me_masina_de_curentcontinuu2014 [compatibility mode].pdf

2014 - Facultatea de Inginerie Electrica 1

Universitatea POLITEHNICA din BucuretiDepartamentul Maini, Materiale i Acionri Electrice

III. Maina de curent continuu


III. 1. Generaliti. Mrimi nominale

Ca generator se folosete pe vehiculele autonome sau ca generator de sudare.

Motoarele de curent continuu sunt folosite n sistemele de acionare cu turaie variabil i n traciunea electric:

Maina de curent continuu poate funciona ca motor, generator sau frn.

laminoare reversibile,sisteme de urmrire,excavatoare,maini de extracie,tramvaie, troleibuze, metrou, locomotive, electrocare si altele.



III.Maina de curent continuu


Simbolizarea i conexiunile mainii de curent continuu

a. cu excitaie independent; b. cu excitaie derivaie; c. cu excitaie serie; d. cu excitaie mixt; e. cu excitaie compound.


Mrimile nominale:

Pn [kW] - puterea nominal la generatoare - puterea electric la borne;la motoare puterea mecanic la arbore;

Un [V] - tensiunea la bornele indusului;

In [A] - curentul la bornele principale (ale indusului);

nn [rot/min] - turaia nominal;

Uen [V] - tensiunea de excitaie n regim nominal pentru mainile cu excitaie separat;

Ien [A] - curentul de excitaie;

Serviciul nominal;

Gradul de protecie.




III.2. Elemente constructive. Principiul de funcionare


Seciune transversal prin maina de curent continuu:a. axul mainii; b. miez rotoric; c. pol principal; d. bobin nfurare de excitaie; e. nfurare de comutaie; f. pol auxiliar; g. jug statoric (carcas);

f.

d.

c.

b.

a.

e.

g.

2

1

3 4 5

Construcia colectorului:1. axul mainii;2. material izolator; 3. lamela; 4. steguleul lamelei; 5. capetele nfurrii indusului.




Seciune transversal prin maina de curent continuu:a. axul mainii; b. miez rotoric; c. pol principal; d. bobin nfurare de excitaie; e. nfurare de comutaie; f. pol auxiliar; g. jug statoric (carcas);

f.

d.

c.

b.

a.

e.

g.

2

1

3 4 5

Construcia colectorului:1. axul mainii;2. material izolator; 3. lamela; 4. steguleul lamelei; 5. capetele nfurrii indusului.


N

SB

Bv

v

u

N

SB

Bv

v

u

E

E

E

E



BvE =

=A2

A1A1A2 lEdu

a. Generator de curent alternativ; b. Generator de curent pulsatoriu.


a. spir cu inele; b. spir cu colector



Curba fluxului magnetic i a tensiunii la perii

0 2

u=esp

sp

0 2

sp

u

esp




y1

y2 y

N S

y1 y2

y

N S N

nfurrile indusului mainii de curent continuu

a. buclat b. ondulat

pZy

21=

21 yyy = 221 += yyy


Schema desfurat a unei nfurri buclate a unei maini de curent continuucu p=2, Z=24, K=24.

1 2 3 423 24 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

A1 A2

N S N S



nfurrile indusului mainii de curent continuu


III.3. Tensiunea electromotoare a mainii de curent continuu


S NA1 A2 A1

B v= dadt

0 2 x

B

(

a

)

B

(

a

+

)

a

Tensiunea electromotoare indus ntr-o spir

( )+

=a

asp dxlxB

Fluxul corespunztor unei spire cu pasdiametral, , care se deplaseaz cu vitez v ncmpul magnetic inductor este:

l lungimea axial a mainiiNotaii: primitiva funciei( )xF ( )xB

( ) ( )dxxx = BF( ) ( )[ ]aalsp FF +=

( ) ( ) ( ) ( )[ ] +=

+== aavldtda

daad

daadl

dtd

e spsp BBFF

( ) ( )aa BB =+Curba cmpului inductor este simetric:( )alvesp B2=




Dac wa este numrul spirelor pe calea de curent, tensiunea electromotoare a spirelorcuprinse pe poriunea de lungime elementar da din periferia indusului mainii este:

( ) awalvaweweE aaspasp dB2ddd ===Tensiunea electromotoare corespunztoare tuturor spirelor unei ci de curent, care

ocup toate poziiile succesive n cmp este:

( )=

====

0

a

0a

2dB2d aa vwalavwEE ( )

=0

dB alaNotaie: fluxul pe pol

==== pnRnRnRv 260

26060

2Viteza rotorului: n turaia viteza unghiular

p numrul de perechi de poli pasul polar R raza la nivelul ntrefierului

aNwa 22

1=Numrul de spire corespunztoare unei ci de curent:

N numrul de conductoare 2a numrul de ci de curent




=== nkaNpn

aNpnE E60

122

1260

2

aNpkE 60

=Notaie:

constant constructiv a mainii


III.4. Caracteristica magnetic a mainii de curent continuu


ld

lj1

lj2

lplp

Circuitul magnetic al mainii de curent continuu

ee

pjjddppjjmjmdmmpmj IpwHlHlBHlHluuuuu2

22222222 220

1121 ==++++=++++

( )eIf= ( )ef =

( )

=0

dB ala

Definiie:

sau

umj1 tensiunea magnetic din jugul statorului ump tensiunea magnetic din poli um tensiunea magnetic din ntrefier umd tensiunea magnetic din dini umj2 tensiunea magnetic din jugul rotorului

Legea circuitului magnetic:

lj1 lungimea jugului statorului lp lungimea polilor mrimea ntrefierului ld lungimea dinilor lj2 lungimea jugului rotorului


III.5. Cuplul electromagnetic al mainii de curent continuu


Fora care acioneaz asupra conductorului parcurs de curentul Iapoziionat la distanta a fata de axa neutra este: lIaBaf a)()( =

Cuplul care acioneaz asupra conductorului parcurs de curentul Iapoziionat la distanta a fata de axa neutra este:

lIaBDfDam a)(22)( ==

Dac wa este numrul spirelor pe calea de curent, cuplul electromagnetic elementar careacioneaz asupra conductoarelor cuprinse pe poriunea de lungime elementar da dinperiferia indusului mainii este:

dawlIaBDdm

)(2

aa=




Dac wa este numrul spirelor pe calea de curent, cuplul electromagnetic elementar careacioneaz asupra conductoarelor cuprinse pe poriunea de lungime elementar da dinperiferia indusului mainii este:

dawlIaBDdm

)(2

aa=

Cuplul total care acioneaz asupra rotorului este:

( ) ====

=

0

a

0a2

2dB2

2d2 aaaa IDwalaIDwmM ( )

=

0dB ala

Notaie:

fluxul pe pol

2 pD =Lungimea periferiei rotorului pe partea dinspre ntrefier este:= aa IpwM 2

2

2

aNwa 22

1==== aaa IkIa

NpIpaNM M22

222

1

2




Puterea electromagnetic a mainii:

602 nMMEIP aem

===

aMaa IkIapNI

aNpn

nM === 2602

60Cuplul electromagnetic:

apNk

apNk

M

E

=

=

2

60

Notaii:

constante constructive ale mainii

==== ME kapN

apNnkE

2260

60

Observaie:


Spectrul liniilor cmpului mainii de curent continuu:a. cmpul inductor; b. cmpul de reacie al indusului; c. cmpul rezultant n sarcin.

III.6. Reacia transversal a indusului


b.

A1 A2

a.

A1 A2

S

N

c.

A1 A2

S

N


III.6. Reacia transversala a indusului


Curba cmpului n ntrefierul mainii de curent continuu

1 2 1

B

x

cmp inductor

cmp de reactie

cmp rezultantlimitare in conditii de saturatie

A1 A2

S

N




Efectele reaciei transversale

a) Modificarea potenialului electric pe lamelele colectorului

b) ntrzierea procesului de comutaie

c) Modificarea caracteristicii magnetice a mainii de la gol la sarcina

d) Creterea pierderilor din dinii rotorului




nfurarea de compensaie a reaciei transversala a indusului

nfurarea de comutaie


S

N

S

N

III.7. Reacia longitudinala a indusului


Generator Motor

La maina cu periile decalate din axa neutra, reacia indusului are doua componente:

a) Componenta transversala:

b) Componenta longitudinala:

)2( aaq

= Iw

)2( aad Iw=

22


III. 8. Funcionarea mainii de curent continuu ca generator


Generatorul de curent continuu cu excitaie independent

Ecuaiile generatorului

aM

E

paab

IkMnkE

UIREU

==

=


III. 8. Funcionarea mainii de curent continuu ca generator


Diagrama energetic

= 11 MP - puterea mecanic primit de generator;

aem EIMP == - puterea electromagnetic;abIUP =2 - puterea electric;

- pierderile mecanice i de ventilaie;

- pierderile n fier;

- pierderile n nfurarea de excitaie separat;

exP - pierderile n nfurarea de excitaie derivaie i/sau serie;

aP - pierderile n indus 2aaa IRP =pP - pierderile la perii app IUP =

exP

FeP

vfP ,

exPPP

+= 12

vfFepaexex PPPPPPPP

,2

2

++++++=

Randamentul:


III. 9. Generatorul cu excitaie independent


a. Caracteristica de funcionare n gol

nnnaIeb IfU ==

= 0|)(

Ub

IeUr


Ub

Ia

Ub0

circuit magneticnesaturat

circuit magneticsaturat

b. Caracteristica extern c. Caracteristica de reglaj

nnnenIeIab IfU ==

= |)(nnnnUbUae IfI = =

= |)(

III. 9. Generatorul cu excitaie independentEcuaiile

generatorului aMEpaab IkMnkEUIREU === ;;



III. 10. Generatorul cu excitaie derivaie


Schema electric:

Condiiile de punere n funciune (autoexcitare):

Existena fluxului remanent n main;Cmpul magnetic produs de curentul de excitaie s aib acelai sens cu cmpul

remanent;Rezistena din circuitul de excitaie mai mic dect rezistena de excitaie critic.

eeb IRU =nnnaIeb IfU === 0|)(


III. 10. Generatorul cu excitaie derivaie


Caracteristica extern

( ) paaeb UIRIEU =

e

be R

UI =a

prsc R

UUI

=

Schema electric:

Curentul de scurtcircuit


III. 13. Funcionarea mainii de curent continuu ca motor


Motorul de curent continuu cu excitaie independent

aM

E

paab

IkMnkE

UIREU

==

++=Ecuaiile motorului

me_masina_de_curentcontinuu2014 [compatibility mode].pdf

Documents