig.2.1) alimentat de la o reea cu un anumit curent continuu, de tensiune constant. Maina va absorbi de la reea un anumit curent I, care se va ramifica n cele dou nfurri n derivaie ale mainii: IA n nfurarea rotorului i a polilor auxiliari i Ie n nfurarea de excitaie, deci :

Conductoarele nfurrii rotorului fiind strbtute de curent i aflndu-se n cmpul polilor de excitaie vor fi solicitate de fore electromagnetice care vor da natere unui cuplu de rotaie. Dac acest cuplu este mai mare dect cuplul static total la arborele motorului atunci, rotorul se va pune n micare. Aceast micare este accelerat pn la momentul n care cuplul dezvoltat de motor este egalat de cuplul total rezistent, dup care micarea devine uniform.Prin urmare, maina primete putere electric de la reeaua electric de curent continuu i o cedeaz la arbore sub forma de putere mecanic. Dacneste viteza de rotaie a motorului i 0fluxul rezultant pe un pol, atunci, considernd ca sens pozitiv de parcurgere a diferitelor secii sensul curentului IA, rezult c tensiunea electromotoarepe o cale de curent este dat de expresia:

Semnul minus al tensiunii electromotoare induse ntre bornele motorului arat c acesta are sens invers sensului pozitiv ales, adic este de sens invers curentului absorbit IA. n baza relaiei :

maina poate dezvolta un cuplu la arbore dac este excitat, adic exist un flux inductor, i dac indusul este parcurs de curent, adic maina este alimentat de la o surs de energie. La pornire, cndturaia n=0, tensiunea electromotoareE0 este: Fig. 2.1 Schema de principiu a motorului de curent continuu cu excitaie separat

i n aceast situaie relaia:

Devine aproximativ egal:

Considernd c tensiunea de alimentare a mainii este tensiunea nominal Un, notnd valoarea curentului la pornire cu Ip, astfel nct:

arat de cte ori este mai mare curentul de pornire fa de curentul nominal.

Cum cderea de tensiune pe nfurarea indusului pentru o sarcin nominal este:

este cuprins n intervalul(0.5..0.15

; valorile mai mici fiind la mainile mai mari, atunci

(2.7) aproximativde 6pn la 20 de ori curentul nominal In. Aadar, motoarele de curent continuu absorb n momentul pornirii un curent deosebit de mare n raport cu curentul nominal. Curentul absorbit are tendina de a crete foarte repede, atingnd ntr-un timp scurt valori ridicate (fig. 2.2). Fig. 2.2 Variaia n timp a curentului absorbit de motor in cursul procesului de pornire n acelai timp cu acest oc de curent se nregistreaz i un oc de cuplu, fiindc aceasta este funcie de curentul IA. Pe msur ce motorul se accelereaz i viteza sa crete, apare tensiunea electromotoare E0 al crei sens real este opus curentului IA i curentul ncepe s se micoreze n timp, atingnd, atunci cnd micarea de rotaie devine uniform, valoarea staionar relativ redus, in funcie de cuplul rezistent la arborele mainii. Mainile de mic putere, la care:

deciIp < 6Ip i timpul de pornire este sub o secund, se pot porni prin conectare direct de la reea. Mainile de putere mai mare trebuie pornite fie prin alimentarea cu o tensiune redus fie prin introducerea n serie cu indusul a unui reostat de pornire de rezisten R p pentru a limita curentul iniial de pornire la valori

. Pentru un curent dat Ip, tensiunea la borne va fi :

iar n cazul folosirii reostatului de pornire de rezisten Rp:

i deci este necesar ca :

La deconectarea motorului cu excitaie derivaie de la reeaua electric de alimentare, trebuie s nu se ntrerup circuitul de excitaie, ntruct, datorit induciei mari a nfurrii de excitaie, energia localizat n cmpul magnetic al mainii este relativ mare, iar la ntreruperea circuitului de excitaie pot aprea arcuri electrice importante i supratensiuni. Deconectarea se face n ordinea urmtoare : - se ntrerupe circuitul indusului; - reostatul

se pune pe poziia maxim ( curentul de excitaie Ie s fie minim); - se ntrerupe circuitul de excitaie. INVERSAREA SENSULUI DE ROTAIE A MOTOARELOR DE CURENT CONTINUU Inversarea sensului de rotaie a motoarelor de curent continuu se obine prin inversarea sensului cuplului electromagnetic M dezvoltat de motor. Cum:

rezult c prin inversarea sensului de rotaie este suficient s se inverseze sensul curentului n nfurarea de excitaie i n nici un caz amndou n acelai timp. Trebuie reinut c prin schimbarea ntre ele a legturilor motorului la reea nu se realizeaz inversarea sensului de rotaie, ntruct se schimb simultan att sensul curentului Ie (deci a fluxului0 ), att la motorul cu excitaie derivaie ct i la cel cu excitaie serie. REGLAJUL TURAIEI LA MOTORUL DE CURENT CONTINUU Motoarele de curent continuu prezint n privina reglrii vitezei (manual sau automat) avantaje nete fa de motoarele de curent alternativ, att n privina limitelor de reglare ct i a economicitii reglrii.Din studiul expresiei turaiei:

rezult metodele de reglare a vitezei: - prin variaia tensiunii sursei de alimentare a motorului (cu variatoare de tensiune electronice sau cu grup Ward-Leonard ( caracteristici de tensiune); - prin introducerea unei rezistene n serie cu rotorul (caracteristici de flux). Reglarea turaiei prin variaia tensiunii U a sursei de alimentare la flux constant Aceast metod se aplic numai cnd este necesar o reglare a vitezei n limite foarte largi. Schema electric de principiu a uni grup generator-motor (denumit uneori grup Ward-Leonard),cuprinde : MA - motor de curent alternativ (motor antrenare); G - generator de curent continuu; M - motor de curent continuu; E - generator de curent continuu, denumit excitatoare, necesar alimentrii nfurtorilor de excitaie ale generatorului G i motorului M. Generatorul G alimenteaz direct motorului M. Reglarea vitezei de rotaie a motorului M se poate realiza n dou moduri: a) se menine constant fluxul de excitaieM al motorului, n general la valoarea sa nominal i se modific tensiunea electromotoareE0G a generatorului prin variaia fluxului de excitaie a generatoruluiGcu ajutorul reostatului RcG. b) se menine constant tensiunea electromotoare E0G a generatorului la valoarea sa nominal i se micoreaz fluxul magneticM al motorului, acionnd asupra reostatului RcM. Variaia simultan a celor dou fluxuri nu se utilizeaz n practic, preferndu-se succesiunea indicat. n acest fel se obine un domeniu larg de reglare a vitezei i valori acceptabile pentru curentul din circuitul rotoric al mainilor de curent continuu Reglarea vitezei de rotaie cu ajutorul unui reostat n serie cu rotorul Considernd-se c tensiuneaUa reelei electrice de alimentare i curentul de excitaieIesunt constante, aceast metod se poate aplica motoarelor cu excitaie derivaie introducnd o rezisten n serie cu nfurarea rotorului (fig.3.2). Considernd un motor derivaie, putem scrie urmtoarele ecuaii de funcionare:

Eliminnd tensiunea UA i innd seama c:

obinem:(

) (

) Fig. 3.2 Reglarea vitezei prin conectarea de rezistene n circuitul indusului Fig. 3.3 Caracteristicile mecanice n cazul unei rezistene variabile conectaten serie innd seama de relaia cuplului de pornire, corespunztor vitezei n=0, se deduce din relaia :

(

)(

)

(

) Rezult : (

)(

)

i putem scrie: [

(

)]

ce reprezint o caracteristic mecanic artificial de forma unei dreptecztoare.Atunci cnd cuplul electromagnetic este nul (M = 0) rezult c n =

. Deci, ntocmai ca i caracteristica natural, noua caracteristic trece prin punctul ( 0,

), n schimb este rapid cztoare. n figura 3.3sunt reprezentate diferite caracteristici mecanice care se obin pentru diferite valori ale rezistenei variabile Rs, conectate n serie cu nfurarea rotorului. Aa cum se poate observa pentru acelai cuplu motorul poate dezvolta diferite turaii n, n funcie de valoarea rezistenei Rs, curentul absorbit i deci puterea absorbit rmnnd constante (dac M = ct, n cazul cnd Ie = ct., rezult IA =ct.). Rezistena de reglare poate fi utilizat i ca rezistena de pornire, n schimb nu este permis ntrebuinarea rezistenei de pornire ca rezisten de reglare nefiind dimensionat n acest scop. Aceast metod de reglare a vitezei este ns neeconomic, prin pierderea important de putere n rezistena Rsprin efect Joule, iar randamentul este din ce n ce mai slab la viteze din ce n ce mai mici. Reglarea vitezei prin modificarea fluxului de excitaie Metoda poate fi aplicat prin variaia curentului de excitaie Ie, cu ajutorul reostatului de cmp Rc. Ne vom referi pentru nceput la motorul derivaie, i s presupunem c M = ct. iRS = 0; prin urmare UA = ct. Pentru dou valori diferite Ie1 i Ie2 ale curentului de excitaie, rezult dou valori diferite ale fluxurilor01 , respectiv02 , fie01 n2. Prin urmare, micorarea curentului de excitaie conduce la creterea vitezei de rotaie i a curentului absorbit de nfurarea indusului, n condiii de cuplu constant. Caracteristicile mecanice obinute prin aplicarea acestei metode sunt redate n fig. 3.4. Remarcm faptul c, dac cuplul rmne constant, odat cu micorarea fluxului de excitaie curentului IA absorbit de motor crete, fig. 3.4. ECUAIILE MAINII DE C.C. CU EXCITAIE SERIE Dac n funcionarea unui motor de curent continuu se modific tensiunea de alimentare, curentul de excitaie sau cuplul rezistent, atunci au loc procese de funcionare dinamice (tranzitorii). Cauzele care provoac apariia regimurilor dinamice pot fi accidentale sau provocate voit n scopul optimizrii parametrilor de funcionare ai sistemului de acionare. Fig. 3.4 Caracteristicile mecanice ale motorului cu excitaie derivaie la flux variabil Fig. 3.5 Conectarea reostatului de cmp pentru reglarea vitezei motorului cu excitaie serie Ecuaiile de funcionare ale motorului de curent continuu n regim dinamic sunt:ecuaia circuitului de excitaie cu rezistena Re i inductivitatea de dispersie o eL : dtdiLdtdi R ueeee e e o+u+ = unde eueste fluxul util al nfurrii de excitaie, a crui dependen n raport cu curentul de excitaie reprezint caracteristica de magnetizare a circuitului magnetic al mainii: ) (e ei f = uecuaia circuitului indusului cu rezistenta Ra i inductivitatea aL 0) ( e i Ldtdi R ua a a a a + = , unde tensiunea contraelectromotoare 0eeste proporional cu fluxul util i viteza motorului: O u =e ek e0 ecuaia micrii rotorului cu momentul de inerie total J, cuplul activ dezvoltat de motor m i cuplul rezistent mr: rmdtdJ m +O=unde cuplul activ depinde liniar de curentul indusului i de fluxul util: a e ei k m u = , iar cuplul rezistent depinde de vitez printr-o funcie n general neliniar, conform caracteristicii mecanice a mainii de lucru: ) (O =r rf m .

La motorul cu excitaie serie exist relaia evident: i i ia e= = Ecuaiile regimului dinamic capt forma: O = u =+O=O u == u+ = +u+ + =) () (; ) (00r re ere eee a eeaf mi k mmdtdJ mk ei fR R R edtdiLdtdi LdtdRi uo n lipsa saturaiei (caz specific funcionrii motoarelor serie) fluxul util depinde liniar de curentul motorului (inductivitatea nfurrii de excitaie eLeste constant): i Le e = uComponenta tensiunii datorat fluxului de dispersie are aici o pondere neglijabil; dac se neglijeaz, ecuaiile (1.10) devin: O ==+O=O =+ = + = + =) (; ;200r re ere ee a e af mi L k mmdtdJ mi L k eR R R L L L edtdiL Ri u i se pot aduce la forma simplificat: + O =O + + =,; ) (2rm Jp Kii K i Lp R u 1.13 unde, pentru simplificarea scrierii, s-a folosit notaia dtdp = Se propune un exemplu de liniarizare a ecuaiilor (1.13) pentru a deduce o funcie de transfer a motorului serie. Presupunem c realizm liniarizarea n jurul unui punct de funcionare staionar caracterizat prin mrimile 0 0 0, , O I Ui 0 rM . Se va presupune de asemenea c mrimile funcionale prezint variaii relativ mici n jurul valorilor corespunztoare punctului de funcionare staionar: O + O = O+ = + =+ =''''0000r r rm M mi I iu U u Pe baza ecuaiilor (1.13) se poate scrie: + + O + O = ++ O + O + + + = +, ' ) ' ( ) ' (; ) ' )( ' ( ) ' )( ( '0 0200 0 0 0r rm M Jp i I Ki I K i I Lp R u U dar innd seama de ecuaiile regimului staionar: =O + =0200 0 0 0;rM KII K RI U i neglijnd produsul a dou semnale variabile de mic elongaie n jurul valorilor staionare,rezult: + O =O + + O + =. ' ' ' 2; ' ' ) ( '00 0rm Jp i KII K i Lp K R u Cu notaiile: 020220012,2O +=O +=K RI KKK RKIK funcia de transfer a motorului serie pentru analiza stabilitii corespunztoare semnalelor mici n jurul unui punct de regim staionar n cazul0 ' =rm , are forma: t t tm ms s KKs Us22111) ( ') ( '+ + =O, unde: M.C.C. i vi - + 1 0;KJK RLm =O += t t. Dac tensiunea reelei este constant) 0 ' (= ui cuplul rezistent introduce perturbaia'sm , funcia de transfer va fi : t t ttm ms ssK s Ms2111 1) ( ') ( '+ ++ =O. MODELAREA MATEMATIC Fie un motor de curent continuu cu excitaie constant, controlat prin tensiunea v de la bornele rotorului. Motorul are un ax suficient de lung pentru a introduce o torsiune, ceea ce introduce o ntrziere la captul la care se dorete poziionarea fa de captul la care se exercit rotaia. Obiectivul reglrii este meninerea unghiului de la captul axului la o valoare dorit (la o valoare de referin). Modelarea matematic se realizeaz n dou etape: obinerea modelului matematic a motorului de curent continuu cu ax scurt, fr torsiunea introdus de axul lung: mesi n funcie de tensiunea de alimentare de la armturile motorului; modelarea matematica a axului lung: obinerea ae n funcie deme . Modelarea matematic a motorului de curent continuu Pornind de la modelul simplificat al motorului de curent continuu prezentat mai sus obinem urmtoarele ecuaii: ( ) ( )( )( )di tu t R i t L e tdt= + + ( ) ( ) ( )1 E m me t K t k t e e = = u ( ) ( )2 m TT K i t k i t = = u ( )( )mm m md tT J B tdtee = + unde: ( ) u t- tensiunea de alimentare de la bornele rotorului; R- rezistena circuitului rotoric; L - inductana circuitului rotoric; ( ) i t- curentul rotoric; ( ) e t- tensiunea contraelectromotoare; 1 EK k = u - constanta electric a motorului; 2 TK k = u - constanta cuplului (mecanic a motorului); u - intensitatea fluxului magnetic de excitaie,ct u= ; me- viteza unghiular a motorului; mT- cuplul produs de motor; mJ- momentul de inerie al rotorului motorului de curent continuu; B- raportul de amortizare; Rearanjnd ecuaiile i innd cont de faptul c n S.I. E TK K = , obinem: ( ) ( )( )( )mdi tu t R i t L K tdte = + + ( )( )( )mm md tK i t J B tdtee = + Aplicm transformata Laplace ecuaiilor de mai sus: ( ) ( ) ( ) ( )mU s R I s L s I s K s e = + + ( ) ( ) ( )m m mK I s J s s B s e e = + ( ) ( )mmJ s BI s sKe+= ( ) ( ) ( ) ( )m mm m mJ s B J s BU s R s L s s K sK Ke e e+ += + + ( )( ) ( )( )2mmL s R J s B KU s sKe+ + += Obinem funcia de transfer a vitezii unghiulare: ( )( )( ) ( ) ( )1 2mmsKH sU s L s R J s B Ke= =+ + + tiind c: ( )()( )()( )()21 1s sss sU S U S U Se ou= =unde ( ) s oeste acceleraia unghiular; obinem funcia de transfer a poziiei motorului: ( )( )( ) ( ) ( )23 2 2mm msKH sU s J L s L B R J s R B K su= = + + + + Modelarea matematic a axului lung La aplicarea unui cuplu la un capt al unui ax, de cealalt parte a axului apare o torsiune care poate fi modelat astfel: m(s)ax(s)m(s) m(s) final(s) H2(s)H3(s)s U(s) | |maxaxT lradJ Gu= 42axJ rt=unde: mT cuplul aplicat axului de ctre motor; l lungimea axului; axJ momentul de inerie polar al seciunii circulare a axului; G modulul de elasticitate transversal (shear modulus) dependent de natura materialului din care este construit axul; axu unghiul de torsiune; r raza axului; 4422max axT lJ rr Gtut = = ( )( )mm m md tT J B tdtee = + Aplicm transformarea Laplace i obinem: ( ) ( ) ( ) ( ) ( )m m m m m mT s J s s B s J s B s e e e = + = +( ) ( ) ( )42ax m mls J s B sr Gu et = + ( )( )( )( )3 42axmmslH s J s Bs r Gue t= = + Modelarea matematic final Se poate realiza dup una din schemele de mai jos: sau: H1(s)H3(s) m(s) m(s) ax(s)final(s) U(s) Unde: axu unghiul de torsiune introduce o ntrziere n poziionarea axului la unghiuldereferin; final m axu u u = este unghiul final ( )( )( )1msH sU se= ( )( )( )2msH sU su= ( )( )( )3axmsH ssue= ( )( )( )( )( ) ( )43 2 221mfinalfinalm mlJ s B s Ksr GH sU s J L s L B R J s R B K sut( + ( = = + + + + ( )( )( ) ( ) ( )2 44 3 4 2 2 42 2finalmfinalm msl J K s l B K s r G KH sU s J L r G s L B R J r G s R B K r G sutt t t + = = + + + + CARACTERISTICILE MAINII DE C.C CU EXCITAIE SERIE Motoruldecurentcontinuucuexcitaieserieareontrebuinarerelativ largnindustrie,schemaprincipialnecesarridicriicaracteristiciloracestui tip de motor este dat n figura 5.1. Funcionareamotoruluicuexcitaieserienusedeosebeteprincipialde cea a motorului cu excitaie derivaie. Ecuaia de funcionare a motorului este aceeai:

, n care de data aceasta

reprezint tensiunea de la bornele nfurrii rotorului iapolilorauxiliari.DacUestetensiuneareelei,sepoatescrieurmtoarea relaie ntre U i

:

nfurareadeexcitaie,fiindconectatnseriecunfurarearotorului, vafistrbtutdeacelaicurent,deci

.Aceastparticularitateare serioaserepercusiuniasupracaracteristicilordefuncionarealemotoruluicu excitaieserie.Astfelnusemaipoatevorbi despreocaracteristicavitezeide rotaie la mersul n gol, definiia acestei caracteristici neputndu-se extrapola la motoruldeexcitaieserie.Oimportanpracticdeosebitprezintns caracteristica vitezei la mersul n sarcin i caracteristica mecanic. 5.1. Caracteristica vitezei la mersul n sarcin Sedefineteprinn=f(I),pentruU=ct.=UN.Aluraacesteicaracteristicise deduce din expresia vitezei de rotaie, innd seama de relaia (1.1):

(1.2) AtuncicndcurentulIA=Iabsorbitdelareeacrete,numrtorul expresiei(1.2)scade.nacelaitimp,numitorulcrete,deoarecefluxul 0, iar 0=f(IA). Cnd curentul IA variaz de la mersul n gol al motorului la mersul n sarcin normal, numitorul crete sensibil, la nceput proporional cu curentul IA,iarapoi,cndsefaceresimitsaturaiacircuituluimagneticifenomenul reacieitransversalearotorului,fluxulramnepracticconstant.nacesttimp, numrtorul scade continuu, liniar cu curentul IA. Aceast scdere este numai de cteva procente chiar la sarcina normal. n consecin, viteza de rotaie variaz sensibil cu curentul de sarcin. Fig. 5.1 Schema principial pentru ncercarea motorului cu excitaie serie Lavalorisczutealecurentuluidesarcin,vitezaderotaieestefoarte mare,iarnspresarciniridicatevitezascadesimitor(fig.5.2).napropierea curentuluinormalIANdesarcin,vitezaderotaienumaiscadedectnfoarte micmsur(numitorulfracieicaredvaloareavitezeiderotaiermne practicconstant).Poriuneadincaracteristiccaresepoateridicaexperimental este pus n eviden n fig. 5.2 prin linie ngroat. Prinurmare,caracteristicavitezeiderotaielamersulnsarcinestenet deosebit de caracteristica corespunztoare a motorului cu excitaie derivaie. 5.2. Caracteristica cuplului Se tie c cuplul electromagnetic dezvoltat de o main electric de curent continuuesteproporionalcufluxuldeexcitaie0(maiprecis,fluxuln cmpul rezultant) i cu curentul IA din nfurarea rotorului. n cazulmotorului serie, 0=f(IA). Att timp ct circuitul magnetic al mainii este nesaturat, fluxul 0estepractic proporionalcucurentulIAidecicuplulelectromagneticMva depindepracticdeptratulcurentuluirotoricIA,M=kmIA2.Cndcircuitul magnetic s-a saturat i se ine seama i de reacia transversal a rotorului, atunci fluxul este practic constant i deci cuplul electromagnetic variaz proporional cucurentulrotoricIA,M=kmIA.Peaceastbazseexplicaluracurbei dinfig. 5.3. Cuplul util M, variaz n funcie de curentul IA, aa cum evideniaz curba ntreruptdinfigura5.3.Lasarciniredusealemotorului,vitezaestemultmai mare,cuplulMmdefrecarimecanicecretesensibil,ntimpcecuplul corespunztor pierderilor n fier este practic constant (viteza crete, fluxul scade la cureni redui). 5.3. Caracteristica mecanic Este definit prin ecuaia n=f(Mr), pentru U=ct.=UN. La fel ca la motorul cuexcitaiederivaie,vomconsiderapentrudeducereaalureiacestei caracteristicicM Mr.Pebazaconsideraiilordinparagrafulanteriorsepoate deducealuracaracteristiciimecaniceporninddelacaracteristicavitezeide rotaie la mersul n sarcin. Astfel, pentru cureni IA absorbii de la reeaua de alimentare relativ redui nraportcucurentulnominal(inexistenasaturaieicircuituluimagnetic),se obine urmtoarea expresie analitic a caracteristicii mecanice:

PentrucureniIArelativmari(existenasaturaiei),dimpotriv,este valabil expresia:

Racordnd cele dou curbe construite pe baza expresiilor analitice de mai sus,seobtinecaracteristicadinfigura5.4.Seremarcalurageneral asemntoare cu alura caracteristicii vitezei de rotaie la mersul n sarcin, aceea auneihiperboleechilateraldeplasatenraportcuaxaabsciselor.Vitezade rotaievariaznlimitelarginfunciedecuplulrezistentlaarbore. Caracteristicaesterapidcztoarencomparaiecucaracteristiaanaloga motoruluicuexcitaiederivaie.Oasemeneacaracteristicmecaniceste denumit caracteristic elastic (sau moale). Aadar, motorul cu excitaie serie are caracteristic mecanic elastic. Reinem faptul important pentru delimitarea domeniului de utilizare a motorului cu excitaie serie c puterea mecanic cedat pelaarboreinstalaieiantrenateestepracticconstant,indiferentdevaloarea cupluluirezistent(P2=M,=ct.,dincauzavariaieihiperboliceavitezein raport cu cuplul rezistent). Instalaii care impun condiia P2ct. sunt: instalaiile de actinare electric a trenurilor, tramvaielor i instalaiile de ridicare (macarale, ascensoare etc.). Nutrebuietrecutcuvedereaiomaredeficienamotoarelorserie, aceeadeaseroticuvitezefoartemari,uneorinepermisedinmotivede securitate mecanic, atunci cnd cuplul rezistent la arbore se anuleaz (mersul n gol). De aceea la unele motoare cu excitaie serie de putere foarte mic se prevd anumite regulatoare limitatoare automate de vitez sau motorul este prevzut cu dubl excitaie, cea serie fiind predominant, iar nfaurarea derivaie adiional Fig. 5.4 Caracteristica mecanic a motorului serie avndcaracterdecorecienscopullimitriivitezeiderotaielacupluri rezistente mici (caracteristica ntrerupt din fig. 5.4).[7] NCERCRI EXPERIMENTALE Chestiuni studiate: 1.Determinarea valorii reostatului de pornire. 2.Determinarea caracteristicilor electromecanice ale masinii. 3.Determinarea caracteristicilor mecanice ale masinii. Se realizeaz schema electric de montaj din figura 7.1: M- motor de current continuu; Rp- reostat de pornire; A- ampermetru; V- votmetru; K- comutator; Ex- nfurarea de excitaie. Motorul de c.c.: Un- 110V; In- 30A; Pn- 2,66KW; n- 1500-2300 rpm; Ra- 1- rezistena colector. Fig. 7.1 Montaj experimental Tabel cu date msurate i calculate. 7.1. Determinarea valorii reostatului de pornire

[

] 7.2. Determinarea caracteristicilor electromecanice ale mainii

UmImUgIgnPgrandgP1P2randmMPg/Pgn VAVArot/minW-WW-N*m- 1124110116351100.57448203.1390.453441.187050.03333 1106105316123150.77660430.6220.652462.552250.09545 10891016.51600656.50.85972813.0030.836424.854720.19894 10711100815908000.871177967.9370.822385.816230.24242 106139711157910670.8713781290.990.936857.811440.32333 10415.59513154812350.8616121511.630.937739.329650.37424 103169414154013160.8616481610.770.977419.99320.39879 randT=0.95- randamentul transmisiei randG=f(Pg/Pgn)

randM=P2/P1

Exemplu de calcul: Im=f(P2)0246810121416180 500 1000 1500 2000P2 [W]Im [A]rand M=f(P2)00.20.40.60.811.20 500 1000 1500 2000P2 [W]rand M

- puterea debitat de generator

- puterea absorbit de motor randT=0.95- randamentul transmisiei randG- din grafic=0.57- pentru generator

- puterea generat de motor randM=P2/P1=203.139/448=0.45344 randament motor

- cuplu generator Determinarea caracteristicilor mecanice P1=f(P2)0200400600800100012001400160018000 500 1000 1500 2000P2 [W]P1 [W] Se observ c graficul funciei n=f(M), este o linie dreapt aa cum este prezentat i teoretic observnd deci ca turaia are o caracteristic mecanic rigid. Observaii i concluzii S-a executat montajul din figura7.1. Sarcina motorului a constituit-o un generator de curent continuu cruia i s-a aplicat o rezisten variabil la ieire.Motorul de curent continuu n general, pune probleme i n ceea ce privete pornirea sa. Datorit lipsei t.e.m. n momentul pornirii i datorit rezistentei mici a indusului, curentul absorbit la pornire, atinge valori foarte mari. Pentru a limita acest curent, n perioada porniri, se conecteaz o rezistent n serie cu rotorul (rezistena de pornire Rp). Pe msur ce motorul pornete, valoarea curentului absorbit scade, iar rezistena de pornire este scoas treptat din circuit. Tot pentru o pornire mai uoar n sarcin, se recomand ca n momentul pornirii, curentul de excitaie sa fie maxim (reostatul de reglaj al n=f(M)0200400600800100012001400160018000 2 4 6 8 10 12M [N*m]n [rot/min] excitaiei s fie scurtcircuitat), dac acest lucru este posibil (excitaia este independent). Pentru ridicarea caracteristicilor de funcionare n sarcin se aduce motorul la turaia nominal, se ncarc progresiv generatorul G cu sarcina Rs i se citesc valorile turaiei, curentului I absorbit de motor, curentului I debitat de generator i a tensiunilor din circuitele motorului i al generatorului. CONCLUZII Motoarele de current continuu sunt similare n construcie cu generatoarele de curent continuu. Ele pot, de fapt s fie descrise ca generatoare care funcioneaz invers. Cnd curentul trece prin rotorul unui motor, este generat un cmp magnetic care genereaz o for electromagnetic, i ca rezultat rotorul se rotete. Aciunea periilor colectoare i a plcuelor colectoare este exact aceiai ca la generator. Rotaia rotorului induce un voltaj n bobinajul rotorului. Acest voltaj indus are sens opus voltajului exterior aplicat rotorului. n timp ce motorul se rotete mai rapid, voltajul rezultat este aproape egal cu cel indus. Curentul este mic, i viteza motorului va rmne constant att timp ct asupra motorului nu acioneaz nici o sarcin, sau motorul nu efectueaz alt lucru mecanic dect cel efectuat pentru nvrtirea rotorului. Cnd asupra rotorului se aplic o sarcin, voltajul va fi redus i un curent mai mare va putea s treac prin rotor. Astfel, motorul este capabil s primeasc mai mult curent de la sursa care l alimenteaz, i astfel s efectueze mai mult lucru mecanic. Deoarece viteza rotaiei controleaz trecerea curentului prin rotor, mecanismele speciale trebuie folosite pentru pornirea motoarelor cu curent continuu. Cnd rotorul se afl n repaus, el, efectiv, nu are nici o rezisten, i dac voltajul normal este aplicat, va trece un curent mare, ceea ce ar putea avaria periile colectoare sau motorul. Mijloacele obinuite pentru prevenirea acestor accidente este folosirea n serie a unei rezistene, la nceput, mpreun cu rotorul, pentru a limita curentul pn cnd motorul ncepe s dezvolte un curent suficient. Pe parcurs ce motorul prinde vitez, rezistena este redus treptat, fie manual ori automat. Viteza cu care un motor cu curent continuu funcioneaz, depinde de puterea cmpului magnetic care acioneaz asupra rotorului, ct i de curentul rotorului. Cu ct este mai puternic cmpul magnetic, cu att este mai mic rata rotaiei necesare s creeze un curent secundar necesar pentru a contracara curentul aplicat. Din acest motiv viteza motoarelor cu curent continuu poate fi controlat prin variaia cmpului curentului. Aplicaii ale mainii de curent continuu cuexcitaie separat Mainile de curent continuu sunt utilizate pe scar largn diverse domenii ale tehnicii cum ar fi: n traciune electric ca: Motoare de traciune la tramvaie; Motoare de traciune la troleibuze; Motoare de traciune la transportul feroviar; Motoare i generatoare la locomotive Diesel electrice. La mainile de ridicati la podurile rulante; n metalurgie ca: motoare pentru acionarea transportoarelor; motoare i generatoare pentru acionarea laminoarelor; motoare pentru acionarea mainilor unelte. Maina de curent continuu se utilizeazn dou regimuri importante: a)Regim de generator de curent continuu: cu excitaie separat; cu excitaie serie; cu excitaie mixt; b)Regim de motor de curent continuu : cu excitaie separat; cuexcitaie serie; cu excitaie mixt; Regimul de generator, este caracterizat prin transformarea energiei mecanice primit la arbore n energie electric cedat in sistemul energetic. Funcionarea n regim de motor, a mainii de curent continuu, are loc atunci cnd nfurarearotorului este conectat la o surs de tensiune continu. Curentul de excitaie al generatoarelor de curent continuu poate fi luat de la o surs separat sau chiar de la generatorul respectiv. n primul caz generatorul se numete cu excitaie separat, iar n cel de-al doilea caz cu excitaie proprie sau cu autoexcitaie. n cazul generatoarelor cu excitaie proprie,dup modul de conectare a nfurrii de excitaie cu nfurareaindus a generatorului, sunt trei categorii de generatoare: -generatoare cuexcitaie derivaie, la care nfurarea de excitaie este conectat n paralel cu nfurarea indusului; generatoare cuexcitaie serie, la care nfurarea de excitaie este nseriat cu nfurarea indusului; -generatoare cuexcitaie mixt (compound),care prezint dou nfurri de excitaie, unaderivaie i cealalt nseriat cu nfurarea indusului; maina de sudur n curent continuu (convertizorul de sudur), este un generatorde curent continuu cu nfurarea de excitaie separat i nfurare de excitaie serie montat diferenial. nfurarea de excitaie separat este alimentat prin intermediul unei puni de redresare de la prize prevzute pe nfurarea motorului asincron de antrenare. Regimul de motor, este caracterizat prin transformarea energiei electrice primit pe la arborele mainii, n energie mecanic cedat unei maini unelte. Motoarele de curent continuu prezint o deosebit importan n acionrile cu reglaj de vitez avnd o tot mai larg dezvoltare att ca fabricaie ct i ca utilizare. Dup modul de conectare a circuitului de excitaie cu indusul, motoarele de curent continuu se mpart n: -motoare cu excitaie separati motoare cu excitaie derivaie, caz n care alimentarea circuitului lor de excitaie se poate face de la aceeai reea ca i nfurarea indusului; -motoare cu excitaie mixt (compound),care prezint dou nfurri de excitaie, una derivaie i cealalt nseriat cu circuitul indusului. -servomotoarele sunt maini electrice de construcie special ce transform, de regul, un semnal electric de comand ntr-o micare de rotaie a unui arbore. Semnalul de comand, n general, sub forma unei tensiuni, este preluat de la traductoare (tahogeneratoare, transformatoare rotative, etc.) adeseori incluse n aceeai carcas cu servomotorul. -maina de curent continuu amplificatoare, denumit si main amplificatoarerotativ, este o main de curent continuu special utilizat n scopul amplificrii unor semnale de curent continuu de putere foarte mic n comparaie cu puterea semnalelor de ieire. Funcioneaz n regim de generator, amplificarea puterii electrice realizndu-se pe seama puterii mecanice furnizate de un motor de antrenare.Dinpunct de vedere constructiv, mainile amplificatoare sunt maini de curent continuu care au prevzut pe colector dou perechi de perii pentru fiecare pereche de poli. Periile din axa polilor se numesc longitudinale, iar cele din axa neutr de numesc transversale i sunt conectate n scurtcircuit. amplidina, este o main amplificatoare compensat utilizatn instalaii de automatizare ca amplificator de putere. Factorul de amplificare atinge valori de

. Din punct de vedere constructiv exist dou variante de amplidine: n varianta cu poli apareni, polul principal de excitaie este secionatn doisemipoli, ntruct n axa acestuia trebuie introdui polii auxiliari. nfurrile de excitaie i de compensaie sunt dispuse concentrat, nconjurnd cei doi semipoli principali. n variantacu poli necai, statoruleste prevzut cu crestturi: nfurarea de compensaie este repartizat n crestturile mai mici iar nfurarea de excitaie este concentrat n crestturile mai mari din axa transversal.