Masini electrice - Definitii. Clasificari. Elemente constructive

Masini electrice  - Definitii. Clasificari. Elemente constructive

Definitie : Prin masina electrica se intelege un ansamblu de corpuri solide ( armaturi pe care de regula sunt plasate infasurari conductoare ), in general relativ mobile , cuplate intre ele electric, magnetic, sau si magnetic si electric ; acest ansamblu transforma energia electrica in energie mecanica, situatie in care vorbim despre motoare, sau invers, din energie mecanica in energie electrica, situatie in care vorbim despre generatoare sau (in cazul transformatorului spre exemplu din energie electrica tot in energie electrica de alta forma sau parametri.

Pentru a restrange din generalitatea definitiei de mai sus pe de o parte si pentru a introduce diferente specifice semnificative pe de alta , vom apela la cateva criterii de clasificare unanim acceptate de literatura tehnica, fara a emite insa pretentii de exhaustivitate.

A)Criterii de clasificare

a) Dupa natura cuplajului distingem:

-masini electrostatice, la care intervine doar cuplajul electric

-masini magneto-electrice, la care intervine cuplajul magnetic, campul magnetic fiind generat de magneti permanenti

-masini electromagnetice, cele mai raspandite in aplicatiile obisnuite, la care intervine de asemenea cuplajul magnetic, campul magnetic fiind generat insa in acest caz de electromagneti ; reamintim ca electromagnetul este in general un dispozitiv compus dintr-un circuit magnetic inlantuit cu un circuit electric in care polarizarea magnetica a materialului circuitului magnetic ( de mare permeabilitate magnetica ) este produsa de curentii electrici ( de conductie ), care parcurg bobina circuitului electric.

b) Dupa sensul de transformare a energiei avem:

-masini generatoare, al caror input energetic este energia mecanica, iar output-ul energetic este energia electrica

-masini motoare, la care se inverseaza sensul de circulatie a energiei

Obs: In general armaturile cuplate sunt relativ mobile ; la limita cand intre cele doua armaturi nu avem miscare relativa se vor obtine asa numitele:

-transformatoare, asimilate masinilor electrice si care transforma energia electrica caracterizata de o anumita pereche curent/ tensiune tot in energie electrica de alta pereche curent/tensiune, la aceeasi frecventa ;

c) Dupa natura curentului ce strabate infasurarile armaturilor :

-masini de curent alternativ -sincrone/asincrone (de inductie ) cu sau fara colector

-monofazate/polifazate

-masini de curent continuu

B) Particularitati constructive

La masinile rotative normale (cele mai larg raspandite in aplicatii comune ) intre cele doua armaturi de simetrie cilindrica, apare o miscare relativa de rotatie, una dintre cele doua armaturi fiind in general fixa si numita STATOR, iar cealalta mobila, coaxiala cu prima si situata in interiorul statorului, din motive constructive lesne de inteles, numita ROTOR. Partile feromagnetice se executa din materiale magnetice moi, fonta sau otel masiv, iar in cazul in care campurile magnetice sunt variabile in timp, din tole de otel electrotehnic aliat cu siliciu, fragmentarea fiind impusa de reducerea pierderilor prin hiesterezis si curenti turbionari.Pentru transformatoare se prefera tolele laminate la rece cu proprietati superioare pe directia de laminare ; de asemenea, pentru transformatoarele de retea monofazate utilizate in sursele in comutatie ( utilizate in aparatele TV, calculatoare personale si alte instalatii de automatizare ) precum si in transformatoarele de semnal, se utilizeaza miezuri pline E+I, toruri sau oale de ferita.

Spatiul de aer dintre stator si rotor poarta numele de intrefier si se noteaza cu d

Dupa cum am mentionat si mai sus, pe stator, respectiv pe rotor, de regula sunt plasate infasurari conductoare ( numite generic bobinajul masinii), confectionate preponderent din cupru electrolitic sau aluminiu, utilizat mai ales la transformatoarele trifazate, precum si la infasurarile in scurtcircuit ale masinii asincrone (de inductie).

Tolele, spirele bobinajelor, precum si infasurarile se izoleaza in raport cu partile feromagnetice cu un lac electroizolant, de o anumita clasa de izolatie, marime ce caracterizeaza temperatura pana la care lacul isi conserva nealterate proprietatile electroizolante.

Daca intrefierul este constant de-a lungul periferiei armaturilor , fig 1.1 avem de a face cu masina cu poli plini, iar daca este variabil, fig 1.2 avem de a face cu masina cu poli aparenti.

Fig. 1.1 Fig. 1.2

Partea masinii in care se produce campul de excitatie (inductor) se numeste inductor, iar partea masinii in care campul magnetic induce tensiune, se numeste indus. Rolurile de indus si inductor sunt reversibile, in cazul general al masinilor electrice. Pentru motoarele electrice de regula inductorul este statorul, iar indusul este rotorul.

Infasurarile pot fi sub forma de bobine plasate pe poli, infasurari concentrate, fig 1.2, sau plasate in crestaturi practicate in miezul feromagnetic (infasurari repartizate ) fig. 1.1.

Cand infasurarile masinii sunt strabatute de curenti, se stabileste campul magnetic rezultant al masinii, care se inchide prin miezul feromagnetic, determinand pe periferia masinii poli de polaritati alternante. In fig 1.2, prin S s-a notat statorul, iar prin R rotorul. De regula, din considerente de optimizare, masinile electrice rotative se construiesc simetric dupa doua tipuri de axe :

axa d, care trece prin mijlocul unui pol si poarta numele de axa longitudinala

axa q, care se suprapune peste bisectoarea unghiului a doua axe longitudinale consecutive si care se numeste axa transversala sau axa neutra

Distanta pe periferia indusului dintre doua axe neutre consecutive se numeste lungimea pasului polar si se noteaza cu t

Evident, o masina electrica se construieste cu 2p poli ( p= numarul de perechi de poli ) ; daca notam cu D diametrul indusului  ( rotorul in cazul fig 1.2 ), rezulta relatia :

2pt pD   (1.1)