Motoare de curent continuu

MOTOARE DE CURENT CONTINUU

a. Constructie

Motoarele de curent continuu sant construite din urmatoarele parti principale : statorul, rotorul, periile, scuturile si lagarele, cutia de borne.

Statorul produce fluxul magnetic inductor.Este format din car­casa, poli si bobine polare.

Carcasa este confectionata din material feromagnetic (otel) si are o forma cilindrica.

Polii principali (sau de excitatie) se fixeaza de carcasa. Acestia se con­fectioneaza din tole din otel cu grosimea de l-1,5 mm. Polii principali sant intotdeauna in numar par.

Bobinele polare sant infasurari izolate cu conductoarele din cupru sau aluminiu plasate pe poli. Ele sant legate in serie si conectate la reteaua de alimentare in curent continuu. Curentul ce trece prin ele se numeste curent de excitatie si excita cimpul magnetic inductor.

Conexiunile intre bobine se executa astfel, incit sa se realizeze o alter­nanta a polaritatii la trecerea curentului.

Rotorul este rotit de cuplul fortelor de interactiune dintre cimpul
magnetic inductor si curentul electric din propriul bobinaj, permitand astfel,
transformarea energiei electrice in energie mecanica. El este format din:
arborele rotorului, pachetul de tole ale rotorului, bobinajul rotoric (indus),
colectorul si ventilatorul.

Arborele rotorului este executat din otel si are rolul de a transmite ener­gia mecanica de rotatie. Pe el se gasesc montate toate celelalte parti compo­nente ale rotorului.

Pachetul de tole al rotorului se executa din tabla de otel, cu grosimea de 0,5 mm. Tolele sant de forma unei coroane circulare cu crestaturi la exte­rior. Tolele sant mentinute impachetate foarte strans pe arbore cu ajutorul unor piese speciale de strangere.

Bobinajul rotoric (indus) consta dintr-o serie de bobine din cupru sau aluminiu (izolat) si montate in crestaturile pachetului de tole. Capetele aces­tor bobine sant lipite de lamelele colectorului.

Colectorul este format din lamele de cupru identice dispuse pe circum­ferinta unui butuc fixat de arbore.

Intre lamelele de cupru se afla izolatie de micanita.

Ventilatorul este fixat pe axul rotoric si asigura circulatia fortata a ae­rului din mediul inconjurator prin interiorul motorului, in felul acesta mo­torul se raceste, Este prevazut numai la masinile de putere mare, pentru o mai buna utilizare a sectiunii conductoarelor.

Periile freaca pe lamelele colectorului pentru a realiza legatura elec­trica dintre bobinajul rotoric si cutia de borne a motorului. Ele sint sustinute si presate pe colector de crucea portperii din otel sau fonta. Periile sint exe­cutate, de regula, din carbune sau alte materiale cu mare rezistenta mecanica si foarte bune conducatoare de electricitate.

Scuturile si lagarele motorului sint piese metalice care asigura inchi­derea statorului si sustinerea arborelui rotoric, pentru a putea efectua misca­rea de rotatie. Lagarele pot fi cu cuzineti sau cu rulmenti.

Cutia de borne reprezinta locul unde se executa legaturile electrice intre capetele infasurarilor din masina si reteaua de alimentare. Bornele sant executate din cupru sau otel, iar cutia este prevazuta cu un capac cu rol de protectie si izolare.

In figura 1 este reprezentata schema de producere a cuplului meca­nic la un motor de curent continuu cu doi poli. Cimpul magnetic inductor, format de curentul de excitatie actioneaza cu forta electromagnetica F asupra curentului rotoric. Curentul rotoric este astfel condus prin bobinajul rotoric incit fortele electromagnetice formeaza cupluri de rotatie de acelasi sens. Cuplul total reprezinta suma acestora si duce la miscarea de rotatie dorita.

In figura 1 circuitul de excitatie si circuitul rotoric sant indepen­dente, fiecare este alimentat de la alta sursa de curent continuu.

Fig.1. Schita simplificata pentru motorul de curent continuu :

1-carcasa ; 2-pol ; 3-bobinaj de excitatie ; 4-arborele motorului ;

5-pachetul de tole ; 6-bobinajul rotoric ; 7-colectorul ; 8-perii ;

9-circuitul de excitatie ; 10-circuitul rotoric ;

11- liniile campului magnetic inductor.

Fig.2.   Schema electrica a motorului de curent continuu cu excitatie separata

Motorul de curent continuu astfel executat se mai numeste si motor cu excitatie sepa­rata. Schema electrica a acestuia este data in figura 2.

In practica cele doua surse de curent se reduc la una care alimenteaza atat circuitul rotoric, cat si pe cel de excitatie, in acest caz se deosebesc trei moduri de legare a infasurarii de excitatie (fig. 3) : in serie cu circuitul rotoric, in derivatie si mixt.

a b c

Fig.3. Schemele electrice ale motorului de curent continuu cu o singura sursa de curent

a - excitatie serie ; b - excitatie derivatie ; c - excitatie mixta

Astfel de motoare se numesc : cu excitatie serie, cu excitatie derivatie si respectiv cu excitatie mixta.

In cazul motorului cu excitatie mixta o parte din infasurarea de exci­tatie   ( r_el ) este legata in serie cu circuitul rotoric si restul infasurarii ( r_e2 ) in paralel cu acesta.

b. Marimi nominale

Motoarele de curent continuu, ca si toate receptoarele sant dimensionate pentru un anumit regim de functionare. Acesta se numeste regimul nominal (sau serviciul nominal) si in cadrul lui motorul poate functiona permanent fara ca partile sale componente sa se incalzeasca peste limita admisibila.

Marimile nominale pentru uri motor de curent continuu sint in general urmatoarele :

puterea nominala ( Pn, in W, kW ) reprezinta puterea mecanica utila la arborele motorului ;

tensiunea nominala ( U, in V ) este tensiunea pentru care a fost con­struit motorul. Ea corespunde uneia dintre valorile normalizate de tensiuni ;

tensiunea de excitatie ( Ue, in V ), este tensiunea necesara a fi aplicata excitatiei ;

curentul nominal ( I, in A ) este curentul absorbit de la retea cores­punzator puterii si tensiunii nominale ;

turatia nominala ( n_n, in rot/min) este turatia arborelui rotorului ;

-randamentul motorului (η) reprezinta raportul:

Pn Pn

η = ― = -- , ( 1 }

Pa U ∙ I

unde : Pn este puterea nominala (mecanica) a motorului;

P_a= U. I - puterea (electrica) absorbita de la retea.

Randamentul este subunitar datorita pierderilor de energie din masina.

Aceste pierderi sant de natura electromagnetica si mecanica.

Pierderile electromagnetice sant:

pierderi in cupru, care reprezinta pierderile din bobinajele de excitatie si al
indusului

pierderi in fier, care reprezinta pierderile ce se produc in pachetul de tole al rotoru­lui.

Pierderile mecanice se datoresc fortelor de frecare din lagare.

Toate marimile sint indicate pe placuta motorului.

c. Pornirea motoarelor de curent continuu

Motoarele de curent continuu nu pornesc prin legare directa la retea asa cum se arata in schemele din figurile 2 si 3 , deoarece curentul de pornire ar fi de aproximativ 20 -50 de ori mai mare decit curentul nominal. Pentru a se micsora acest curent pana la de 2-2,5 ori curentul nominal se utilizeaza un reostat de pornire. Acesta se introduce in circuitul principal al motorului. Pe masura ce turatia motorului creste, curentul absorbit de la retea scade. Reostatul este scos treptat din circuit si ajunge sa fie scurtcircuitat cand se atinge turatia nominala a motorului.

d. Reglarea turatiei motorului de curent continuu

Turatia motorului continuu se poate regla fie prin variatia tensiunii, fie prin variatia curentului de excitatie. Curentul de excitatie se poate varia utilizindu-se un reostat. Se pot realiza variatii ale turatiei fata de turatia nominala in raportul 1/3.

e. Schimbarea sensului de rotatie

Se realizeaza prin inversarea legaturilor fie la stator (la excitatie), fie la rotor. Daca se inverseaza legaturile in ambele locuri nu se obtine schimbarea sensului de rotatie.