MAŞINADE CURENT CONTINUU

Construcţia şi caracteristici defuncţionare

Construcţia maşinii de curent continuu

1-colector2-perii3-miez rotoric4-poli5-bobină polară6- carcasă7- scut portlagăr8- ventilator9- bobinaj rotoric

Construcţia maşinii de curent continuu de putere mică

1-carcasă2-bobină polară3-pol4- miez rotoric5 bobinaj rotoric6-colector

Construcţia maşinii de curent continuu

2

3

1

4Număr lamele colector K

Construcţia colectorului

1.- butuc- fier2.- piuliţă specială-fier3.- izolaţia- mică,micanită4.- lamelă de colector- cupru electrolitic5.- izolaţia dintre lamele

Colectorul

5.- izolaţia dintre lamele

1.- butuc- fier2.- piuliţă specială-fier3.- izolaţia- mică,micanită4.- lamelă de colector- cupru electrolitic

6.- butuc7.- roata cu spiţe

Solenaţia şi câmpul magnetic de excitaţie

Liniile câmpului de excitaţie

Variaţia inducţiei magnetice în întrefier

Reacţia transversală la maşina de curent continuu

Solenaţia şi câmpul în întrefier datorită înfăşurărilorpolilor de comutaţie şi înfăşurării de compensare.

F = 0

ΨE uE

iE

ΨS

ΨK

K

C ΨAE

uA

iA

ΨA

Schema electrică a maşinii de curent continuu

Excitaţie derivaţie

compensarecomutaţie

Excitaţie serie

indusul

Fenomenul de comutaţiela maşini de curent continuu

Procesul electromagnetic

Ia

Ia

42 31

I

i

I

Ia

42 31

Ia

Ia

42 31

I

t

-Ia

IaTK

Schimbarea sensului curentului în secţia în comutaţie

KnKnDnKD

vbT

K

K

K

KC ⋅

=⋅

=⋅⋅

⋅

== 160

60π

π

Perioada comutaţiei

I

Ia+i

v

Ia-i

S2S1i

I

Ia

31 2K

Ecuaţia circuitului în comutaţie

221112 iriririririre cclpls ⋅−⋅+⋅+⋅+⋅−⋅=∑

iIiiIi

a

a

−=+=

2

1

Circuitul de comutaţie

CAElcel eeeeeee +++=+=∑

( )as

c

aassl InKL

TIIL

dtdiLe ⋅⋅⋅⋅−=−−

−=−= 2

T.e.m. de autoinducţie

nknpkNe sEyspsE ⋅⋅=⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅= φφβsin60

22

T.e.m. indusă de câmpul de excitaţie, dacă periile sunt decalatedin axa neutră cu unghiul β

nIke aAA ⋅⋅=T.e.m. indusă de fluxul de reacţie al rotorului

T.e.m. induse în secţia în comutaţie

nIke CCC ⋅⋅=T.e.m. indusă de câmpul polilor de comutaţie

pls rrrr +⋅+= 2Rezistenţa constantă a circuitului

c

ccc T

tTSS −⋅=1

Suprafeţele de contact dintre perie şi lamelele 1 şi 2

ccc TtSS ⋅=2

Rezistenţele de contact

tTTrrc

ccc −⋅=1 t

Trr ccc ⋅=2

Parametrii circuitul de comutaţie

I

Ia+i

v

Ia-i

S2S1

00 ≅=∑ neDacă se presupune :

( )21

12

2 ccpls

cca

rrrrrIei

+++⋅+−⋅+= ∑

Expresia curentului în secţia în comutaţie :

( )21

122

*ccpls

ccarrrrr

rrIi+++⋅+

−⋅=

Comutaţia de rezistenţă

Curentul în secţia în comutaţie

lps rrrr ⋅++= 2

( )( ) 2

2*ccc

ccac TrtTtr

tTTIri⋅+−⋅⋅

⋅−⋅⋅⋅=

Comutaţia liniară :

0≅Dacă se consideră :

⋅−⋅=

ca T

tIi 21*

Densitatea curentului sub perie:

La comutaţia liniară :este constantă

La comutaţia de rezistenţăeste variabilă.

αtgkj ⋅=

Tipuri de comutaţie( )

( ) 22*

ccc

ccac TrtTtr

tTTIri⋅+−⋅⋅

⋅−⋅⋅⋅=

t0

Ia

-Ia

Lamela părăsită

liniară

de rezistenţă

( )tTtTrr

ei

c

cc −⋅

+=∆ ∑

2Efectul t.e.m.induse

0≥∑e

Comutaţia întărziată

0≤∑e

Comutaţia grăbită

Tipuri de comutaţie

iii ∆∆∆∆+= *

t0

Ia

-Ia

întârziată

grăbită

Lamela părăsită

Grad 1 - lipsesc scânteile vizibile

Maşina de curent continuu funcţionează cu scântei.

Aprecierea comutaţiei.

grad 3 - scântei puternice care se alungescgrad 2 - scântei sub toate periile, albe.

grad 1 1/2 - scântei albe punctiforme sub 1/2 din peri,

grad 11/4 - scântei albe punctiforme sub 1/4 din perii,

Poate apare focul circular - scurtcircut.

Gradul 2 este admis numai la pornire şi la suprasarcini.

Se permite funcţionarea cu scântei de gradul 1 1/2

- t.em. induse- parametrii secţiei- rezistenţa de contact rc

- viteza de rotaţie- presiunea periei pe colector- prelucrarea suprafeţelor în contact- modul de aşezare al periilor pe colector

- materialul periilor şi al colectorului- uzura, starea suprafeţelor de contact- mediul în care lucrează maşina

Factori ce influienţează comutaţia

Electromagnetici

Mecanici

Altă natură

Din cauza fenomenului de comutaţie mecanică periile şisuprafaţa colectorului se uzează. Maşina necesită întreţinereperiodică.

Inbunătăţirea comutaţiei.

Folosirea polilor de comutaţie

folosirea unor perii speciale cu rezistenţa transversală mărită,

decalarea periilor din axa neutră,

întreţinerea corespunzătoare a suprafeţelor de contact

asigurarea calitătii corespunzătoare a materialului periilor

asigurarea presiunii între perie şi colector

In functionare

Modelulmaşinii de curent continuu

Ecuaţii şi pierderi

motor

ΨK

ΨE

K

uE

iE

ΨAE

ΨSuA

iA

C

ΨA

Schema electrică a maşinii de curent continuu.

Clasificare după legarea excitaţiei

Excitaţie separată

Excitaţie derivaţie

Excitaţie serie

Excitaţie mixtă adiţională

Excitaţie mixtă diferenţială

Maşina cu excitaţia separată.(motor)

AE

ApAAA

EEEE

e

edtdUiRu

dtd

iRu

ΨΨΨΨ

ΨΨΨΨ∆∆∆∆

ΨΨΨΨ

⋅−=

−++⋅=

+⋅=

ω

ωω⋅−−=

⋅⋅=

fs

AAE

kCCdtdpJ

ipC ΨΨΨΨ

T.e.m.de rotaţie

T.e.m.statică

ΨE

iE

uE

ΨAE

iA uA

ΨA

Cuplul dinamic electromagnetic

de frecări

sarcina

Ecuaţiile în regim tranzitoriu

cuplul

EUIRUIRU

pAAA

EEE

−∆+⋅=⋅=

Expresia fluxului de cuplaj

ΦΦΦΦΦΦΦΦΨΨΨΨ ⋅⋅

=⋅⋅

⋅=⋅=ππ aN

aNIM EAEAE 2

2

ΨE

iE

uE

ΨAE

iA uA

nkCaNE eu ⋅⋅−=⋅⋅−=⋅⋅

⋅−= ΦΦΦΦΩΩΩΩΦΦΦΦΦΦΦΦπ

ω

Expresia t.e.m. induseNumăr de spire

Flux fascicular

Ecuaţiile în regim staţionar.

Expresia cuplului

AcAuAEAE IkICIIMpC ⋅⋅=⋅⋅=⋅⋅⋅= ΦΦΦΦΦΦΦΦ

ππ

⋅⋅=⋅= 2eu kNapC

cu kNapC =⋅=

π

Constanta de tensiune şi constanta universală:

cuplul

Constanta de cuplu

π⋅⋅= 2ec kk

Fluxul şi inductivitatea de cuplaj

0 0.5 1 1.5 2 2.5 30

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

I/IN

MAE/MAE0

ΨAE/ΨAE0

Pierderile în maşini de curent continuu

Apt IUp ⋅∆=2AAA IRp ⋅=

βδ

α BnkpFe ⋅⋅=

Pierderi de trecere au loc în rezistenţa de contact

Pierderi în înfăşurarea rotorului

Pierderi în fierul rotoric datorită variaţiei cu frecvenţă de rotaţie afluxului

Pierderi în înf. de excitaţie

Pierderi mecanice şi de ventilaţie

Pierderi suplimentare

2EEE IRp ⋅=

2nkpmv ⋅=

as Pp ⋅≅ 005.0

generator

iA

iE

ΨAE

uAi

Rc

( )

EA

u

pAAA

EECA

IIICE

UIREUIRRU

−=⋅⋅=

−⋅−=⋅+=

ΩΩΩΩΦΦΦΦ

∆∆∆∆

Ecuaţia sarcinii:

IRU sA ⋅=

.ct=Ω

Ecuaţiile maşinii cu excitaţie derivaţie.

ESU

I

AΨAE

ΨA

ΨS ( )IME

EUIRRU

sAE

pAS

⋅⋅−=

−+⋅+=

ω

∆∆∆∆

( )IfM

IMpC

s

s

AE

AE

=

⋅⋅= 2

Ecuaţiile maşinii cu excitaţie serie.

motor

Maşina cu excitaţie mixtă. (motor)

Aditional.

ΨE uE

iE

ΨSuA

iA

ΨA

ΨAE

ΨE uE

iE

ΨSuA

iA

ΨA

ΨAE

Diferential

( ) AAASEAE

AEE

ASA

ApAAA

iiMiMpCdtdiM

dtdiLUiRu

⋅⋅±⋅⋅=

⋅++++⋅= ΨΨΨΨ∆∆∆∆ ω

Ecuaţiile maşinii cu excitaţie mixtăΨE uE

iE

ΨSuA

iA

ΨA

ΨAE

AAA

ESEASS

AASEAEAE

AESEEE

iLiMiL

iMiMiMiL

⋅=⋅+⋅=

⋅+⋅=⋅+⋅=

ΨΨΨΨΨΨΨΨΨΨΨΨΨΨΨΨ