Caracteristicile de lucru ale motoarelor cu excitatie serie (motoare serie)

Caracteristicile de lucru ale motoarelor cu excitatie serie (motoare serie)

La motoarele cu excitatie serie, deoarece I_e=I_a si pentru sistemul magnetic nesaturat al masinii , si daca se substituie in ecuatia (4.10) , se obtine expresia caracteristicii de viteza pentru aceste motoare:

(4.14)

unde:

R_a - suma rezistentelor infasurarii indusului si infasurarii de excitatie serie.

Din expresia (4.14) rezulta, ca aceasta caracteristica de viteza a motoarelor de c.c. cu excitatie serie reprezinta o hiperbola patrata ale carei asimptote coincid cu axele de coordonate (fig.4.40).

Fig.4.40. Caracteristica de viteza a motorului de c.c. cu excitatie serie

La cresterea curentului, masina se satureaza si turatia se modifica mai putin. Caracteristica de viteza a motoarelor cu excitatie serie are un puternic caracter cazator. Asemenea caracteristica este numita moale. La regimul de functionare in gol I_e=I_a=0 si de aici si , datorita caruia, turatia creste rapid si atinge valori periculoase sub aspect mecanic pentru motor(determina ruperea bandajelor, defec-tarea infasurarii indusului s.a.).

De aceea, motoarele serie trebuie sa functioneze in conditii ce exclud posi-bilitatea obtinerii regimului de functionare in gol. In acest scop, legatura dintre motor si masina de lucru se realizeaza prin transmisie dintata si in unele cazuri prin transmisie cu curea, deoarece in procesul de functionare, cureaua se poate rupe si masina trece in regimul de functionare in gol, periculos pentru ea. Obisnuit, mo-toarele serie se dimensioneaza astfel, incat sa suporte fara consecinte periculoase pana la 50% peste turatia lor nominala de rotatie. Pornirea si functionarea acestor motoare la sarcina sub 25% din cea nominala este inadmisibila. Dupa cum anterior s-a subliniat, pentru sistemul magnetic nesaturat al masinii, fluxul magnetic este proportional cu marimea curentului rotoric (). In acest caz pentru momentul motorului se obtine:

(4.15)

Din expresia (4.15) se observa, ca la cresterea sarcinii, momentul motorului cu excitatie serie variaza dupa o lege parabolica (fig.4.40). Cresterea mai rapida a momentului motor la motoarele serie in comparatie cu motoarele cu excitatie para-lela, la care le face potrivite in regimurile grele de functionare - conditii grele de pornire, combinate cu suprasarcini importante la arbore cu viteze mici, cum se intalneste de exemplu in tractiunea electrica, la instalatiile miniere de ridi-cat s.a.

La motoarele serie insa exista proprietatea, ca la variatia sarcinii se modifica toate formele de pierderi din masina. Datorita faptului, ca I_e=I_a, pierderile din infa-surarea de excitatie sunt variabile si se considera impreuna cu cele din infasurarea indusului, adica (R_a - suma rezistentelor infasurarilor indusului si de excitatie).

Pe langa aceasta, la cresterea sarcinii, turatia n se reduce si deci se reduc si pierderile mecanice p_mec si in acelasi timp se amplifica inductia magnetica, datorita careia pierderile in circuitul magnetic cresc. Se dovedeste ca, reducerea p_mec are loc atat cat este cresterea p_Fe, datorita careia suma lor este o marime aproximativ cons-tanta. Iata de ce si la motoarele cu excitatie serie se poate vorbi de pierderi cons-tante si variabile, unde prin pierderi constante se intelege suma pierderilor meca-nice si celor din fierul magnetic, adica Si aici, valoarea maxima a randamentului η se obtine la acea sarcina a masinii pentru care pierderile variabile sunt egale cu cele constante. Dependenta este prezentata in fig.4.40.

Caracteristica mecanica n=f(M) pentru motoarele cu excitatie serie se obtine, daca in expresia caracteristicii de viteza (4.14) se substituie :

(4.16)

Din expresia (4.16) se observa, ca pentru circuit magnetic nesaturat, caracte-ristica mecanica a motoarelor serie are forma de hiperbola, adica ea este asema-natoare caracteristicii de viteza.

Fig.4.41. Caracteristicile mecanica Fig.4.42 Caracteristile mecanice

naturala (1) si artificiale rezistive naturala si artificiale de tensiune

(2,3) ale motorului de c.c. serie ale motorului de c.c. serie

In fig.4.41 sunt prezentate:

Ø     caracteristica mecanica naturala 1 ridicata pentru R_s=0;

Ø     caracteristicile mecanice artificiale 2 si 3 ridicate corespunzator la introducerea de rezistente suplimentare si () in cir-cuitul indusului (fig.4.33 c).

In fig.4.42 sunt prezentate caracteristica mecanica naturala si doua caracteris-tici mecanice artificiale ridicate la diferite tensiuni si R_s=0. Intrucat caracteristi-cile mecanice (de viteza) ale motoarelor serie au caracter cazator, aceste motoare functioneaza totdeauna stabil.