MOTOARE DE CURENT CONTINUU. PRINCIPII CONSTRUCTIVE SI DE FUNCTIONARE

MOTOARE DE CURENT CONTINUU. PRINCIPII CONSTRUCTIVE SI DE FUNCTIONARE

1.1. GeneralitaTi

Masina de curent cuntinuu se compune in principal din inductorul heteropolar care formeaza statorul masinii si un indus care constituie rotorul masinii.Un sistem de comutatie asigura in permanenta un sens unic al curentului in raport cu campul magnetic, deci asigura o forta in directie constanta.

Statorul este echipat cu doi poli inductori denumiti poli principali. In constructia uzuala, miezul feromagnetic al polilor inductori este realizat din otel masiv, sau din tole de tabla feromagnetica cu grosimea de 0,5.2 mm asamblate impreuna prin buloane de strangere nituite. Pe miezul polilor inductori sunt asezate bobinele de excitatie. Bobinele sunt conectate in serie astfel incat polii de un nume sa alterneze la periferia armaturii cu polii de nume contrar, pentru a obtine un inductor heteropolar.

Rotorul constituie indusul masinii; miezul feromagnetic al acestuia este realizat din tole stantate din tabla silicioasa normal aliata, de 0,5 mm grosime izolate intre ele. Tolele sunt impachetate fie direct pe axul masinii, fie pe butucul rotorului. Infasurarea indusului este o infasurare repartizata, inchisa, construita in doua straturi, asezata in crestaturile prevazute la periferia indusului si este racordata la lamelele colectorului.

Actionarea cu motoare de curent continuu are avantajul important ca momentul creat este practic independent de pozitia si viteza motorului. Daca infasurarile de camp sunt inlocuite cu un magnet permanent, atunci momentul dezvoltat este proportional cu valoarea curentului din armaturi si deci cu tensiunea aplicata.

Anumite proceduri tehnologice au permis micsorarea greutatii motoarelor. Ele se refera, de exemplu la eliminarea infasurarilor de excitatie prin utilizarea motoarelor cu magnet sau micsorarea greutatii rotorului prin motoarele cu rotor disc.

1.2. Ecuatiile de functionare ale motorului de curent

continuu

Daca in functionarea unui motor de curent continuu se modifica tensiunea de alimentare, curentul de excitatie sau cuplul rezistent, atunci au loc procese de functionare dinamice (tranzitorii). Cauzele care provoaca aparitia regimurilor dinamice pot fi accidentale sau provocate voit in scopul optimizarii parametrilor de functionare ai sistemului de actionare.

Ecuatiile de functionare ale motorului de curent continuu in regim dinamic sunt (fig. 1.1):

ecuatia circuitului de excitatie cu rezistenta R_e si inductivitatea de dispersie :

, (1.1)

unde este fluxul util al infasurarii de excitatie, a carui dependenta in raport cu curentul de excitatie reprezinta caracteristica de magnetizare a circuitului magnetic al masinii:

(1.2)

ecuatia circuitului indusului cu rezistenta R_a si inductivitatea

, (1.3)

unde tensiunea contraelectromotoare este proportionala cu fluxul util si viteza motorului:

(1.4)

ecuatia miscarii rotorului cu momentul de inertie total J, cuplul activ dezvoltat de motor m si cuplul rezistent m_r:

, (1.5)

unde cuplul activ depinde liniar de curentul indusului si de fluxul util:

, (1.6)

iar cuplul rezistent depinde de viteza printr-o functie in general neliniara, conform caracteristicii mecanice a masinii de lucru:

. (1.7)

Cazuri particulare:

a) Motorul cu excitatie independenta (curent de excitatie si flux constante).

Sistemul de ecuatii (1.1) - (1.7) devine:

(1.8)

b) Motorul cu excitatie serie, pentru care exista relatia evidenta

(1.9)

Ecuatiile regimului dinamic capata forma:

(1.10)

In lipsa saturatiei (caz specific functionarii motoarelor serie) fluxul util depinde liniar de curentul motorului (inductivitatea infasurarii de excitatie este constanta):

(1.11)

Componenta tensiunii datorata fluxului de dispersie are aici o pondere neglijabila; daca se neglijeaza, ecuatiile (10) devin:

(1.12)

si se pot aduce la forma simplificata:

(1.13)

unde, pentru simplificarea scrierii, s-a folosit notatia

. (1.14)

Se propune un exemplu de liniarizare a ecuatiilor (1.13) pentru a deduce o functie de transfer a motorului serie. Presupunem ca realizam liniarizarea in jurul unui punct de functionare stationara caracterizat prin marimile si . Se va presupune de asemenea ca marimile functionale prezinta variatii relativ mici in jurul valorilor corespunzatoare punctului de functionare stationara:

(1.15)

Pe baza ecuatiilor (1.13) se poate scrie:

(1.16)

dar tinand seama de ecuatiile regimului stationar:

(1.17)

si neglijand produsul a doua semnale variabile de mica elongatie in jurul valorilor stationare, rezulta:

(1.18)

Cu notatiile:

(1.19)

functia de transfer a motorului serie pentru analiza stabilitatii corespunzatoare semnalelor mici in jurul unui punct de regim stationar in cazul , are forma:

, (1.20)

unde:

. (1.21)

Daca tensiunea retelei este constanta si cuplul rezistent introduce perturbatia , functia de transfer va fi :

. (1.22)