ARGUMENT

Mașinele electrice împreuna cu transformatoarele electrice sunt unele dintre cele mai importante aplicații ale fenomenelor electromagnetice. Maşinile electrice rotative sunt convertoare electromecanice ce convertesc energia mecanică în energie electrică sau invers, energia electrică în energie mecanică, după cum ele funcţionează în regim de generator electric sau de motor electric, regimurile de funcționare fiind reversibile. Astfel, după publicarea la 29 august 1831, intr-o formă generală, calitativă si cantinativă, a legii inducției electromagnetice de către fizicianul Michael Faradey, istoria dezvoltării mașinii electrice se confundă practic, pană spre sfarșitul secolului, cu cea a perfecționării continuu a formelor de construcție și funcționare .Incepănd cu masinile electrice elementare cu magneți permanenți si indus în formă de inel, trecănd apoi la mașinele cu excitație independentă si indus cilindric și ajungănd la mașinele cu autoexcitație și colector perfecținat .Mașina de curent continuu a constituit pioneratul construcției de mașini electrice. Pe lângă generatoare și motoare, mașinile electrice se pot utiliza și ca convertoare a unei forme a curentului electric în alta, exemplu curent alternativ în curent continuu sau curent cu frecvența nominală de 50 Hz în curent cu frecvență ridicată ș.a. În unele sisteme electromecanice, mașinile electrice se utilizează ca regulatoare și amplificatoare (sub denumirea de mașini electrice regulatoare și amplificatoare electromecanice). Principiul de funcţionare al maşinilor electrice se bazează pe următoarele două fenomene:

a) fenomenul de inducţie electromagnetică – adică inducţia de t.e.m. în conductoarele ce se deplasează în câmpul magnetic staţionar (fix în spațiu și constant în timp) sau în conductoare imobile situate în câmp magnetic nestaţionar, de amplitudine constantă;

b) fenomenul de apariție a forţelor electromagnetice ca urmare a interacțiunii dintre câmpul magnetic şi conductoarele parcurse de curent electric.

În ultimul timp însa mașina de curent continuu, (avănd in vedere, motoarele de curent continuu perfecționate) capată din nou o deosebită importanță în acționările cu reglaj de viteză, incepand cu tracțiunea electrică urbană și feroviară și cuprinzănd toate domeniile de acționare electrică suple din metalurgie, mașini unelte, instalații de transport si ridicat, etc. Astfel, avănd în vedere experiența personală acumulată în timp (sc.profesionala pe profil electromecanic + 8 ani lucrat ca electromecanic in intreținere pe domeniul transport electric) mă determină să cred că pot face o expunere obiectivă la tema proiectului ales, respectiv: mașina de curent continuu-construcție și funcționare-. În cadrul proiectului vom găsi următoarele capitole :

1. Capitolul 1 - Istoric si generalitați despre mașina de curent continuu2. Capitolul 2 - Elemente constructive de bază ale mașinii de curent continuu3. Capitolul 3 - Clasificarea mașinelor de curent continuu4. Capitolul 4 – Funcționarea mașinelor de curent continuu5. Capitolul 5 – Metode de intreținere și reparație a mașinelor de curent continuu6. Capitolul 6 – Norme de Protecția muncii și Norme PSI

Vom mai gasi de asemenea Cuprinsul proiectului, prezentul Argument, capitolul ANEXE și Bibliografia.

1

CUPRINS

- Argumentarea proiectului .....................................................................................................1

- Cuprins .................................................................................................................................2

- Cap.1-Noțiuni introductive ..................................................................................................3

- 1.1-Istoric ........................................................................................................................4

- 1.2-Generalitați ................................................................................................................3

- Cap.2- Elemente constructive de baza ale mașinii de c.c. ....................................................5

- Cap.3- Clasificarea mașinelor de c.c. ....................................................................................7

- Cap.4- Principiul de funcționarea a mașinelor de c.c. ...........................................................8

- 4.1- Principiul de funcționare al mașini electrice de c.c. în regim de generator. ..................10

- 4.2- Principiul de funcţionare al mașini electrice de c.c. în regim de motor …………..…..12

- 4.3- Principiul de funcţionare al mașini electrice de c.c. în regim de frănă …………….....14

- Cap.5- Metode de Întreținere și Reparații a mașinelor de c.c. ..............................................17

- Cap.6- Norme de Protecția Muncii și Norme PSI .................................................................19

- Bibliografie ...........................................................................................................................21

- Cat.7- ANEXE ......................................................................................................................22

2

MAȘINA DE CURENT CONTINUU

Capitolul 1. – Noțiuni introductive-

1.1 Istoric

            Între primele aplicatii ale fenomenului inductiei electromagnetice, descoperit în 1831 de Faraday, se afla masina de curent continuu, respectiv dispozitivul de conversie electromecanica a energiei, functionând pe principiul inducției electromagnetice .

            Generatorul de curent electric pulsatoriu, inventat de Ritchie în 1833, marcheaza inventarea într-o forma primara a colectorului. Se succed apoi dezvoltari legate si de numele unor inventatori cum ar fi:

Hjorth - 1851, construirea generatorului cu autoexcitatie; Siemens - 1856, construirea indusului în dublu T, respectiv plasarea înfasurarilor

în crestaturi; Pacinotti - 1860 construirea indusului în inel, prevazut cu crestaturi, a carui

dezvoltare industriala este facuta de Gramme începând cu anul 1866; Hefner-Alteneck - 1872, construirea indusului în tambur cu înfasurare într-un

singur strat; Weston - 1882, înfasurarea în doua straturi; Mordey - 1883, utilizarea legaturilor echipotentiale; Mengos - 1884, înfasurarea pentru compensarea câmpului de reactie al indusului.

Motorul de curent continuu a fost inventat în 1873 de Zénobe Gramme prin conectarea unui generator de curent continuu la un generator asemanator. Astfel, a putut observa că mașina se rotește, realizând conversia energiei electrice absorbite de la generator.         Utilizarea polilor de comutație dateaza din anul 1885, perioada care încheie practic configurarea mașinii de curent continuu în structura în care aceasta se realizează si astăzi. Dezvoltările din ultima vreme sunt legate de perfecționarea funcționarii în regimuri dinamice și în condițiile alimentării prin convertoare statice, a căror tensiune de ieșire nu este perfect continuă. Regimul de motor a fost și este din ce în ce mai preponderent în utilizarea mașinilor de curent continuu, ca urmare a posibilității reglarii comode și în limite largi a turației.

3

1.2 Generalitați

Prin maşină electrică de curent continuu , de regulă rotativă, înţelegem acea maşină care converteşte puterea electrică în putere mecanică sau invers . Maşina electrică de curent continuu se compune dintr-un stator ( inductor ) şi un rotor ( indus ) ,cum se poate observa în figura 1.

Figura 1.Principalele componente ale mașinii de c.c.

Statorul - este format dintr-o carcasă de fontă sau de oţel în miezul căreia sunt fixaţi polii ( principali şi auxiliari ) cu bobinajele respective ( inductoare ) sau fără bobinaje în cazul magneţilor permanenţi . In părţile laterale ale carcasei sunt situate cele două scuturi ce poartă lagărele cu rulmenti pentru sustinerea rotorului precum si suportul de fixare a carbunilor(perii colectoare ) .

Rotorul - este confecţionat din tole de oţel electrotehnic , fixate pe arbore , având crestături periferice în care se află laturile active ale bobinelor indusului . Rotorul posedă un colector cilindric din lamele de cupru , izolate cu micanită , montate în coadă de rândunică pe un butuc al arborelui . Capetele bobinelor rotorului sunt conectate la lamelele colectorului care fac contact , în timpul rotaţiei , succesiv cu carbunii situati în portperii ce sunt fixate cu material izolant de stator . Periile (cărbunii) din cupru sau bronz grafitat sunt conectate prin legături flexibile din cupru , la bornele maşinii . Ele sunt fixate în „axa neutră” , ceea ce duce la îmbunătăţirea comutaţiei .

Motoarele de curent continuu cu colector se folosesc cu succes în tracţiuni electrice ( tramvaie , troleibuze , trenuri electrice , electrocare ) , în acţionările care necesită limite largi de reglaj al turaţiei şi în unele automatizări , ca elemente de execuţie .

Maşinile unipolare au o utilizare mai restrâsă , mai ales în aplicaţii de generatoare de tensiuni joase şi curenţi foarte mari .

4

Capitolul 2.- Elementele constructive de bază ale mașinii de c.c.-

Ca orice mașina electrica rotativă, mașina de curent continuu este alcătuita dintr-un inductor și dintr-un indus, între care se gaseste un spațiu de aer numit intrefier. La mașina de curent continuu, întotdeauna armătura inductoare este fixa si este reprezentata de stator, iar armatura indusa este mobilă și este reprezentată de rotor.

Elementele constructive de bază ale mașinii de curent continuu pot fi identificate din figura 1.

  

      1 – miez magnetic  statoric;         2 – miez magnetic rotoric;         3 – înfăşurare de excitaţie;         4 – înfăşurare rotorică;        5 – arbore;         6 – ventilator;         7 – rulmenţi;         8 – carcasă;         9 – colector;       10 – perie;       11 – portperie 

 

Figura  2.1. Secţiune longitudinală printr-o maşină de curent continuu

Carcasa - este un cilindru din otel turnat sau sudat, în interiorul caruia sunt fixați prin șuruburi polii principali iar la mașinile mai mari si polii auxiliari, numiți si poli de comutație.

In mașinile de curent continuu cămpul inductor este produs de infașurarea de excitație așezată pe polii principali sau de magneți permanenți Polii de excitație, întotdeuna în numar par, sunt executați din tole de oțel electrotehnic cu grosimea de 0,5-1 mm, stranse cu ajutorul unor nituri, pe care sunt fixate bobinele de excitație.

Bobinele - se construiesc din conductoare izolate de cupru pe șabloane avănd forma polilor sau direct in carcase izolate. Aceste bobine sunt izolate de miezul polar si de carcasă.

Bobinele polilor de excitație se leagă în serie și se alimentează în curent continuu. Legăturile bobinelor se realizează în așa fel încat fluxul magnetic sa fie dirijat în dreptul unui pol dinspre stator spre rotor (pol nord), iar în dreptul polului următor în sens invers (pol sud).

Statorul mai cuprinde: scuturile, sistemul de perii si portperii, palierele si bornele.

5

Indusul mașinii - este sediul propriu zis al procesului de transformare a energiei, fiind compus din : miezul feromagnetic, arbore, infașurarea indusa si colector. Miezul feromagnetic al rotorului se realizează din tole de oțel electrotehnic cu grosime de 0,5 mm, izolate între ele, în scopul micșorarii pierderilor prin curenți turbionari. Aceste tole sunt executate din tabla laminată la rece, izolată cu oxizi ceramici. Tolele se impachetează direct pe arbore prin presare si sunt solidarizate de arborele rotorului cu ajutorul unei pene.

                               1 – pol principal;                                2 – jug magnetic statoric;                                3 – crestătură rotorică;                                4 – miez magnetic rotoric;                                5 – arbore;                               6 – înfăşurare de excitaţie.

Figura 2.2. Secţiune transversală simplificată.

Miezul rotoric - se prezinta sub forma unui cilindru avand la periferie crestaturi deschise în care sunt plasate conductoarele infășurarii rotorice. Aceste conductoare sunt izolate fața de pèreții crestaturii căt și între ele și sunt solidarizate cu miezul rotoric prin pene si bandaje .

Colectorul - este o piesă caracteristica mașinii electrice rotative de curent continuu la care se leagă infașurarea rotorica. Acesta este un corp cilindric constituit din placuțe de cupru, denumite lamele. Lamelele colectorului sunt izolate una fața de alta prin micanita si sunt izolate fața de piesele de strangere. Capetele bobinelor infasurarii rotorice se lipesc cu cositor de aripioarele (steguletele) lamelelor colectorului. Colectorul se roteste solidar cu rotorul. Pentru a realiza o legatura intre infasurarea rotorica care se invarteste si circuitele exterioare, pe colector freaca o serie de perii, fabricate in general din grafit. Prin intermediul unei piese speciale- portperie- periile realizeaza un contact sub presiune constanta cu lamele colectorului. Portperiile sunt fixate pe un colier cu o serie de tije.

La masinile de putere mica, intrefierul are o largime de 1-3 mm, ajungand la masinile de putere foarte mare pana la 10-12 mm. In felul acesta, in valoare absoluta intrefierul nu este mare, insa cu toate acestea, el are o mare influenta asupra caracteristicilor masinii si asupra functionarii ei.

Mărimile nominale ale maşinii de curent continuu sunt: regimul de funcţionare (generator sau motor) puterea nominală; la generatoare este puterea electrică disponibilă la borne iar la motoare

este este puterea mecanică la arbore, în kW, curentul la bornele principale (în circuitul exterior), în A, tensiunea la borne, în V, turaţia nominală, în rot/min, tensiunea şi curentul de excitaţie în regim nominal pentru maşina cu excitaţie separată, serviciul nominal şi gradul de protecţie

6

Capitolul 3. - Clasificarea mașinii de c.c. -

Din punct de vedere funcţional maşinile electrice rotative de curent continuu sunt reversibile,altfel spus dupa regimul de lucru ele pot fi : - de motor - converteste energia electrica in energie mecanica- generator - converteste energia mecanica in energie electrica- frână electrodinamica - este determinat de natura puterii primite.

După principiul de functionare deosebim :-         maşini de curent continuu cu colector ;-         maşini de curent continuu fara colector (unipolare ).

a) motor de cc cu b) motor de cc cu excitație c) motor de cc cu d) motor de cc excitație separată, în paralel, excitație în serie, cu excitație mixtă

Figura 3 .Tipuri de excitații la motoarele de curent continuu

Atât la generatoare cât şi la motoare, după felul excitaţiei distingem: maşini cu excitaţie derivaţie (paralel), serie sau mixtă (compound). În comparaţie cu motoarele asincrone, ele permit reglajul turaţiei în limite largi şi în mod continuu.  Motoarele cu excitaţie derivaţie sunt folosite la acţionarea maşinilor unelte grele, alimentarea acestora făcânduse de la o sursă de tensiune constantă sau având numai înfăşurarea de excitaţie la tensiune constantă, iar indusul alimentat de la o sursă de tensiune variabilă (motoare cu excitaţia alimentată separat).Motoarele cu excitaţie serie sunt folosite în tracţiunea electrică, la acţionarea tramvaielor, troleibuzelor, electrocarelor, la demararea motoarelor autovehiculelor şi la unele macarale. Ele au caracteristică mecanică moale (viteza scade mult la creşterea cuplului de sarcină), au cuplu mare la pornire, suportă mai bine suprasarcinile şi nu sunt sensibile la căderile mari de tensiune.Motoarele cu excitaţie mixtă se utilizează la acţionările mecanismelor cu regim variabil, cu număr mare de conectări şi frânare dinamică la oprire. Caracteristicile lor sunt intermediare în raport cu cele ale motoarelor derivaţie şi serie.

7

Capitolul 4. - Principiul de funcționare al mașinii de c.c.-

Maşina de curent continuu este folosită îndeosebi ca motor electric datorită caracteristicilor mecanice avantajoase pe care le are. Ea mai poate funcţiona și în regim de generator sau de frână electromagnetică. Fie o spira dreptunghiulara,plasata simetric pe un miez magnetic cilindric,care la rândul sau se afla în câmpul magnetic inductor creat de polii N si S.

Figura 4.1

Prin antrenarea rotorului, supus cuplului de antrenare Ma al unei mașini care funcționează în regim de motor, spira se rotește cu viteza unghiulara , laturile spirei în lungul miezului magnetic având viteza tangențiala v , perpendiculară pe vectorul inducției magnetică B din întrefier. Variația acestei inducții în raport cu coordonata se reprezinta la variația în timp a tensiunii electromotoare indusă în spiră, ue = 2B Lv,unde L este lungimea axială a spirei . Prin urmare, tensiunea la bornele A1, A2 ale structurii simple are o variație alternativă în timp. Infașurarea rotorica parcursă de curent va avea una sau mai multe perechi de poli magnetici echivalenți. Rotorul se deplaseaza în câmpul magnetic de excitație pănă cănd polii rotorici se aliniază în dreptul polilor statorici opuși.În același moment, colectorul schimba sensul curenților rotorici astfel încat polaritatea rotorului se inversează și rotorul va continua deplasarea pană la urmatoarea aliniere a polilor magnetici.

Modurile de transformare a energiei electrice că și a energiei mecanice sunt ilustrate în figura 4.2. Aceste moduri de conversie determină totodată şi modurile posibile de funcţionare ale unei maşini electrice.

8

9

Figura 4.2. Regimuri de funcţionare ale maşinilor electrice:PE – energie electrică; PM – energie mecanică; PjFe – pierderi ireversibile de

energie

Funcţionarea în regim de MOTOR: energia electrică este transformată în energie mecanică (parţial şi în căldură)

Funcţionarea în regim de GENERATOR: energia mecanică este transformată în energie electrică (parţial şi în căldură)

Funcţionarea în regim de CONVERTIZOR: energia electrică este transformată tot în energie electrică, dar cu alţi parametri (parţial şi în căldură)

Funcţionarea în regim de FRÂNĂ: energia electrică şi energia mecanică este transformată în căldură

4.1.Principiul de funcţionare al generatorului de curent continuu

Principiul de funcţionarea ca generator a maşinii de curent continuu poate fi explicat cu ajutorul schemei din figura 4.1.1.

Figura 4.1.1- Schema de funcționare a mașinii de c.c. in regim de generator

Se consideră o spiră ce se poate roti (acţionată mecanic din exterior) într-un câmp magnetic constant produs de nişte electromagneţi alimentaţi în curent continuu sau de nişte magneţi permanenţi (cazul din figura 4.4.). Se ştie că în spiră se induce o tensiune electromotoare variabilă sinusoidal în timp:

Fig.4.1.2

cu valoarea efectivă Ue = BSω/ = 2 π f B S /

= 4.44 f B S

10

Forma de variaţie în timp a tensiunii electromotoare este reprezentată în figură cu linie întreruptă pentru α0 = 0.

În scopul redresării acestei tensiuni sinusoidale capetele spirei mobile se conectează la două segmente, 1 şi 2, ale unui inel colector. În cazul nostru latura spirei aflată sub polul nord este conectată la segmentul 1 al inelului colector iar latura aflată sub polul sud este conectată la segmentul 2 al inelului colector.

Tensiunea este culeasă cu ajutorul unor perii colectoare şi se alimentează cu această tensiune o sarcină (rezistenţă, consumator de curent continuu). Pentru cazul nostru segmentul de inel 1 este în contact cu peria 1 iar segmentul de inel 2 este sub peria colectoare 2. Atunci când latura spirei conetată la segmentul 1 iese de sub polul nord şi intră sub polul sud segmentul 1 al inelului colector iese şi el de sub peria 1 şi intră sub peria 2. În felul acesta la peria 1 este totdeauna conectată latura aflată sub polul nord iar la peria 2 este permanent conectată latura spirei aflată sub polul sud. Ca atare peria 2 a sistemului din figură se comportă ca borna pozitivă a unui generator iar peria 1 este borna negativă a generatorului, sensul de circulaţie al curentului (determinat cu regula mâinii drepte) fiind cel din figură.

Înfăşurarea generatorului care produce câmpul magnetic inductor, numită înăşurare de excitaţie, este situată în stator şi este alimentată în curent continuu. Câmpul magnetic inductor statoric poate fi produs şi cu ajutorul unor magneţi permanenţi. Înfăşurarea de excitaţie a maşinii de curent continuu poate fi alimentată în mai multe feluri: de la surse exterioare de curent continuu, când se zice că avem excitaţie separată, sau chiar de la bornele generatorului de curent continuu, când se zice că avem generator cu autoexcitaţie. În ultimul caz înfăşurarea de excitaţie poate fi conectată în paralel, în serie sau mixt faţă de înfăşurarea rotorică.

Înfăşurarea rotorică a generatorului de curent continuu, numită indusul maşinii, în care se induce tensiunea electromotoare este o înfăşurare specială de curent continuu care se conectează la un colector prevăzut cu mai multe segmente de inel izolate între ele. Rolul colectorului este acela de a redresa mecanic tensiunea electromotoare indusă în rotor şi de a furniza în exterior o tensiune constantă (curent continuu).Relaţiile de bază pentru generatoarele de curent continuu sunt:

pentru tensiunea electromotoare E = kE n Ф pentru cuplul electromagnetic M = kM Ф Ia

tensiunea la bornele generatorului U = E – Ra Ia unde kE şi kM sunt constante constructive, Ф este fluxul magnetic rezultant al maşinii, Ia este curentul indusului, Ra rezistenţa indusului, iar n este turaţia maşinii.

4.2.Principiul de funcţionare în regim de motor

11

Pentru a explica funcţionarea motorului de curent continuu şi pentru a pune în evidenţă reversibilitatea maşinii de curent continuu vom relua figura explicativă a funcţionării maşinii de curent continuu în regim de generator. Să înlocuim sarcina (rezistenţa/consumatorul) alimentată de generator cu o sursă de curent continuu având polul + conectat la polul + al generatorului. Sursa va debita prin spira rotorică un curent electric având sens opus curentului pe care îl debita maşina în regim de generator. Pe figură am indicat sensul acestui curent prin nişte săgeţi-bloc. Asupra laturii spirei aflată sub polul nord va acţiona o forţă electromagnetică:

F’ = B Ia’ lavând sensul indicat în figură, iar asupra laturii aflată sub polul sud va acţiona o forţă egală şi de sens contrar. B este inducţia câmpului magnetic, l este lungimea laturii spirei aflată în câmp magnetic iar Ia’ este curentul din spira rotorică. Ca urmare asupra spirei va acţiona un cuplu electromagnetic:

M’ = F’ d = B ( l d ) Ia’= B S Ia’ = Ф Ia’

care va roti spira în sensul de rotaţie pe care îl avea maşina în regim de generator.

Fig.4.2.1- Funcționarea în regim de motor

În practică motoarele de curent continuu au în rotor o înfăşurare de curent continuu cu mai multe spire astfel că în expresia cuplului electromagnetic mai intervine numărul de spire şi alţi coeficienţi ce depind de construcţia maşinii:

M’ = kM Ф Ia’

Se remarcă şi de această dată rolul de redresor mecanic al colectorului (inel format din două segmente aici) astfel că totdeauna sensul curentului prin spira/spirele de sub polul nord va fi acelaşi, deci şi sensul de acţiune al cuplului electromagnetic este acelaşi. S-au notat cu indicele

sursă

-

+

F

+

_

12

“prim” mărimile corespunzătoare regimului de “motor” al maşinii de curent continuu. În regim de motor sensul curentului rotoric Ia’ este opus faţă de sensul curentului Ia debitat de generatorul de curent continuu. Trebuie menţionat fapul că în spira ce se roteşte în câmpul magnetic produs de înfăşurarea de excitaţie de pe stator se va induce şi în acest caz o tensiune electromotoare a cărei expresie este aceeaşi ca la generator, iar sensul ei este de asemenea acelaşi cu cel de la generator, deci invers sensului curentului absorbit de motor:

E = BSω/ = B S Ω / = Ф ( 2 π n / 60 ) / = kE n Ф

Deoarece valoarea acestei tensiuni electromotoare a maşinii de curent continuu este mai mică decât valoarea tensiunii de alimentare maşina va absorbi un curent electric şi va funcţiona în regim de motor electric. Coeficientul constructiv kE este în practică mai complex datorită construcţiei efective a maşinii; rotorul are o înfăşurare de construcţie specială conectată la lamelele unui colector pe care alunecă nişte perii colectoare prin intermediul cărora se alimentează cu curent continuu înfăşurarea rotorică numită şi în acest caz indusul motorului de curent continuu.

Câmpul magnetic inductor este produs de bobine situate pe polii statorici ai motorului; acestea constituie înfăşurarea de excitaţie a motorului de curent continuu. Alimentarea înfăşurării de excitaţie a motorului de curent continuu se poate face în mai multe feluri:

de la o sursă de curent continuu separată; motor cu excitaţie separată, de la bornele motorului, înfăşurarea de excitaţie fiind conectată în paralel cu înfăşurarea

principală (indusul, înfăşurarea rotorică); motor cu excitaţie derivaţie, de la bornele motorului, înfăşurarea de excitaţie fiind conectată în serie cu înfăşurarea

principală (indusul, înfăşurarea rotorică); motor cu excitaţie serie, de la bornele motorului, înfăşurarea de excitaţie având două porţiuni, una conectată în

paralel cu înfăşurarea principală (indusul, înfăşurarea rotorică) iar celaltă conectată în serie cu indusul; motor cu excitaţie mixtă.

Schemele de conexiuni ale înfăşurării de excitaţie sunt aceleaşi ca la generatorul de curent continuu.

4.3.Principiul de funcţionare al mașini electrice în regim de frăna

13

Scopul funcționării mașinii în regim de frăna este de a menține sau reduce viteza de rotație avănd ca rezultat funcționarea cu o viteză constantă sau mai redusă ori oprirea utilajului . Frânarea pentru acţionări cu motoare de curent continuu se poate realiza astfel :

-pentru acţionări cu motoare de curent continuu cu excitaţie derivaţie şi separată în trei moduri distincte :

frânare cu recuperare de energie, frânare dinamică frânare în regim de cuplare inversă(contracurent);

- pentru acţionări cu motoare de curent continuu cu excitaţie serie în două moduri distincte :

frânare dinamică şi frânare în regim de cuplare inversă(contracurent); - pentru acţionări cu motoare de curent continuu cu excitaţie mixtă: frânare cu recuperare de energie.

a) Frânarea cu recuperare de energie electricăPentru înţelegerea sensului fizic al acestui regim de frânare, se consideră cazul unui

vehicul acţionat electric care coboară în pantă.

Fig.4.3.1

Considerăm că punctul iniţial de funcţionare este A, căruia îi corespunde cuplul de regim Mr şi viteza de regim nr. Cuplul rezistent dat de vehicul fiind negativ la coborâre, ajută mişcarea motorului şi deci cuplul dezvoltat de motor va fi mai mic. Motorul funcţionând pe aceeaşi caracteristică mecanică, punctul de funcţionare se va deplasa de la A spre B, viteza motorului crescând. Atunci când cuplul dezvoltat de motor M= 0, motorul se va roti cu turaţie de mers în gol ideal n0. Dacă sub acţiunea cuplului rezistent motorul se accelerează şi mai mult, cuplul dezvoltat de motor devine negativ, deci de frânare, iar turaţia motorului n > n0. În această situaţie, motorul fiind rotit sub influenţa cuplului rezistent static şi fiind excitat, va funcţiona în regim de generator, debitând energie electrică în reţea. De aceea se spune că motorul funcţionează în regim de generator cu recuperare de energie electrică.

În punctul B, căruia îi corespunde un cuplu de frânare Mr1, turaţia de lucru nf > n0, ceea ce constitue un dezavantaj, frânarea făcându-se la turaţii mari.

b) Frânarea dinamicăAceastă frânare se obţine decuplând indusul motorului de la reţea şi cuplându-l pe o

rezistenţă de frânare Rf, înfăşurarea de exitaţie rămânând alimentată în continuare. Astfel, plecându-se de la schema A din figura 4.3.2. , se ajunge la schema B.

14

A B

Fig.4.3.2- Schema frănării dinamice

În acest caz, indusul motorului este nealimentat, deci U=0, iar în circuitul său intervine rezistenţa suplimentară Rf. Motorul va trece să funcţioneze de pe caracteristica mecanică 1, pe caracteristica de frânare 2, care trece prin originea O şi este paralelă cu caracteristica mecanică artificială 1.( figura 4.3.3) Trecerea de la funcţionarea în regim de motor( punctul A) în punctul B pe caracteristica de frânare se face la aceeaşi turaţie nr. Cuplul iniţial de frânare Mf este maxim şi el scade treptat pe măsură ce punctul de funcţionare se deplasează din B spre O, adică turaţia motorului scade de la turaţia iniţială nr spre zero.

Fig.4.3.3

c) Frânarea prin cuplare inversăAcest regim de frânare se obţine prin schimbarea polarităţii tensiunii de alimentare.În

acest caz turaţia de mers în gol ideal îşi schimbă semnul. De asemenea, îşi schimbă semnul şi cuplul dezvoltat de motor. Ca şi în cazul precedent, pentru limitarea valorii iniţiale a cuplului de frânare, în circuitul indusului motorului se introduce o rezistenţă suplimentară de frânare Rf.

Fig.4.3.4

15

După cum se observă în figura 4.3.4, trecerea din regim de motor, din punctul A de pe caracteristica mecanică 1, în regim de frânare în punctul B pe caracteristica mecanică de frânare 2, se face la turaţia constantă nr. Cuplul de frânare Mf corespunzător punctului B fiind mare, motorul va fi frânat repede şi punctul de funcţionare al motorului se va deplasa din B spre C. Dacă ajuns în C(deci la turaţie zero) motorul este decuplat de la reţea, el se va opri. Dacă rămâne cuplat în continuare sub influenţa cuplului de frânare dezvoltat de motor, care în punctul C este mai mare decât cuplul de regim, turaţia îşi schimbă sensul şi punctul de funcţionare se va deplasa în continuare din C spre D unde funcţionarea motorului se stabilizează, deoarece cuplul dezvoltat de motor devine egal cu cuplul de regim Mr(impus de maşina de lucru).

Fig.4.3.5

Ţinându-se cont de convenţiile indicate în figura 4.3.5., se observă că la trecerea funcţionării motorului din punctul A în punctul B, apoi în C şi D, motorul va funcţiona în regim de frânare prin cuplare inversă numai pe porţiunea BC a caracteristicii mecanice 2. Porţiunea CD a caracteristicii corespunde funcţionării în regim de motor cu sens invers de rotaţie. Dacă în cazul funcţionării motorului în punctul D se inverseazădin nou polaritatea în punctul E. Din punctul E până în F va funcţiona în regim de cuplare inversă, apoi din F în A din nou în regim de motor cu sens direct de rotaţie.

16

Capitolul 5. Metode de Întreținere și Reparații a mașinelor de c.c.

5.1- Întreținerea mașinelor electrice

Exploatarea corectă a mașinilor electrice constă în supravegherea încălzirii și a încărcării normale, în curățarea și ungerea regulata, în înlăturarea scânteilor de la colector. Zona controlată trebuie extinsă pe întreg circuitul de forță (singuranțele, releele termice, conductoarele , legăturile electrice, celelalte dispozitive cu care este dotat respectivul circuit),deoarece la o defecțiune pe circuit, motorul electric este scos din funcțiune. Presupunând o alegere corectă a puterii nominale a motorului , a secțiunii conductoarelor și a elementelor de protecție (siguranțe, relee) se impune cunoașterea unor probleme tehnico-economice în exploatarea mașinelor electrice . In scopul prevenirii unor deranjamente sau incidente de exploatare în timpul funcționării motoarelor electrice, electricianul de serviciu consemnează micile defecțiuni constatate în timpul serviciului său și dacă nu le-a putut înlătura din cauze obiective, le trece în caietul de sarcini ale echipei de intervenție, care execută revizia tehnică (RT) în timpul opririi de scurtă durată a utilajului acționat de respectiva mașină electrică. Revizia tehnică se extinde pe întregul circuit de forță, începând cu tabloul electric din care se alimentează cirucitul. Lucrările care se execută cu ocazia unei revizii tehnice la mașinile electrice, sunt:

a) verificarea stării siguranțelor (patron, fuzibile, legături)b) verificarea stării releelor de protecție (reglaj, borne, legături) și a dispozitivelor

automatec) verificarea stării conductoarelor (izolația conexiunilor)d) curățarea fără demontare a inelelor, colectorului, portperiilor, înfășurărilor, precum și

suflarea canalelor de ventilație în locurile accesibilee) verificarea fixării prin buloane, șuruburi și strângerea piulițelor de la fundație, de la

căpăcele, scuturi, de la mecanismul portperiilor și de la instalația de legare la pământf) verificarea transmiterii mișcării (șaiba de transmisie a pinionului sau cuplei)g) verificarea portperiilor și periilor (reglarea presiunii periilor, înlocuirea celor uzate,

șlefuirea lor, reglarea distanței dintre portperie si colector sau inel colector)h) verificarea lagărelor (lipsa zgomotului și a supraîncălzirii lor, lipsa începutului de

gripare).Micile defecțiuni neremediate la timp pot conduce la agravarea lor producănd pagube sau accidente.La apariția unei defecțini electrice sau mecanice, trebuie să acționeze elementele de protecție ale mașinii (siguranțele fuzibile sau releele electromagnetice la scurtcircuite și relee termice la suprasarcini).

5.2Repararea mașinilor electriceTehnologia reparării unei mașini electrice aflată în exploatare cuprinde următoarele faze

importante:- desfacerea legăturilor electrice de la bornele mașinii- desfacerea legăturilor de transmisie la utilajul antrenat- desfacerea pulițelor de pe prezoanele din fundație

17

- ridicarea cu macaraua și depunerea motorului pe platforma căruciorului de transport

- transportarea lui la atelierul de reparații- demontarea motorului- repararea părților componente defecte- remontarea- încercări- reinstalarea motorului pe fundație- refacerea legăturilor electrice și mecanice- ridicarea izolării- remontarea

În cele mai de sus s-au prezentat toate operațiile principale unei unor reparații complete. De multe ori, remedierea defectului nu reclamă decât o demontare partial, în acest caz, succesiunea operațiilor rămâne aceeași, până la punctul unde se consideră necesară demontarea. Demontarea și montarea motoarelor electrice au o influență foarte mare asupra calității funcționării motorului reparat, ceea ce impune o atenție deosebită și o utilizare corectă și corespunzătoare a sculelor pentru fiecare operație în parte.

18

Cap.6 Norme de Protecția Muncii și Norme PSI

6.1-Masuri specifice de protecţia muncii

Accidentele ce apar în exploatarea, întreţinerea și repararea maşinilor electrice se datorează neglijenței sau lipsei de atenţie. Pentru evitarea acestor tipuri de accidente se impune în mod deosebit o disciplină a personalului de întreținere și exploatare a utilajelor și a echipamentelor electrice să respecte cu strictețe normelor de protecţie a muncii, normele PSI, precum și folosirea unor mijloace de protecţie corespunzătoare operaţiilor efectuate.

Accidentarea unei persoane prin electrocutare se poate produce in următoarele condiţii:

- atingerea cu picioarele a doua puncte de pe sol, aflate la potenţiale electrice diferite, in apropierea unei scurgeri de curent in pământ;- atingerea conductorului de nul, intr-o porţiune neizolata, când reţeaua este dezechilibrata si când apar diferenţe de potenţial intre nul si pământ;- când persoana atinge concomitent doua elemente bune conducătoare de electricitate, intre care exista diferenţa de potenţial electric (atingerea a doua faze,atingerea unei faze si a pământului).

Pentru evitarea accidentelor prin electrocutare, pe durata exploatării maşinilor electrice se iau următoarele măsuri de protecţie:

- Manevrarea echipamentului de pornire a maşinilor electrice cu acţionare manuală se executa purtând mânuşi electroizolante.- La motoarele electrice protejarea numai cu siguranţe si care nu au alte elemente de separate in fata acestora, înainte de începerea oricărei lucrări pe circuitul de forţă, se vor demonta aceste siguranţe, folosind mânuşi electroizolante,- Corpurile maşinilor electrice si cele ale echipamentului din circuitul lor de forţă trebuie sa fie legate la pământ. - Este interzis a se lucra la conductorul de legare la pământ atât timp cat motorul funcţionează si alimentarea lui este conectata.- În scopul preveniri personalului de exploatare asupra pericolului de atingere a pieselor aflate sub tensiune, în vecinătatea acestora se afişează inscripţii sau placarde specifice; pentru fiecare fel de tensiune si curent se vor utiliza notaţiile prevăzute in normative.

Pe parcursul executării reparaţiei maşinilor electrice pot apărea noi cauze de accidentare atât prin electrocutare, cat si de ordin neelectric:

- Lămpile si sculele electrice portative pot provoca electrocutări prin folosirea unor conductoare necorespunzătoare, prin lipsa legării la centura de pământare si prin existenta unor defecţiuni tehnice ce pot apărea la ele.- În cazul sculelor electrice portative, care lucrează cu tensiuni de 120 - 220 V, securitatea muncii este asigurata prin construcţia si calitatea sculelor, Este necesara verificarea lor periodica,

19

utilizarea lor se face folosind o fișa de contact ce se racordează intr-o priza cu contact de legare la pământ;

Printre accidentele de ordin neelectric ce pot intervine in procesul reparării maşinilor electrice, se citează: lovituri, striviri, intrarea in ochi a corpurilor străine pe timpul suflării cu aer comprimat, etc..

6.2- Masuri specifice de protecție, prevenire și de stingere a incendiilor:

- În timpul exploatării maşinilor electrice, pe lângă pericolul electrocutării curentul electric se pot provoca incendii, datorită încălzirii aparatajului electric in timpul funcţionarii, in timpul scurtcircuitului sau suprasarcinilor. Arcurile electrice produse prin deranjamentele parţii electrice pot provoca arsuri oamenilor sau pagube materiale importante.Pentru prevenirea pericolului de aprindere din cauza scânteilor si a supraîncălzirii, trebuie luate următoarele masuri:- La regimul de funcţionare in plina sarcina , părţile generatorului electric nu trebuie sa se încălzească pana la o temperatura periculoasa (lagărele nu trebuie sa depăşească temperatura de 80 C).- Siguranţele, întreruptoarele si alte aparate asemănătoare care in timpul exploatării pot provoca întreruperea curentului electric, trebuie acoperite cu carcase și aflate în zone unde nu exista pericol de explozii prin acumulare de gaze inflamabile și îngradite corespunzător avănd placuțe avertizoare corespunzătoare.- Părţile reostatelor si ale celorlalte aparate care se încălzesc in timpul funcţionarii trebuie montate pe socluri izolate termic.- Pentru a se putea interveni cu eficacitate in caz de incendiu, se recomanda ca lângă maşinile – unele, sa fie amplasate extinctoare cu CO2. Folosirea apei este interzisa la stingerea incendiilor în instalaţiile electrice, deoarece prezintă pericol de electrocutare si determina si extinderea defecţiunii.

20

BIBLIOGRAFIE

- http://ro.wikipedia.org/wiki/Motor_electric#Motoare_de_curent_continuu- http: // www. agendaelectrica.ro- http: // www. Moeller.ro- http://ro.wikipedia.org/wiki/Michael_Faraday- Bichir Năstase, Mihoc D. , Boţan C. , Hilohi S. , “-Maşini, Aparate, Acţionări şi

Automatizări ” – manual pentru clasele a-XI-a şi a-XII-a, licee industriale şi şcoli profesionale, Editura Didactică şi Pedagogică,Bucureşti – 1997.

- V.Navrapescu,M.Popescu,V.Nicolae – Actionari Electrice de Curent Continuu – Editura ICPE,1999

21

Capitolul 7 –ANEXE -

ANEXA 1-Masina electrica - ELEMENTE CONSTRUCTIVE-

1 - carcasa; 2,3 - scuturi; 4 - pol principal; 5 - pol de comutatie; 6 - miezul rotorului; 7 - bandaj; 8 înfasurarea rotorului; 9 - ax; 10 - suport portperii; 12 - colector; 13 - capac exterior; 14, 15 -

rulmenti; 16 - cutie de borne; 17 - bulon; 18 - bobina polului de comutatie; 19 - bobina polului de excitatie; 20 - inel de ridicare;                  21 - ventilator; 22 - perie; 23 - colier port-perie.

ANEXA 2 - Schema de principiu a maşinii de

c.c.

22

Înfășurarea de excitație a polilor inductori

Înfășurarea indusului

Colector

Jugul statoric

Miezul magnetic al indusului

Perie

Miezul magnetic al polilor inductori (de excitație)

Anexa 3- Motorul de curent continuu cu colector

23

ANEXA 4. – Generatorul de curent

Astazi, generatoarele de energie sunt din ce in ce mai utilizate, atat de catre consumatorii casnici, cat si in sectorul industrial, deoarece asigura o sursa de energie independenta, si acest

24

trend a dus si la ameliorarea aparatelor, de-a lungul anilor. Generatoarele sunt dotate cu panouri de control, cu butoane de pornire si oprire automata si cu diverse alte componente de securitate.

ANEXA 5. Domenii de utilizare ale maşinilor electrice de c.c.

25

26