1

Sistemul de propulsie electric cuprinde : masina electrica, variatorul de turatie –control electronic,

sursa mobila de energie.

Elementele auxiliare ale sistemului de propulsie sunt : elemente de control si comutatie,

servopompa pentru alimentare, power steering, power braking....

Sistemul de propulsie pe tensiune foarte mare trebuie protejat.

Motoare (masini) electrice de tractiune

Toate motoarele sunt reversibile. Acestea se impart in doua mari categorii?

1. DE CURENT CONTINUU (CC)

1.1. Cu magneti permanenti (MP)

1.2. Cu infasurare de excitatie: serie/ paralel/ mixt

2. DE CURENT ALTERNATIV

2.1. SINCRONE: curenti sinusoidali/ curenti dreptunhiulari/ curenti pas cu pas

2.2. ASINCRONE

MASINA (MOTOR) DE CURENT CONTINUU (CC)

Principiul de functionare

Se presupune existenta unui camp magnetic. In acest camp avem un cadrul conductor care

se misca. Acest cadru este legat la 2 semiinele de cupru pe care se pune un ax, in jurul caruia cadrul

se invarte. Cadrul se alimenteaza prin cele 2 semiinele de la niste perii.

2

Aceste perii alimenteaza in permanente semiinelele, chiar si atunci cand acestea se ivnart.

Atunci cand cadrul este alimentat apare un curent ce interactioneaza cu campul magnetic provocand

astfel o forta electromagnetica F=B*I*L (B-inductia, I-intensitarea, L-lungimea). Sub actiunea acestor

forta cadrul se invarte generand astfel cuplul M.

Cuplul invarte cadrul pana cand acesta ajunge intro pozitie orizontala. Acest cadru se

cheama sectie sau bobina si se pune in rorot.

Constructia masinii electrice: stator, rotor, capace(scuturi), magneti permanenti, infasurari.

Campul magnetic este generat in stator cu magneti sau cu bobine.

Rotorul: pe axul acestuia de

otel se pun pachete de tole.

Fiecare scut contine lagare.

Scutul dinspre colector

cuprinde perii si ansamblul port

perii. Pe al axul motor se

gaseste un ventilator care

poate fi accesibil la un singur

capat sua la ambele. De obicei

motoarele pentur tractiune au

traductoare de pozitie sau de turatie. Turatia este derivata pozitiei.

D.p.d.v al conexiunilor masina electrica are urmatoarele variante:

3

a) Masina electrica de curent continuu cu magneti permanenti

b) Masina electrica de curent continuu cu excitatie serie

c) Masina electrica de curent continuu cu excitatie derivatie

d) Masina electrica de curent continuu cu excitatie mixta

Dpdv al unui motor, principala sursa de informatie este caracteristica de cuplu. Daca

tensiunea de alimentare este constanta atunci caracteristica de cuplu este de forma :

Curba a este pentru motoare electrice de curent continuu cu excitatie serie, iar curba b este

pentru cele cu magneti permanenti si excitatie paralel. MCC (masina curent continuu) in serie se

utilizeaza pentru tractiunea electrica alimentata de reostate la automobile. In cazul curbei b pentru

MCC cu MP(magneti permanenti) si ptr MCC paralele, cuplul scade putin odata cu turatia. O astfel de

curba o intalnim la stergatoarele de parbriz.

Motoarele de curent continuu au fost primele motoare electrice utilizate, comanda lor fiind

relativ simpla. Pentru a face reglajul de turatie se utilizeaza un reostat in serie cu rotorul.

1. UA=RA*IA+EA (EA=tensiune indusa electromotoare)

2. EA=k*φex*r

3. r=2*pi*n/60

4. φex=kex*Iex (φex=flux electromagnetic/ kex=constanta de excitatie)

5. Iex=Uex/Rex

6. M=k*IA* φex (IA curent prin rotor)

La motoarlee de tractiune, cand tesniunea de alimentare este constanta reglajul se face prin-

trun reostat exterior de reglaj. Aceasta regleaza curentul si tensiunea care cade pe motor. Pe masura

ce turatia motorului creste, rezistenta reostatului scade pana la turatia dorita. De obicei la motoarele

puternice rezistenta lui este foarte mica, astfel incat randamentul sa fie mare.

Pentru reglajul unui MCC cu MP reglajul se face cu 1, 2 si 6.

4

CONCLUZII!!!!

1. In regim stabilizat cuplul dezvoltat de motor este proportional cu, curentul absorbit.

Ft-R=n*a. S

2. La un motor de putere mare, rezistenta rotorului este mica.

3. Turatia este proportionala cu tensiunea de alimentare

VARIATORUL DE TURATIE (controleaza curentul utilizand un modul electronic): realizeaza un

reglaj ( potentiometru), controleaza regim de functionare, controleaza acceleratia motorului, la

pornire/accelerare poate oferi un cuplu, curentul este diminuat cand se incalzeste motorul ( starea

motorului monitorizata cu un termistor).

MASINA (MOTOR) DE CURENT ALTERNATIV

A. MASINI SINCRONE

Masina sincrona este alcatuita din stator (parte de Fier sub forma de teava cu poli aparenti

sau poli inecati/ ++ o parte din Cupru), rotor, scuturi(capace). Capacele tin lagarele rotoului. Statorul

poate fi din cupru sau din fier sub forma de teava cu poli aparenti sau inecati. ROtorul poate fi cu

magneti permanenti sau cu infasurare( cu perii si inele/ sist de transmitere fara contact).

La motoarele sincrone se folosesc rotoare cu magneti permanenti.

5

Excitatia se gaseste in rotor. In stator exista u sistem de 3 infasurari ce sunt plasate

echidistant pe periferia statorului. Aceste 3 infasurari pot fi alimentate fie cu curenti dreptunhiulari

fie cu curenti sinusoidal. Interactiunea produce cuplu electromagnetic care invarte rotorul.

Cand statorul se alimenteaza cu 3 tesnsiuni sinusoidale decalate in timp cu 2pi/3 fazele

statorului fiind decalate in spatiu se produce camp magnetic invartitor care antrezeaza dupa el

rotorul.

Tensiunea sau curenti de alimentare trebuie sincronizati cu pozitia rotorului, de aceea se

utilizeaza un traductor de pozitie retorica cu o rezoluie mare. Motorul sincron alimentat cu curent

dreptunghiulari se numeste Brushless DC.

6

Avantaje motoare: Curentul principal trece prin stator

Statorul se raceste bine, la acelasi volum trce curent mai mare prin stator

Cuplu si putere specifica

Nu au contacte alunecatoare( perii) fapt ce rezulta o fiabiltiate mult mai buna, intretinere

aproape 0, nu produc scantei

Constructie mai complicata la cc (mai ales rotorul)

Pret mai mic la motorul de CA

Performante: turatia maxima este limitata la cc(max 6000rpm) la Ca turatia poate fi foarte

mare de aproximativ 30000rpm

Frecventa mare de 5kHz,

Dezavantaje: Comanda masinilor de CA este foarte complicata

Faza curentilor trebuie sincronizata cu cea a rotorului

Motoarele sunt mai robuste la CA

Motoarele cu CA sunt mai avantajoase deoarece s.au generalizat

Motoare cu CC se folosesc in aplicatii speciale: automobile

B. MASINI ASINCRONE

Dpdv constructiv acestea seamana cu cele sincrone, deoarece statorul este aproape la fel (

infasurare trifazata). Deosebirea se regaseste la nivelul constructiei rotorului.

7

In rotor exista un ax pe care se pune un pachet de tole, iar in tole se regasesc crestaturi In

aceste crestaturi se pun bare conductoare ce se scurtcircuiteza la capete cu niste inele.

Acest tip de rorot se cheama rorot in scurtcircuit. O alta deosebire intrele motorul sincron si

cel asincron este dimensiunea de gabarit, cel sincron fiind scurt, dar cu diametru mare.

Daca statorul este alimentat cu un sistem trifazat de U se obtine camp magnetic invartiro, ce

se roteste cu turatia n0=G0*f/P. Prin invartirea acestuia se induce in bare scurtcircuitate tensiune

electromotoare. Interactiunea cu camul magnetic invartitor se produce cuplu electromagnetic care

incepe sa deplaseze rotorul. Pe masura ce rotorul se accelereaza, viteza relativa dintre camp si rotor

cat si tensiunea indusa scad. Scazand curentii va scadea si cuplul electromagnetic.

Momentan motoarele de curent alternatic sincrone sau asincrone sunt controlate de

variatoare de turatie.

AVANTAJE:

Este robust, nu se sparge nu se rupe, nu se deformeaza.

Se incalzeste peste 120-150 grade celsius

Fucntionare timp de 1mil de km fara probleme

UTILIZARE: hibrid serie, vehicule comerciale grele, cale ferata.

Traductoare=transforma o marime neelectrica intro marime electrica

Traductoarele pentru curent=transforma un curent intr-o tensiune

Tensiunea data de un traductor poate fi variabila de la caz la caz.

8

Traductor Hall

9

Traductoare de pozitie (HALL si inductiv)

**VLAD** Intensitatea campului magnetic este constanta. Inductia magnetica rezultanta

depinde de liniile de camp magnetic. Daca prin bobina apare un flux magnetic variabil,

atunci in bobina apare o tensiune electromotoare. Amplitudinea acestei tensiuni este

poportionala cu turatia. Se obtine un traductor de poztiei incremental.(se da un impuls cand

roata se roteste cu jumatate de dinte). Pentru calcularea pozitiei reale si pentru protecia la

zgomote de obicei traductoarele inductive utilizeaza un dinte lipsa si un numarator.

Motoarele de curent continuu au nevoie de determinarea pozitiei rotorului. Sunt

doua categorii de traductoare: liniare si rotative.

Traductaorele rotative pot fi incrementale sau absolute. Incrementale: genereaza un

impuls cand sau deplasat cu un anumit unghi, mai exact, cand rotorul se deplaseaza printrun

increment. Sunt simple, robuste dar trebuie sa aiba efect. Pot fi afectate de zgomot

electromagnetic. Ele sunt folosite la volant sau la arbore cotit. Principalul traductor

incremental este traductorul optic.

Acesta functioneaza astfel: avem un disc pe care sunt trasate linii opace si

transparente. Avem un led deasupra discului iar dedesubt un foto-tranzistor.

Traductaore absolute: optice sau

inductive. Acestea dau direct pozitia

rotorului. Resolver(figura alaturata) este

un traductor analogic inductiv si are in

stator 2 infasurari si in rotor o

infasurare. Un traductor absolut optic

digital seamana cu un encoder.

10

Aceste traductoare optice pe care sunt trasate linii opace si transparente. Exista un led deasupra

discului, iar sub acesta se afla un foto-tranzistor (o dioda). Foto tranzistorul este un tranzistor care

functioneaza daca are lumina in baza.

Pentru a avea o rezolutie mai mare sunt necesare mai multe leduri. Fotodioda conduce

curent daca are lumina.

Traductorul de pozitie se baga in motor

Pentru traductoare sincroane cu curenti sinusoidali trebuie sa se cunoasca precis pozitia

rotorului si pentru asta se folosesc resolvere.

11

Termistoare

Sunt materiale semiconductoare, au o

caracteristica mai complicata. La temp

de peste 80 grade se distruge izolatia.

Pentru aceste temperaturi nu se main

folosesc termistoare ci termocuple.

Efectul termoelectric al curentului

Daca apare un dezechilibru, se introduce in

curent o tensiune care este proportionala

cu temperatura.

Utilizare:???voltmetru???

Traductor de temperatura. Este necesar pe un motor electric pentru a cunoaste regimul

termic al acestuioa de frunctionare. Exista si pericolul a motorul sa aiba un regim termic

ridicat in alta zona fata de cea in care este montat traductorul de temperatura. Din aceasta

cauza se folosesc mai multe traductoare.

Variator de turatie. Echipament electric care se intercaleaza intre sursa si masina electrica si

transmite variatii constante ale sursei

in tensiuni.??????????????????????

La un motor electric, cuplul dezvoltat

de motor este in principiu

proportional cu curentul in baterie.

Cea mai simpla arhitectura (dreapta)

a variatorului de turatie. A-

amplificator, Ri-regulator de curent,

S-sursa.

Un variator are 2 parti: partea de

forta( U=1000V, I=1000A) si partea de

comanda.

12

Clasificare VT:

1. Fata de Uintrare/Uiesire

2. Dpdv al functionarii mecanice

Insiruire de chestii nonsens:

13

Tranzistor bipolar

B-baza, E-emitor, C-colector ----Ic/Ib=β

ON:Ic=Ie diferit de 0/ Uce=0

OFF:Ic=Ie=0/ Uce=mare

Traductor bipolar=conduce I si Ula sute de V/A, frecventa de comutatie este de

aproximativ 5kHz

MOSFET: I,U mai mici, dar frecventa de comutatie>20kHz. Factor de amplificare

1000. Se foloseste la puteri mici –VIDEOREPARTOR??

IGBT:I si U mari si factor de amplificare 10000. Se foloseste la puteri medii-VEHICULE

ELECTRICE

TIRISTOR: comuta I si U la 10^3. Este ca o dioda comandata(conduce doar cand

primeste impuls) Se foloseste la puteri mari-LOCOMOTIVE