Chirculescu Alice GeorgianaCLASA a-XII-a A, ziLiceul tehnologic Elie Radu

Proiect pentru sustinerea examenului de certificare a componentelor profesionale de nivel 3 sesiunea iunie 2013

Tema: Rebobinarea masinilor electrice

Elev: Chirculescu Alice GeorgianaClasa: a-XII-a A. zi

Tehnician In Instalatii ElectriceIndrumator La Proiect Doamna Profesoara Sabina Hilohi

Rebobinarea masinilor electrice1. Argument2. Elemente si marimi caracteristice ale infasurarilor masinilor electrice Materiale pentru conductoare Materiale electroizolante plasate la bobinajele masinilor electrice Tipuri de bobine utilizate la masinile electrice Tipuri de infasurari utilizate la masinile electrice3. Rebobinarea infasurarilor masinilor electrice de C.C Scoaterea infasurarilor vechi Date necesare pentru rebobinarea infasurarii indusului Rebobinarea infasurarilor rotoarelor Rebobinarea infasurarilor polare4. Rebobinarea infasurarilor masinilor electrice de current alternative Scoaterea bobinajelor vechi Date necesare pentru rebobinarea infasurarilor masinilor electrice de current alternative Rebobinarea infasurarilor de c.a prin metode traperii sau coaserii Rebobinarea infasurarilor prin metoda asezarii prin istm Rebobinarea rotoarelor cu bobinaje din bare Refacerea bobinajelor in scurtcircuit5. Consolidare si bandajarea bobinajelor6. Impregnarea acoperirea si comprendarea bobinelor si infasurarilor masinilor electrice7. Masuri tehnice securitatea muncii si de paza contra incendiilor la lucrarile de rebobinare a masinilor electrice

Bibliografie(minimal,recomandata) Cioc I,Catrina,N,Cristea,N Tehnologia fabricarii intretinerii si repararii masinilor electrice si aparatelor electrice E.D.P Buc 1979b)Canescu S. Canescu I. Utilajul si tehnologia instalatiilor electrice industriale E.D.P Buc.1979c)Stana I. Mitu,N Intretinerea si repararea masinilor electrice pentru actionarea mecanismelor si a utilajelor industriale Editura tehnica.Buc.1985

1.Argument

Rebobinare, operatie de inlocuire a unei infasurari la un transformator sau la o masina electrica.Rebobinarea se executa pentru inlocuirea unei infasurari defectate sau pentru obtinerea de alte caracteristici de functionare (tensiune, turatie).Pentru un proiect de rebobinare este necesar sa se cunoasca sectiunea conductoarelor de bobinaj, grosimea izolatiei, numarul de spire, forma si dimensiunile bobinelor, legaturile la borne sau la colector etc. Schema de infasurare poate fi modificata, chiar daca se pastreaza vechile caracteristici (de ex., se trece de la infasurarea in lant la infasurarea in doua etaje). Operatiile de rebobinare sunt aceleasi ca la bobinarea unei masini noi : confectionarea, impregnarea, incercarea si asezarea bobinelor in crestaturi sau pe transformator, executarea conexiunilor, incercarea masinii. La motoarele asincrone este foarte importanta respectarea sectiunii conductoarelor, caci in cazul utilizarii unei sectiuni mai mari decat la vechea infasurare, numarul de spire care incap in crestatura este mai mic, ceea ce determina o scadere a factorului de putere al motorului. Acest lucru se poate constata imediat, prin masurarea curentului de mers in gol, care are o valoare sporita fata de valoarea de la masina veche, pentru producerea fluxului magnetic de valoare mai mare.

2. Elemente si marimi caracteristice ale infasurarilor masinilor electriceDefinitie: Prin masina electrica se intelege un ansamblu decorpuri solide ( armaturi pe care de regula sunt plasateinfasurari conductoare ) , in general relativ mobile , cuplateintre ele electric , magnetic , sau si magnetic si electric ;acest ansamblu transforma energia electrica n energiemecanica , situatie n care vorbim despre motoare , sauinvers , din energie mecanica n energie electrica , situatie ncare vorbim despre generatoare sau (in cazultransformatorului spre exemplu din energie electrica tot nenergie electrica de alta forma sau parametri . )Pentru a restrnge din generalitatea definitiei de mai sus pede o parte si pentru a introduce diferente specificesemnificative pe de alta , vom apela la cteva criterii declasificare unanim acceptate de literatura tehnica , fara aemite nsa pretentii de exhaustivitate . Materiale pentru conductoare

Matelialele conductoare se caracterizeaza prin valori mari ale conductivitatii. Materialele conductoare cu conductibilitate electronic au valoriale conductivitatii;:>105S/m.Conductia electrica rezulta prin deplasarea dirijata a electronilor din banda de conductive,sub influenta campului electric exterior.Astfel de material e sunt metalele si grafitul. Materialele conductoare au conductivitate ionica,sunt electrolitii cu solutiile de acizi,saruri sau hidrati.Conductia electrica este realizata prin deplasarea dirijata a ionilor pozitivi si negative sub influenta campului electric exterior,rezultand un proces electrochimic cu schimbarea compozitiei electrolitului si separarea de electrozi a componentelor.Conductivitatea acestor materiale este mai redusa decat a celor cu conductibilitate electronic. Materiale electroizolante plasate la bobinajele masinilor electrice

4-- Materialele electroconductoare se folosesc pentru realizarea infasurarilor propriu-zise, a legaturilor flexibile de iesire, precum si pentru fabricarea elementelor de racord (borne, cleme). Cel mai mult sunt folosite cuprul si aluminiul, datorita proprietatilor electrice si mecanice ale acestora. Mentionam ca tehnologitatea cuprului depinde de gradul de ecruisare al acestuia. Deosebim in acest sens trei variante: cuprul moale (m), cuprul semitare (2/2 t) si cuprul tare (t).Conductoarele pentru bobine pot avea sectiunea circulara sau dreptunghiulara (patrata) si pot fi izolate sau neizolateMaterialele electroizolante servesc pentru realizarea izolatiei intre straturi, a izolatiei peste stratul exterior al bobinei si ca materialul pentru confectionarea carcaselor.Materialele folosite pentru izolatia intre straturi trebuie sa aiba o grosime redusa, sa nu strapunga usor si sa posede o putere de absortie mare pentru lacurile de impregnare.-Tipuri de bobine utilizate la masinile electriceBobinele pot fi realizate cu spirale dispuse la un loc si atunci se numesc bobine concentrate, sau cu spirale dispuse in cresaturile miezului magnetic, si atunci se numesc bobine repartizate.Bobinele aparatelor electrice sunt bobine concentrate si pot fi infasurate direct pe miezul magnetic, infasurate pe carcasa, infasurate fara carcasa/ bobinele infasurate pe polii aparenti ai masinilor electrice rotative sunt tot bobine concentrate si se numesc bobine polare. Bobinele concentrate ale transformatoarelor electrice, deoarece au unele particularitati constructive, vor fi prezentate separat.Tipuri de bobine concentrate Tehnologia de realizare a bobinelor concentratePentru realizarea unei bobine corespunzatoare necesitatilor de functionare a unui produs, documentatia trebuie sa cuprinda si o serie de parametrii impusi sau calculati: desenul de ansamblu al bobinei, desenul carcasei, tensiunea nominala a bobinei (inaltimea si lungimea sectiunii longitudinale), diametru conductorului bobinei, rezistenta electrica a bobinei, curentul nominal, puterea activa maxima, suprafata de racire a bobinei, sensul infasurare, tratamente termice, acoperiri, impregnari.Curentul care trece prin bobina se calculeaza cu legea lui Ohm.I=U/RRezistenta rezulta din relatia:R=rl/SLungimea l a sarmei de relatia de mai sus se calculeaza in functie de numarul de spire n, si de diametrul Dm ( diametrul mediu al bobinei) adica:l=pDmnunde:S= Sectiunea conductorului se calculeaza cu relatiaI este densitatea de curent [ A/mm2 ]Calculul se face utilizand oricare dintre relatiile de mai sus, in functie de datele care se cunosc: diametrul sarmei, rezistenta bobinei, tensiunea bobinei etc.Calculul bobinelor de curent alternativ. Valoarea curentului care trece prin bobina se calculeaza cu relatia:

Bobinele se realizeaza din conductor de cupru flexibil, izolat cu bumbac, email sau fibre de sticla.Procesul tehnologic se realizare a bobinelor infasurate pe carcasa cuprinde urmatoarele operatii: dezizolarea conductorului si infasurarea lui pe firul terminal I; decaparea si lipirea cu aliaj de lipit a acestora; asezarea firului terminal introdus in tub izolant flexibil in carcasa si fixarea lui pe acesta cu banda adeziva; fixarea legaturii terminale prin infasurarea a 4-10 spire peste banda de fixare; introducerea carcasei in dornul masinii de bobinat; infasurarea pe carcasa a conductorului; montarea si fixarea cu banda adeziva de carcasa a legaturii terminale II; introducerea de materiale izolatoare printre straturi pentru bobinele cu tensiune inalta; izolarea la exterior cu banda adeziva dezizolarea, lipirea firului de conductorul terminal II si introducerea tubului izolat peste acesta.Carcasele se realizeaza din materiale electroizolante, termorigide, termoplaste sau stratificate.Carcasele din bachelita se obtin prin presare la cald.Carcasele din materiale termoplaste se obtin prin injectie.Carcasele confectionate din materiale stratificate ( hartie stratificata, tesaturi din bumbac, impregnate, tesaturi de sticla presat ) au o utilizare limitata de productivitatea scazuta a operatiilor de asamblare a unor piese separate.Bobina concentrata infasurata Carcase de bobine pe carcasa carcasa turnata 1- Bobine; 2-caracsa; 3-clema de iesire; b.- carcasa confectionata din materiale4- clema de intrare stratificatePentru conditii mai grele de exploatare, carcasele bobinelor se confectioneaza din materiale ceramice.Pentru unele relee sau pentru aparate magnatoelectrice ( cu bobina parcursa de curent continuu ) se mai utilizeaza carcase din aluminiu sau alama.

TEHNOLOGIA REALIZARII BOBINELOR FARA CARCASABobinele fara carcasa se realizeaza cu ajutorul sabloanelor .Sablonul se confectioneaza din lemn sau din matale usoare, in functie de dimensiunile bobinelor, tinandu-se seama de coeficientul de umflare au .La bobinele dreptunghiulare, spiralele sunt mai stranse la colturi, iar la mijloc se produce o umflare. Valorile coeficientului de umflare sunt in functie de forma sectiunii conductorului si diametrul acestuia.Pentru o bobina cu mai multe straturi, realizata din conductor izolat cu diametrul diz , dimensiunile vor fi:g= n1 dis auh=n2 diz a uin care:n1 este numarul de straturi ale bobinei n2 numarul de conductoare intr-un stratProcesul tehnologic cuprinde: montarea sablonului pe masina de bobinat; plasarea pe laturile sablonului a unei bucati din banda izolatoare de bumbac si fixarea cu banda adeziva; fixarea conductoarelor terminale in locasurile prevazute in sablon si lipirea de primul conductor terminal a capatului conductorului de bobinaj; infasurarea conductorului si introducerea izolatiilor intre straturi; lipirea capatului infasurarii de conductorul termina II; izolarea exterioara cu prespan; legarea in banda de consolidare a spirelor consolidarea mecanica si izolarea electrica exterioara, prin infasurarea de benzi izolatoare. Sablon Izolarea exterioara se poate realiza cu micabanda poroasa peste care se infasoara numai cu banda de contractie.Bobina avand iesirile: Izolarea bobinelora.-cu cleme consolidate cu a.- cu banda infasurat rar; b-cu bandaspirele proprii, b-din conductorul propriu infasurata cap la cap; c.-cu banda suprapus; d.- dimensiunile bobineiBobinele concentrate din bare se executa din conductor izolat sau neizolat de sectiune circulara sau dreptunghiulara din cupru sau aluminiu.Conductoarele profilate se pot infasura pe lat sau pe muchie.Bobinele concentrate din bare se construiesc pentru valori ale intensitatii curentului si le intalnim la declansatoare electromagnetice de curent, la electromagneti de actionare, la polii masinilor electrice, la bobinele de curent ale unor contoare de inductie.

PRINDEREA BOBINELOR CONCENTRATE PE MIEZUL MAGNETIC

Bobinele executate pa carcasa izolanta se introduc pe miezul magnetic si se consolideaza de regula prin lipire sau suruburi.Bobinele pentru masini electrice se fixeaza pe miezul magnetic in functie de modul de izolare.Bobinele neizolate fata de masa se fixeaza de polii masinilor electrice, cu ajutorul ramelor izolate.

TEHNOLOGIA DE REALIZARE A BOBINELOR PENTRU TRANSFORMATOARE

Aceste bobine se realizeaza in general, din conductoare de cupru cu sectiune rotunda pana la 8 mm2+ si din bare pentru sectiuni mai mari. In ultimul timp se utilizeaza si conductoare de aluminiu.Bobinele transformatoarelor de putere mica se infasoara pe carcasa din material electroizolant.Bobinele transformatoarelor de curent se infasoara direct pe miezul magnetic si au o forma toroidala.La transformatoarele de puteri mai mari, realizarea bobinelor prezinta o serie de particularitati datorita tensiunilor diferite la care sunt supuse . la aceste bobine problemele de izolatie joaca un rol deosebit. Intre bobinele parcurse de curenti mari, apar forte de interactiune mari si trebuie acordata o mare atentie problemelor de consolidare.Sensul de infasurare are o mare importanta in functionarea bobinelor pentru transformatoare.Infasurarea unei bobine se poate face de la stanga la dreapta.Dispunerea infasurarilor bobinelor pe miezul transformatoarelor poate fi: concentrica, biconcentrica, alternata.Dispunerea infasuratorilo pe miezul transformatoarelorconcentric; b. bioconcentric; c.- alternatDupa forma constructiva, bobinele pentru transformatoare pot fi: cilindrice, spiralate, in galeti, continue. Bobinele cilindrice au spirale invecinate pe directia axiala strans lipite de altele si se executa din conductor profilat izolat sau neizolat.In comparatie cu procesul tehnologic de realizare al bobinelor cilindrice, la bobinele spiralate se realizeaza si operatia de transpunere si de intercalare a distantelor intre spire, pentru a se obtine canalul de racire .Bobinele in galeti. Prin galeti se inteleg grupe de spire din bobina, separate intre ele prin canale de racire sau izolare.Bobinele continue se realizeaza in mod similar cu cele confectionate din galeti jumelati legati in serie, dar se evita legaturile de inscriere a galetilor dubli.Bobina cilindrica intr-un strat bobina spiralata

-Tipuri de infasurati utilizate la masinile electrice Defecte la nivelul infasurarilor bobinate:

Acest tip de defecte reprezinta aproximativ 3040% dintotalul defectelor care apar n masinile electriceDefecte tipice: ntreruperea nfasurarii unei faze; inversarea capetelor nfasurarii unei faze; scurtcircuit ntre spirele conductoare elementare sauntre bobinele aceleiasi faze; scurtcircuit ntre nfasurarile a doua faze diferite; punerea la masa a nfasurarii unei faze; inversarea unei cai de curent; Defecte la nivelul infasurarilor tip colivie: Aceste tipuri de defecte reprezinta aproximativ 510% dintotalul defectelor n masinile electrice.Tipuri de defecte: Fisuri sau intreruperi ale barelor Distrugerea mbinarii barelor cu inelele frontale de scurtcircuitare

MODUL DE MANIFESTARE AL DEFECTELOR

Suprancalzirea masinii de inductie. Imposibilitatea pornirii masinii Rotorul se roteste cu o turatie mai mica dect cea nominala. Vibratii Zgomote Dezechilibrul partilor rotative

METODE DE DETECTIE A DEFECTELOR Analiza spectrala a curentilor statorici/rotorici Analiza fluxului axial Analiza spectrala a vibratiilor Analiza zgomotelor masinii Analiza termografica

Scurtcircuit statoric

Date necesare pentru rebobinarea infasurarii indusului Calculul motorului electric se efectueaza in cateva etape. La inceput se determina dimensiunile principale ale motorului, adica diametrul si lungimea rotorului. Dupa aceea se calculeaza dimensiunile crestaturilor si ale dintilor, precum si asezarea conductoarelor bobinajelor in crestaturile statorului si rotorului. Mai departe se determina fluxul si inductia in partile principale ale statorului si rotorului, determinand in acest caz caracteristicile bobinajului, adica numarul de spire si diametrul conductorului. Ulterior se trece la determinarea dimensiunilor crestaturilor. Sectiunea crestaturii necesara pentru asezarea conductoarelor bobinajului poate fi calculata cu formula: Marimea ku de la numitorul formulei se numeste factor de umplere al crestaturii. El arata cat de strans sunt asezate conductoarele in crestatura. Cu cat factorul de umplere este mai mic, cu atat suprafata crestaturii trebuie sa fie mai mare. In calcule se poate lua ku =0.6.0.7. la executarea indusului, sectiunea crestaturii trebuie sa fie mai mare decat cea calculata cu formula de mai sus, deoarece in crestatura se mai introduce teaca izolanta. Suprafata ocupata de teaca se determina cu formula: St =pttt [mm2] Astfel, sectiunea totala a crestaturii trebuie sa fie: Sc =S+ St+ Sp La motoarele executate in uzine, crestaturile au forme complicate si anume trapezoidale sau para, pentru ca in ele sa incapa un numar mare de conductoare ale bobinajului. La motoarele in executie proprie este mult mai usor sa se gaureasca crestaturi rotunde in miezul presat al indusului. Diametrul crestaturii se determina in functie de sectiunea totala a ei:

Determinandu-se dimensiunile crestaturii se poate afla grosimea dintelui. La inceput se determina diametrul Dc al cercului pe care se afla centrul crestaturilor. Pentru aceasta, din diametrul indusului trebuie sa se scada diametrul crestaturii plus 1 mm: Distanta intre 2 crestaturi vecine va fi: iar grosimea dintelui : bd=t - dc [mm] Grosimea dintelui in portiunea ingusta trebuie sa fie de cel putin 2 mm. Daca nu se poate obtine aceasta grosime trebuie sa se execute crestaturi cu forme complicate. In cazul in care nu e posibil sa se execute astfel de crestaturi trebuie sa se mareasca diametrul indusului pentru a obtine o grosime a dintilor de cel putin 2 mm. Deschiderea a a crestaturii trebuie sa fie mai mare cu 1 mm decat diametrul diz al conductorului. Numarul lamelelor de colector la motoarele cu tensiune mica (pana la 12V) se ia egal cu numarul de crestaturi. De tehnologia de fabricare depind doi indici de baza ai productiei: productivitatea muncii si calitatea produselor fabricate. Daca se taie o tola de stator cu o dalta, pentru aceasta operatie va fi necesara o jumatate de ora, iar dimensiunile tolei nu vor fi tocmai exacte, marginile tolei avand neregularitati care vor trebui rectificate cu pila. Piesele automate se pot taia deodata cate trei sute intr-un minut si toate vor avea aceleasi dimensiuni, iar marginile vor fi egale si netede. Daca se asambleaza un stator din tole stantate, peretii crestaturilor vor avea o suprafata neteda, iar izolatia conductorilor nu va avea nimic de suferit la introducerea infasurarii in crestaturi. Inca de la calculul si proiectare trebuie gandita tehnologia de fabricare care se va folosi in productie. De exemplu daca dintii rotorului vor fi foarte subtiri, ei se pot rupe;daca se admite un intrefier prea mic in timpul functionarii, rotorul va atinge statorul;daca se va lua un coeficient de umplere al crestaturilor foarte mare, bobinarea se va face cu mare greutate, iar izolatia conductoarelor se va deteriora. -Rebobinarea infasurarilor rotoarelor Evolutia dezvoltarii masinii de curent continuuntre primele aplicatii ale fenomenului inductiei electromagnetice, descoperit n 1831 de Faraday, se afla masina de curent continuu, respectiv dispozitivul de conversie electromecanica a energiei, functionnd pe principiul electromagnetic.Generatorul de curent electric pulsatoriu, inventat de Ritchie n 1833, marcheaza inventarea ntr-o forma primara a colectorului. Se succed apoi dezvoltari legate si de numele unor inventatori cum ar fi:

Utilizarea polilor de comutatie dateaza din anul 1885, perioada care ncheie practic configurarea masinii de curent continuu n structura n care aceasta se realizeaza si astazi. Dezvoltarile din ultima vreme sunt legate de perfectionarea functionarii n regimuri dinamice si n conditiile alimentarii prin convertoare statice, a caror tensiune de iesire nu este perfect continua.Regimul de motor a fost si este din ce n ce mai preponderent n utilizarea masinilor de curent continuu, ca urmare a posibilitatii reglarii comode si n limite largi a turatiei.2.1.2. Elemente constructive Masina de curent continuu se compune n principal dintr-un inductor care n constructia clasica formeaza statorul, capabil sa genereze n ntrefier un cmp magnetic heteropolar si un indus, care constituie rotorul masinii. n figura 2.1 pot fi evidentiate n detaliu elemente constructive specifice.Statorul masinii din figura are 2p = 4 poli, denumiti poli principali sau poli inductori. Miezul magnetic al acestor poli poate fi masiv, sau din tole de 0,5.2 mm grosime, asamblate prin nituire. Cea de-a doua varianta este mai usor de executat si n plus asigura reducerea pierderilor datorate eventualului caracter pulsatoriu al cmpului magnetic. Bobinele apartin circuitului de excitatie al masinii, fiind plasate n jurul acestor miezuri; modul lor de conectare este astfel nct sensul cmpului magnetic sa alterneze de la un pol la altul n lungul periferiei statorului. Cmpul magnetic creat de polii principali se nchide prin jugul magnetic statoric, care poate ndeplini uneori si rolul de carcasa a masinii, cazul din figura 2.1., prin ntrefierul dintre stator si rotor si apoi prin miezul magnetic al rotorului.La masinile de puteri medii si mari ntre polii principali inductori se plaseaza polii de comutatie, ale caror bobine sunt conectate de asemenea astfel nct cmpul magnetic al acestora sa alterneze de la un pol la altul; se foloseste si denumirea de poli auxiliari pentru acesti poli.Masinile de puteri medii si mari, precum si cele destinate sa functioneze n regimuri cu variatie rapida a sarcinii, sunt echipate cu o nfasurare de compensare a cmpului de reactie al indusului, plasata n piesele polare ale polilor inductori, n imediata vecinatate a ntrefierului. Aceasta nfasurare se conecteaza n serie cu nfasurarea indusului, axa magnetica a acesteia fiind axa polilor principali.Fig. 2.1

1 - carcasa; 2,3 - scuturi; 4 - pol principal; 5 - pol de comutatie; 6 - miezul rotorului; 7 - bandaj; 8 nfasurarea 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.Statorul este echipat n partile frontale cu scuturi portlagare, pentru sustinerea si centrarea rotorului. Sistemul de perii colectoare este fixat pe unul din aceste scuturi, uneori astfel nct periile sa poata fi decalate n directie azimutala.Indusul sau rotorul masinii de curent continuu consta dintr-un miez magnetic realizat din tole de otel electrotehnic, uzual cu grosimea de 0,5 mm. Partea dinspre ntrefier a acestui miez contine crestaturi repartizate uniform, n care se plaseaza nfasurarea indusului.nfasurarea indusului este de tipul repartizata n crestaturi, n doua straturi , nchisa, cu multiple prize conectate la lamelele colectorului .Colectorul, situat la una din extremitatile frontale ale rotorului, este constituit dintr-o succesiune de lamele din cupru n directie azimutala, izolate fata de restul rotorului; aceste lamele asigura legatura electrica ntre nfasurarea indusului si periile colectoare.n functie de modul de alimentare al nfasurarii de excitatie se diferentiaza:- masini cu excitatie separata, sau independenta , la care nfasurarea de excitatie este alimentata de la o sursa separata, exterioara masinii;- masini cu autoexcitatie, categorie din care fac parte:- masinile derivatie, la care nfasurarea de excitatie este conectata n paralel cu nfasurarea indusului, - masinile serie, unde nfasurarea de excitatie este conectata n serie cu nfasurarea indusului si- masinile compund, avnd doua nfasurari de excitatie, una conectata n serie cu indusul, iar cealalta n paralel,- masini cu excitatie mixta, care combina variantele anterioare, cel putin una dintre nfasurarile de excitatie fiind alimentata de la o sursa separata.Simbolizarea diverselor circuite electrice ale masinilor de curent continuu este aceea din figura 2.2, marcarea bornelor fiind dupa cum urmeaza:- nfasurarea indusului , A;- nfasurarea polilor auxiliari, B;- nfasurarea de compensare, C; - excitatia serie, D;- excitatia derivatie , E;- excitatia separata , F2.1.3. Principiul de functionare al masinii de curent continuuFie o spira dreptunghiulara, fig. 2.3, plasata simetric pe un miez magnetic cilindric, care la rndul sau se afla n cmpul magnetic inductor creat de polii N si S.

Fig. 2.3 Fig. 2.4Prin antrenarea rotorului, supus cuplului de antrenare Ma al unei masini motoare, spira se roteste cu viteza unghiulara ?, laturile spirei n lungul miezului magnetic avnd viteza tangentiala , perpendiculara pe vectorul inductie magnetica din ntrefier. Variatia acestei inductii n raport cu coordonata ?, fig. 2.3 , este reprezentata n figura 2.4 a) si reprezinta la alta scara variatia n timp a tensiunii electromotoare indusa n spira, ue = 2B?lv , fig. 2.4 b), unde l este lungimea axiala a spirei . Prin urmare, tensiunea la bornele A1, A2 ale structurii simple din figura 2.3 este una alternativa. Daca n loc de a fi conectate la doua inele distincte, cele doua capete ale spirei se conecteaza la doua semi-inele, fig. 2.3 b), pe care calca perii plasate corespunzator, tensiunea la bornele A1 si A2, va avea variatia n timp din figura 2.4 c), caracterizata de o componenta continua Ub importanta. Sistemul de lamele si perii din figura 2.3 b) , care asigura redresarea tensiunii alternative indusa n spira, este cea mai simpla structura de colector. Pulsatiile tensiunii la borne se reduc pe masura ce numarul de spire, respectiv de lamele ale colectorului creste. Prin conectarea unui rezistor la bornele A1, A2, fig. 2.3 b), spira indus va fi parcursa de un curent electric avnd sensul tensiunii induse , fig. 2.4. Interactiunea dintre acest curent si cmpul magnetic inductor B? determina forta electromagnetica , cu orientarea inversa n raport cu vectorul viteza ; cuplul electromagnetic asociat are modulul FeD, unde D este diametrul rotorului.Rationnd n raport cu curentul continuu debitat I, corespunzator tensiunii continui la borne Ub si tensiunii electromotoare asociate Ue = 2B?lv, cuplul electromagnetic are expresia:

Rotatia indusului cu viteza v sau ? constante impune egalitatea dintre cuplul de antrenare Ma si cuplul electromagnetic Me:

Puterea mecanica asigurata de masina motoare poate fi exprimata succesiv sub forma:

Aceasta succesiune de egalitati arata ca dispozitivul converteste puterea mecanica P1 n puterea electrica P2 , transmisa rezistentei de sarcina. n ipoteza neglijarii rezistentei nfasurarii indusului si a rezistentei contactelor perie-colector, cele doua puteri sunt egale, respectiv conversia este integrala. Dispozitivul analizat este asadar un generator de curent continuu.n caz ca se aplica la periile A1, A2 , fig. 2.3 b), o sursa exterioara de tensiune continua Ub, spira n calitate de receptor va fi parcursa de curentul I, de sens contrar n raport cu sensul anterior. Prin urmare, sensul fortei electromagnetice Fe va fi opus celui reprezentat n figura 2.3 si de asemenea si sensul cuplului electromagnetic corespondent Me. Rotorul va fi antrenat n sensul reprezentat n figura 2.3, cu viteza unghiulara ? constanta, daca axul va fi supus cuplului rezistent al instalatiei actionate Mr egal si de sens opus cuplului electromagnetic. Tensiunea indusa va avea acelasi sens ca acela reprezentat n figura 2.3, respectiv opus curentului I. Pornind de la puterea electrica absorbita pot fi scrise succesiv egalitatile:

care evidentiaza proprietatea de motor electric de curent continuu a dispozitivului.Deoarece viteza tangentiala v este proportionala cu turatia n a rotorului, iar inductia B? este proportionala cu fluxul ? al polilor inductori, tensiunea electromotoare poate fi exprimata sub forma:

constanta ke fiind dependenta de elemente constructive ale nfasurarii indusului. De asemenea cuplul electromagnetic se exprima n mod uzual sub forma:

n cazul n care R este rezistenta nfasurarii indusului, atunci dependenta dintre tensiunea la borne, tensiunea electromotoare si curentul prin indus este:Ub = Ue - RI , pentru regimul de generator siUb = Ue + RI , pentru regimul de motorSchemele electrice echivalente acestor doua regimuri de functionare sunt reprezentate n figura 2.5.Fig. 2.52.2. NFASURARILE INDUSULUI MASINILOR DE CURENT CONTINUUnfasurarile masinilor de curent continuu sunt, unele de tip concentrat, precum bobinele ce echipeaza polii principali si polii de comutatie (auxiliari), iar altele de tip repartizat, precum nfasurarea indusului si nfasurarea de compensare a reactiei indusului.nfasurarea indusului este circuitul electric format de ansamblul spirelor bobinate pe indus, sediul tensiunii electromotoare induse. Aceasta nfasurare se plaseaza n crestaturi ale miezului magnetic rotoric, este de regula de tipul n doua straturi si are o configuratie simetrica n raport cu orice axa diametrala a rotorului.2.2.1. Elemente ale nfasurarii indusuluiSpira este un element primar al nfasurarii, fiind constituita la rndul sau dintr-un conductor de ducere n raport cu colectorul si dintr-un conductor de ntoarcere, fig. 2.6. Daca ambele aceste conductoare sunt active, n sensul inducerii tensiunii electromotoare n spira, nfasurarea este de tipul n tambur, iar daca numai unul din conductoare este activ nfasurarea este de tipul n inel. Daca w este numarul de spire al nfasurarii, numarul total de conductoare al acesteia este:N = 2wSectia nfasurarii este un ansamblu format din una sau mai multe spire nseriate, ce constituie un circuit electric conectat la doua lamele ale colectorului, fig.2.7.

Tambur Inel a) b)Fig. 2.6 Fig. 2.7 Bobina este un ansamblu format din una sau mai multe sectii, n care laturile de ducere ale spirelor se plaseaza ntr-o crestatura, iar laturile de ntoarcere n alta. Bobina din figura 2.7 a) are o singura sectie, n timp ce bobina reprezentata n figura 2.7 b) are doua sectii. Exista si cazuri n care laturile de ducere ale celor doua sectii constitutive ale unei bobine sunt plasate ntr-o crestatura, iar laturile de ntoarcere n crestaturi diferite.Conexiunile sectiilor diferentiaza nfasurari buclate, la care extremitatile unei sectii se leaga la lamele alaturate ale colectorului, fig. 2.8 a), respectiv nfasurari ondulate, la care extremitatile sectiilor se leaga la lamele aflate la aproximativ 2 pasi polari, fig. 2.8 b). Numarul de lamele ale colectorului se noteaza cu K, iar 2p este numarul de poli ai masinii.

a) b)Fig. 2.8 n figura 2.8. s-au notat:y1 primul pas al nfasurarii, pasul sectiei sau pasul de ntoarcere;y2 al doilea pas al nfasurarii, sau pasul de ducere; n cazul nfasurarilor buclate y2 < 0, iar la nfasurarile ondulate y2 > 0;y = y1 + y2 este pasul rezultant al nfasurarii.Daca se noteaza cu u numarul de sectii pe crestatura si cu Z numarul de crestaturi ale rotorului, atunci numarul de sectii este:S = u ZNumarul K de lamele la colector este egal cu numarul de sectii:K = SDaca pasul de ntoarcere y1 egal cu pasul polar y? ,

tensiunea electromotoare indusa ntr-o sectie are valoarea maxima.Pasul rezultant are valorile y = ?1 la nfasurarile buclate simple, +1 pentru nfasurare ce nainteaza spre dreapta si -1 pentru nfasurare ce nainteaza spre stnga; la nfasurarile buclate multiple, ce se practica la masinile de putere mare, y = ? m, m fiind denumit ordin de multiplicitate.n cazul nfasurarilor ondulate , pasul rezultant are valorile , pentru nfasurarile ondulate simple si , pentru nfasurarile ondulate multiple.nfasurarile indusului masinilor de curent continuu formeaza circuite nchise, n sensul ca prin intermediul conexiunilor la colector pot fi parcurse fara ntrerupere toate spirele nfasurarii. n cazul nfasurarii buclate simple cu u = 1, Z = K = 16, 2p = 4, m = 1, y1 = 4, y2 = - 3, y = 1 din figura 2.9 succesiunea laturilor nfasurarii formeaza circuitul nchis 1-5'-2-6'-3-7'-4-8'-5-9'-6-10'-7-11'-8-12'-9-13'-10-14'-11-15'-12-16'-13-1'-14-2'-15-3'-16-4'-1.Fig. 2.9Cu u = 1, Z = K = 16, 2p = 4, m = 2, y1 = 4, y2 = - 2, y = 2 rezulta o nfasurare buclata multipla, caracterizata de doua circuite nchise: 1-5'-3-7'-5-9'-7-11'-9-13'-11-15'-13-1'-15-3'-1 si 2-6'-4-8'-6-10'-8-12'-10-14'-12-16'-14-2'-16-4'-2 Cu parametri u = 1, Z = K = 16, 2p = 4, se construieste schema nfasurarii ondulata simpla din figura 2.10, cu m = 1, cu y1 = 4; y2 = 3, y = 7; succesiunea laturilor acestei nfasurari este 1-5'-8-12'-15-3'-6-10'-13-1'-4-8'-11-15'-2-6'-9-13'-16-4'-7-11'-14-2'-5-9'-12-16'-3-7'-10-14'-1. Fig. 2.10n cazul nfasurarii ondulate multiple cu u = 1, Z = K = 14, 2p = 4, m = 2, y1 = 4, y2 = 2, y = 6 nfasurarea consta de asemenea din doua contururi distincte, unul descris de succesiunea 1-5'-7-11'-13-3'-5-9'-11-1'-3-7'-9-13'-1 si cel de-al doilea 2-6'-8-12'-14-4'-6-10'-12-2'-4-8'-10-14'-2. Daca y si m nu au un divizor comun, nfasurarea de tip ondulat multiplu se nchide o singura data.Latimea unei perii este n mod uzual egala cu ordinul de multiplicitate al nfasurarii, multiplicat cu latimea unei lamele a colectorului. Pozitia periilor pe colector trebuie sa tina cont de faptul ca atunci cnd periile calca pe doua lamele vecine, una din perii sau perii de aceeasi polaritate pot scurtcircuita anumite sectii. Peria P1 n figura 2.9 scurtcircuiteaza sectia 1-5', n care tensiunea electromotoare indusa este nula deoarece laturile acesteia se afla n axe neutre ale polilor inductori. n ceea ce priveste pozitionarea periei P2, de polaritate opusa, aceasta se plaseaza astfel nct ntre cele doua perii sa se culeaga tensiunea indusa de o pereche de poli inductori si de asemenea aceasta sa scurtcircuiteze o sectie n care tensiunea electromotoare este de asemenea nula, prin urmare lamelele 5-6. ntre periile P1-P2 se afla laturile 2-6'-3-7'-4-8' (2,3,4 sub polul N si 6',7',8' sub polul S). Pornind de la peria P1, parcurgnd n sens invers nfasurarea, adica n succesiunea 4'-16-3'-15-2'-14, rezulta aceeasi tensiune electromotoare indusa ca si ntre periile P1-P2, ceea ce permite plasarea periei P4, de aceeasi polaritate ca P2 pe lamelele 13-14, pozitie care de asemenea satisface conditia b) de mai sus. Pe baza aceluiasi rationament rezulta plasarea celei de-a doua perii (+) pe lamelele 9-10. Cele doua tensiuni electromotoare identice P1-P2 si P3-P4 nu pot fi aditionate prin conectarea periilor P2-P3, deoarece prin aceasta s-ar scurtcircuita tensiunea indusa n lungul nfasurarii n laturile 6-10'-7-11'-8-12', ntre periile P2 si P3. Ramne astfel singura posibilitate de a conecta P1 cu P3 si P2 cu P4, rezultnd n raport cu bornele A1 , A2 ale indusului un circuit cu 2a = 2p = 4 cai de curent n paralel.Daca n cazul nfasurarii buclate scurtcircuitarea sectiilor cu laturile n axa neutra se face de catre fiecare perie n parte, n cazul celei ondulate doar legatura externa dintre periile de aceeasi polaritate realizeaza aceasta scurtcircuitare. O alta deosebire importanta a nfasurarii ondulate n raport cu cea buclata este aceea ca sectiile oricarei cai de curent se afla n cmpul magnetic al tuturor polilor inductori, ceea ce reprezinta un avantaj n cazul nesimetriei polilor; tensiunea electromotoare indusa are aceeasi valoare n toate caile de curent, n timp ce n cazul nfasurarii buclate poate avea valori diferite.n cazul nfasurarilor buclate multiple (m > 1) periile trebuie sa aiba latimea cel putin egala cu de m ori latimea unei lamele de colector, numarul de cai de curent fiind 2a = 2mp.2.2.2. Steaua si poligonul tensiunilor electromotoare induseRepartitia sectiilor nfasurarii n caile de curent, modul de plasare al periilor pe colector si pulsatia t.e.m. induse n nfasurare pot fi usor evidentiate prin constructia stelei, respectiv a poligonului tensiunilor electromotoare induse n sectii.Fie de exemplu nfasurarea buclata simpla din figura 2.9. Se foloseste pentru identificarea sectiilor numarul laturii de ducere. Considernd ca origine de faza tensiunea electromotoare indusa n sectia 1, tensiunea electromotoare indusa n sectia 2 este defazata fata de tensiunea electromotoare indusa n sectia 1 cu unghiul electric:

Steaua tensiunilor electromotoare induse, fig. 2.11, este constituita din fazorii egali n modul ai sectiilor succesive. Se obtin n cazul de fata doua stele suprapuse, n general, n cazul nfasurarilor buclate simple, p stele suprapuse.Fig. 2.11 Fig. 2.12Poligonul tensiunilor electromotoare induse, fig. 2.12, se obtine prin sumarea fazorilor tensiunilor electromotoare induse n sectiile succesive ale nfasurarii. Periile se plaseaza pe colector astfel nct sa se obtina o valoare maxima a tensiunii, respectiv diametral opus n poligonul tensiunilor electromotoare. Se observa ca tensiunea la perii oscileaza ntre valorile:

ceea ce corespunde valorii medii:

Pulsatia tensiunii ntre perii de polaritate opusa fiind:

rezulta valoarea relativa:

Deoarece , pulsatia tensiunii are valori cu att mai mici cu ct numarul de sectii ale nfasurarii, respectiv de lamele pe pol, K/2p, este mai mare.

K/2p 1 2 3 5 8 15 30?U/Umed[%] 100 17 7,2 2,5 0,97 0,28 0,072.2.3. Legaturi echipotentialeDin anumite motive, cum ar fi de exemplu ntrefier neuniform, excentricitati ale indusului, nesimetria circuitului magnetic, dispunerea asimetrica a periilor pe colector, valorile tensiunilor electromotoare induse n cai de curent diferite, conectate n paralel, pot fi diferite. n cazul nfasurarilor multiple, n care cai de curent sunt puse n paralel prin intermediul periilor, se poate ntmpla ca rezistenta electrica a acestor cai sa fie diferita, respectiv periile sa nu realizeze aceeasi rezistenta de contact cu circuitele pe care le pun n paralel. n toate aceste cazuri apar curenti de circulatie n interiorul nfasurarii, respectiv curentul total se repartizeaza neuniform prin caile de curent, avnd ca efecte nedorite ncalzirea suplimentara a nfasurarii si periilor, micsorarea randamentului, nrautatirea procesului de comutatie. Pentru reducerea acestor efecte se utilizeaza frecvent la masinile de puteri medii si mari conexiuni ntre puncte care teoretic au acelasi potential, denumite legaturi echipotentiale.a) Legaturile echipotentiale de speta I-a au rolul de a compensa asimetria circuitului magnetic. Ele sunt necesare atunci cnd fluxurile magnetice ale tuturor polilor nu au valori perfect identice. Fluxurile diferite determina tensiuni electromotoare diferite n cai de curent conectate n paralel prin intermediul periilor - cazul nfasurarilor buclate. Tensiunile electromotoare diferite sunt cauza curentilor electrici de circulatie ce se nchid prin caile de curent n paralel si prin perii. Legnd spre exemplu n cazul nfasurarii din figura 2.9 un punct al sectiei 1 cu cel corespondent al sectiei 9, apoi respectiv 3 cu 11 , 5 cu 13 si 7 cu 15, curentii de circulatie se nchid prin aceste legaturi echipotentiale, descarcnd periile. Cel mai comod, aceste conexiuni se fac la nivelul legaturilor la colector. Este suficient ca un numar de aproximativ 1/3 din numarul total al sectiilor sa fie echipate cu legaturi echipotentiale de speta I-a.Cum rezistenta unei sectii este mult mai mica dect reactanta sa, curentii de circulatie sunt defazati aproximativ cu ?/2 n raport cu tensiunea indusa, deci sunt aproximativ n faza cu fluxul inductor. Efectul lor este unul de atenuare a nesimetriei fluxurilor inductoare ale diversilor poli, respectiv de slabire a fluxului sub polii la care cmpul inductor este mai intens si de crestere a fluxului sub polii mai "slabi".nfasurarile ondulate nu au nevoie de legaturi pentru compensarea asimetriei cmpului magnetic inductor, deoarece fiecare dintre caile de curent ntre doua perii de polaritate opusa contin sectii aflate sub toti polii inductori. Ca urmare, chiar n conditii de asimetrie, tensiunile induse pe aceste cai au valori identice.b) Legaturile echipotentiale de speta a-II-a compenseaza repartizarea neuniforma a curentului total pe diferitele cai de curent n cazul nfasurarilor multiple, att buclate ct si ondulate. Aceste asimetrii sunt datorate mai ales faptului ca periile realizeaza contacte de rezistenta diferita cu lamelele pe care calca.nfasurarile multiple constau din m circuite electrice nchise separate, conectarea n paralel a cailor de curent apartinnd circuitelor separate efectundu-se prin intermediul periilor. n acest caz fiecarui circuit i corespunde un poligon al tensiunilor electromotoare, cele m poligoane fiind decalate spatial cu unghiul ?/m. Fie o nfasurare buclata multipla, fig. 2.13, cu m = 2, y1 = 4, y2 = -2, y = 2. Sectia 1-5' apartine unui circuit nchis, iar sectia 2-6' altui circuit nchis, caile de curent ce include aceste sectii fiind puse n paralel prin intermediul periilor. Steaua tensiunilor electromotoare induse are forma din figura 2.14. Cele doua poligoane ale tensiunii electromotoare induse, pe calea de curent Fig. 2.14 Fig. 2.13continnd sectiile 1-3-5-. , respectiv pe calea de curent continnd sectiile 2-4-6-. , au structura din figura 2.14.Legaturile echipotentiale de speta a doua trebuie sa conecteze n mod normal puncte aflate la acelasi potential, ce corespund punctelor de intersectie ale celor doua poligoane din figura 2.14. Cum acest lucru nu este ntotdeauna posibil, se leaga atunci puncte ale bobinelor, caracterizate n diagrama 2.14 ca fiind din punct de vedere tehnic usor de conectat si ct mai apropiate, cum ar fi de exemplu punctul A, adica sfrsitul sectiei 1, cu punctul B, reprezentnd mijlocul sectiei 2, apoi punctul C cu punctul D, s.a.m.d.. Legaturile echipotentiale se efectueaza n afara zonelor de cmp magnetic , astfel nct sa nu fie sediul unor tensiuni electromotoare induse.Rebobinarea infasurarilor masinilor electrice de current alternative2.1. Elemente constructive si clasificarea infasurarilor.Infasurarile masinilor electrice se realizeaza din conductor de Cu sau Al, izolat cu hartie, bumbac, email, fibre de sticla, etc.Elementele constructive ale unei infasurari sunt: spira, latura de bobina, bobina si grupa de bobine (sau semigrupa de bobine).Infasurarea unei masini electrice este realizata din bobine conectate in serie sau in paralel.Bobina: - este formata din una sau mai multe spire legate in serie; spirele aceleiasi bobine sunt grupate impreuna si se aseaza de obicei in aceleasi crestaturi.- Bobina care are o latura intr-o crestatura dinspre intrefier (o latura activa), iar cealalta latura in afara campului din intrefier se numeste bobina in inel.- Bobina cu ambele laturi situate in campul magnetic din intrefier (doua laturi active) se numeste bobina in toba.Infasurarea de curent alternativ polifazata este formata din m infasurari distincte, fiecare fiind parcursa de unul din cei m curenti de faza.Infasurarea de faza realizata din una sau mai multe bobine pe perechea de poli, avand laturile de ducere, respectiv de intoarcere, situate in aceleasi crestaturi, este denumita infasurare concentrata.Infasurarea de faza, realizata cu doua sau mai multe bobine pe pe-rechea de poli si asezate in crestaturi alaturate, este numita infasurare repartizata.Bobinele apartinand aceleiasi infasurari si care au laturile de sub un pol asezate in crestaturi alaturate, constituie o grupa de bobine.De obicei, infasurarile se executa pentru armaturi prevazute cu crestaturi repartizate uniform. Daca Z este numarul total de crestaturi al unei armaturi, in care se aseaza o infasurare cu m faze si p perechi de poli, numarul de crestaturi pe pol si faza, q, va fi:; in trifazat, .(2.1)2.1.1. Clasificarea infasurarilor.a) Dupa numarul de crestaturi pe pol si faza, q:- infasurari cu numar intreg de crestaturi pe pol si faza;- infasurari cu numar fractionar de crestaturi pe pol si faza.b) Dupa numarul laturilor de bobina asezate intr-o crestatura:- intr-un strat - o singura latura de bobina intr-o crestatura;- in doua straturi - doua laturi de bobina, asezate suprapus, intr-o crestatura;- in trei straturi - infasurare combinata din una intr-un strat si una in doua straturi.c) Dupa deschiderea bobinelor (distanta dintre latura de ducere si cea de intoarcere):- infasurari cu bobine egale - toate bobinele au aceeasi deschidere (capetele in coroana);- infasurari cu bobine diferite - bobinele unei faze, apartinand unui pol sau unei perechi de poli, au deschideri diferite (capetele in etaje sau in coroana de grupe de bobine).Deschiderea unei bobine, masurata in numar de crestaturi, este egala cu numarul de crestaturi cuprins intre laturile de ducere, respectiv de intoarcere, ale bobinei si se numeste pasul bobinei. La infasurarea cu bobine egale, pasul unei bobine este totodata si pasul infasurarii si se noteaza cu y.d) In functie de pasul bobinelor:- infasurari cu pas diametral: , pasul bobinelor este egal cu pasul polar;- infasurari cu pas scurtat: ;e) In functie de numarul de faze:- infasurari monofazate;- infasurari bifazate - doua infasurari monofazate identice si simetri-ce, decalate intre ele cu unghiul ;- infasurari trifazate - cele simetrice sunt constituite din trei infasu-rari monofazate identice, conectate in stea sau in triunghi si decalate intre ele cu unghiul ;- infasurari polifazate - infasurarea in colivie.2.2. Conditii de realizare a infasurarilor.1. Sa fie bobinate pentru numarul de faze si numarul de poli dat (la tensiune si curent nominal).2. Sa fie simetrice in raport cu fazele: fundamentalele tensiunilor electromotoare induse pe faza sa formeze un sistem polifazat simetric de tensiuni; curbele tensiunilor electromotoare, respectiv curba campului magnetic in intrefier, sa fie cat mai apropiate de o sinusoida.Infasurarile de faza au in majoritatea cazurilor o constructie identica, sau cat mai apropiata, iar axele lor de simetrie sunt decalate pe circum-ferinta armaturii cu unghiul .3. Sa fie realizabile practic: la infasurarile trifazate cu Z crestaturi si p perechi de poli, inceputurile infasurarilor de faza au pasul: k=0, 1, 2, ,(2.2)ceea ce impune conditia:numar intreg.(2.3)Daca toate bobinele apartinand unei infasurari de faza sunt inseriate, se obtine o infasurare cu o cale de curent. Prin conectarea in paralel a doua sau mai multe portiuni de infasurare, in care se induc t.e.m. egale si in faza, se obtine o infasurare cu doua sau mai multe cai de curent.2.3. Steaua crestaturilor si diagrama de fazori.Considerand o bobina in toba (ambele laturi active) ca fiind echi-valenta cu doua bobine in inel (numai o latura activa), conectate in opozitie, se poate introduce notiunea de tensiune electromotoare indusa intr-o latura de bobina, egala cu tensiunea electromotoare indusa intr-o spira a infasurarii in inel.Decalajul geometric dintre doua crestaturi succesive, la periferia armaturii, este:.(2.4)Fiecarei crestaturi a armaturii ii corespunde un fazor al tensiunii electromotoare, egal cu tensiunea electromotoare indusa in bobina infasurarii in inel. Tensiunile electromotoare induse in laturile de bobina sunt defazate intre ele cu unghiul:,(2.5)deoarece, la o rotatie completa a campului invartitor cu p perechi de poli, corespund p perioade ale undei t.e.m. induse.Prin reprezentarea in planul complex a fazorilor fundamentalelor tensiunilor electromotoare induse in laturile de bobina, se obtine o diagrama de fazori, numita steaua crestaturilor.Prin compunerea fazorilor tensiunilor electromotoare induse in bobine-le dintr-o cale de curent a unei faze, se obtine fazorul t.e.m. induse pe faza; procedand in mod analog pentru fiecare infasurare de faza, se obtine diagrama fazorilor tensiunilor electromotoare induse in infasurare.2.4. Infasurari intr-un strat cu numar intreg de crestaturi pe pol si faza.Capetele de bobina ale acestor infasurari pot fi dispuse dupa suprafete cilindrice (etaj 1), conice (etaj 2) sau perpendiculare (etaj 3), pe axul masinii (figura 2.1).In fiecare crestatura se aseaza o latura de bobina.Numarul total de bobine: .Numarul de bobine pe faza: numar intreg;in trifazat:numar intreg.2.4.1. Infasurari trifazate in doua etaje.Capetele de bobina ale infasurarilor de faza sunt asezate dupa doua suprafete de revolutie, in acelasi etaj fiind asezate capete de bobina din fiecare faza (figura 2.2.).O conditie pentru realizarea acestui tip de infasurare este aceea ca, numarul de grupe de bobine trebuie sa se divida cu 2 (numarul de etaje):numar intreg;(2.6)sau, in trifazat:numar intreg.(2.6.a)Aplicatie.Sa se construiasca schema desfasurata pentru o infasurare trifazata tetrapolara, in doua etaje, cu o cale de curent si avand q = 2 crestaturi pe pol si faza.Rezolvare.Numarul de crestaturi: Z = 2mpq = 2322 = 24 crestaturi.Numarul total de bobine: Nb = bobine.Numarul de bobine pe faza: bobine.Pasul diametral al infasurarii: .Pasul inceputurilor infasurarilor de faza:yf = 2q + 6kq; k = 0, 1, 2, . ; yf = 2q = 4, pentru k = 0.Infasurarea este reprezentata in figura 2.3. Daca inceputul fazei A - X se afla in crestatura 1, inceputul fazei B - Y se afla in crestatura 1 + 4 = 5, iar inceputul fazei C - Z in crestatura 5 + 4 = 9.

Figura 2.3. Infasurare intr-un strat, in doua etaje.Din schema desfasurata rezulta ca infasurarea este simetrica in raport cu fazele; fiecare faza este compusa din bobine care se inchid atat in etajul 1, cat si in etajul 2.2.4.2. Infasurari trifazate in trei etaje.La infasurarile cu capetele de bobina asezate in trei etaje, capetele de bobina ale fazelor sunt asezate dupa trei suprafete de revolutie diferite, ca in figura 2.1.Aceste infasurari au rezistentele pe faza diferite, datorita lungimii diferite a conductoarelor pe cele trei faze. De asemenea difera intre ele reactantele de dispersie pe cele trei faze, datorita fluxurilor de dispersie frontala diferite (pozitia capetelor de bobina).Aplicatie.Sa se construiasca schema desfasurata pentru o infasurare trifazata, bipolara, avand q = 4 crestaturi pe pol si faza, iar capetele de bobina asezate in trei etaje, formate din semigrupe de bobine.Rezolvare.La infasurarile cu capetele de bobina in trei etaje, fiecare faza ocupa cate un etaj.Numarul de crestaturi: Z = 2mpq = 2314 = 24 crestaturi.Numarul total de bobine: Nb = bobine.Numarul de bobine pe faza: bobine.Pasul infasurarii: crestaturi (pas diametral).Pasul inceputurilor infasurarilor de faza:yf = 2q + 6kq, k = 0, 1, 2, .; pentru k = 1: yf = 8 crestaturi.Infasurarea, cu doua cai de curent, este reprezentata in figura 2.4.Daca faza A - X cuprinde laturile de bobina 1, 2, 3, 4, atunci ea mai cuprinde si laturile 1 + 12 = 13, 2 + 12 = 14, 3 + 12 = 15 si 4 + 12 = 16.Deoarece este indiferenta succesiunea laturilor de bobina in circuitul infasurarii, daca se pastreaza sensul lor de parcurgere, legaturile frontale intre capetele de bobina se efectueaza astfel, incat lungimea lor sa rezulte cat mai scurta, iar infasurarea sa se poata realiza.Inceputul fazei A - X se poate alege intr-una din crestaturile 1, 2, 3, 4; in figura 2.4, inceputul infasurarii, marcat cu litera A, este in crestatura 3.

Figura 2.4. Infasurare trifazata in trei etaje.Cele doua semigrupe de bobine ale aceleiasi faze pot fi conectate in serie, rezultand astfel o cale de curent, sau in paralel, pentru a obtine o infasurare cu doua cai de curent.Faza B - Y are inceputul decalat fata de faza A - X cu pasul yf = 8, adica in crestatura 3 + 8 = 11; capetele de bobina ale acestei infasurari au fost asezate in etajul urmator.Faza C - Z are inceputul decalat fata de faza B - Y cu pasul yf = 8, adica in crestatura 11 + 8 = 19.2.4.3. Infasurari cu capetele de bobina dispuse in coroana.Se pot realiza cu capetele de bobina dispuse in coroana de bobine sau cu bobine imbratisate, avand capetele de bobina dispuse in coroana de grupe de bobine.Acest tip de infasurare prezinta avantajul unei raciri mai bune, avand spatii libere mai mari in zona capetelor de bobina.Aplicatie.Sa se construiasca schema desfasurata pentru o infasurare trifazata intr-un strat, tetrapolara, avand q = 2 crestaturi pe pol si faza, cu capetele de bobina dispuse in coroana.Rezolvare.Numarul de crestaturi: Z = 2mpq = 2322 = 24 crestaturi.Numarul total de bobine: Nb = bobine.Numarul de bobine pe faza: bobine.Pasul infasurarii: crestaturi.Figura 2.5. Infasurare in coroana de grupe de bobine.Pasul inceputurilor infasurarilor de faza: yf = 2q + 6kq = 4 crestaturi.Schema desfasurata a infasurarii este reprezentata in figura 2.5.2.4.4. Infasurari intr-un strat cu intercalarea fazelor.Intercalarea fazelor se efectueaza in vederea reducerii armonicilor din curba tensiunii magnetice, respectiv din curba t.e.m. induse in infasurare.Aplicatie.Sa se construiasca schema desfasurata a unei infasurari trifazate intr-un strat, cu capetele bobinelor dispuse in coroana si cu intercalarea bilaterala a fazelor, pentru p = 1 si q = 4.Rezolvare.Numarul de crestaturi: Z = 2mpq = 2314 = 24 crestaturi.Numarul total de bobine: Nb = bobine.Numarul de bobine pe faza: bobine.Pasul diametral al infasurarii: crestaturi.Pasul inceputurilor infasurarilor de faza: yf = 2q + 6kq = 8 crestaturi.Schema desfasurata a infasurarii este reprezentata in figura 2.6.b. In figura 2.6.a este reprezentata schema infasurarii normale, cu bobine egale.In cazul infasurarii cu intercalarea fazelor se observa ca, deschiderea bobinelor este mai mica (9 crestaturi) decat la infasurarea normala (10 crestaturi).2.5. Infasurari intr-un strat, cu numar fractionar de crestaturi pe pol si faza.Infasurarile intr-un strat se pot executa si cu numar fractionar de crestaturi pe pol si faza, cu conditia ca numarul de bobine pe faza sa fie un numar intreg: Nbf = pq = numar intreg. Aceasta conditie este indeplinita daca numitorul partii fractionare, , a lui q, este unul din divizorii lui p.Infasurarea se poate construi astfel incat tensiunile electromotoare induse pe faza sa fie defazate intre ele cu defazajul , daca numarul de raze distincte din steaua crestaturilor este divizibil cu numarul de faze. Numarul de raze distincte fiind (in care t este cel mai mare divizor comun al numarului de crestaturi, q, si al numarului de perechi de poli, p), rezulta conditia:= numar intreg.(2.7)Pasul legaturilor frontale, , la infasurarile trifazate simetrice, trebuie sa fie un numar intreg. Notand unde a, b, c sunt numere intregi, rezulta:= numar intreg.(2.8)Se observa, de exemplu, ca, pentru c = multiplu de 3, aceasta conditie nu poate fi indeplinita.

Figura 2.6. Schema desfasurata a infasurarii trifazate bipolare intr-un strat,avand q = 4: a) infasurare normala; b) infasurare cu intercalareabilaterala a fazelor.2.6. Infasurari in doua straturi, cu numar intreg de crestaturi pe pol si faza.Capetele de bobina se dispun in coroana de bobine. Infasurarile in doua straturi se executa cu bobine identice, in fiecare crestatura fiind asezate doua laturi de bobina: o latura de ducere a unei bobine si o latura de intoarcere a altei bobine.Bobinele cu mai multe spire au aspectul unor bucle, de aceea infasurarea formata din astfel de bobine se mai numeste si infasurare buclata, in timp ce infasurarile cu o singura spira pe bobina, realizate de obicei din bare, se numesc infasurari ondulate. Acestea din urma se executa dupa scheme care permit scurtarea si, in parte, evitarea legaturilor frontale intre diferitele bobine apartinand aceleiasi faze.Numarul total de bobine: Nb = Z.Numarul de bobine pe faza: numar intreg.Infasurarile in doua straturi se pot executa cu una sau mai multe cai de curent in paralel.Procesul tehnologic de executie a acestor infasurari este mai simplu si posibilitatile de micsorare a armonicilor cresc.La infasurarile in doua straturi cu bobine egale, steaua crestaturilor este chiar diagrama de fazori a tensiunilor electromotoare induse in bobine.2.6.1. Infasurarea cu pas diametral.Grupele de bobine ale unei faze se pot conecta in serie - infasurari cu o singura cale de curent, sau in paralel - infasurari cu mai multe cai de curent.La infasurarile efectuate pentru mai multe perechi de poli, dar cu o singura cale de curent, grupele de bobine, care se succed pe circumferinta armaturii si apartin aceleiasi faze, sunt situate la un pas polar si se conec-teaza, in circuitul infasurarii, in opozitie, pentru insumarea solenatiilor in crestatura, respectiv sub acelasi pol.Pasul infasurarii:numar intreg;(2.9)in trifazat: y = 3q;Aplicatie.Sa se construiasca schema desfasurata a unei infasurari trifazate in doua straturi, cu pas diametral, executata din bare conductoare, pentru p = 2 si q = 2.Rezolvare.Numarul de crestaturi: Z = 2mpq = 2322 = 24 crestaturi.Numarul total de bobine: Nb = Z = 24 bobine.Numarul de bobine pe faza: bobine.Pasul diametral al infasurarii: crestaturi.In cazul infasurarii ondulate acesta poarta denumirea de primul pas al infa-surarii, sau pas de intoarcere.Pasul inceputurilor infasurarilor de faza: yf = 2q + 6kq = 4 crestaturi.In figura 2.7 s-a reprezentat schema desfasurata pentru o faza.Figura 2.7. Infasurarea ondulata diametrala: p = 2, q = 2.Bobina 1 - 7, a fazei A - X, se conecteaza in serie cu bobina 13 - 19, situata la dublul pasului polar fata de prima, apoi cu bobinele 2 - 8 si 14 - 20. Borna de sfarsit a bobinei de capat s-a notat cu "S". Se efectueaza apoi o legatura de intoarcere S - S', pentru inserierea circuitului A - S cu circuitul S' - X, format din bobinele 7 - 13, 19 - 1, 8 - 14 si 20 -2.2.6.2. Infasurarea cu pas scurtat.Scurtarea pasului se practica pentru reducerea armonicilor, indeosebi a armonicilor 5 si 7 din unda tensiunii magnetice. S-a constatat ca scurtarea optima, pentru obtinerea acestui deziderat, este data de raportul:(2.10)Pentru realizarea acestui raport favorabil, numarul de crestaturi pe pol si faza poate sa aiba numai anumite valori.De exemplu, pentru q = 2 si m = 3, pasul diametral este yd = mq = 6; prin alegerea pasului bobinelor y = 5, rezulta un raport y/yd favorabil:.Daca q = 3 si m = 3, obtinem un pas diametral yd = 9. Pasii posibili ai infasurarii fiind y = 8 sau y = 7, obtinem pentru raportul de scurtare valorile: , sau .Prin urmare, in aceasta situatie, infasurarea nu se poate executa cu un pas favorabil reducerii simultane a armonicilor 5 si 7.Utilizarea infasurarilor cu pas scurtat, prin reducerea lungimii capetelor de bobine, ar implica o scadere corespunzatoare a consumului de material conductor. Pe de alta parte insa, trebuie crescut numarul de spire pentru compensarea scaderii de tensiune datorita micsorarii factorului de infasurare. De aici apare problema gasirii unei scurtari optime si in ceea ce priveste consumul de material.Aplicatie.Sa se construiasca schema desfasurata a unei infasurari trifazate, in doua straturi, cu pas scurtat, avand p = 2 si q = 4.Rezolvare.Numarul de crestaturi: Z = 2mpq = 2324 = 48 crestaturi.Numarul total de bobine: Nb = Z = 48 bobine.Numarul de bobine pe faza: bobine.Pasul diametral al infasurarii: crestaturi.Pasul infasurarii:y = (0,82 0,83)yd = (0,82 0,83)12 = 9,84 9,96.Alegem y = 10 crestaturi. .Pasul inceputurilor infasurarilor de faza: yf = 2q + 6kq = 8 crestaturi. In figura 2.8 s-a reprezentat schema desfasurata a infasurarii, cu 4 cai de curent. In unele crestaturi sunt asezate, la fel ca in cazul infasurarii cu pas diametral, laturi de bobina apartinand aceleiasi faze (crestaturile 1, 2, 5, 6, 9, 10, .), in altele gasim laturi de bobine din faze diferite (crestaturile 3, 4, 7, 8, 11, 12, .).

Figura 2.8. Infasurare trifazata cu pas scurtat, cu patru cai de curent: p =2, q = 4.2.6.3. Infasurarea cu intercalarea fazelor.La infasurarile in doua straturi, se poate realiza usor intercalarea unila-terala sau bilaterala a fazelor, chiar mentinand neschimbata deschiderea bobinelor.Aplicatie.Sa se construiasca schema desfasurata a unei infasurari trifazate, in doua straturi, cu pas scurtat si intercalarea fazelor, avand p = 1 si q = 4.Rezolvare.Numarul de crestaturi: Z = 2mpq = 2314 = 24 crestaturi.Numarul total de bobine: Nb = Z = 24 bobine.Numarul de bobine pe faza: bobine.Pasul diametral al infasurarii: crestaturi.Pasul infasurarii: y = (0,82 0,83)12 = 9,84 9,96 10 crestaturi.Pasul inceputurilor infasurarilor de faza: yf = 2q + 6kq = 8 crestaturi (k = 0).In figura 2.9 s-a reprezentat schema desfasurata a unei infasurari cu intercalarea bilaterala a fazelor. In faza A - X sunt conectate in serie bobinele 24 - 10, 2 - 12, 3 - 13 si 5 - 15, formandu-se prima grupa de bobine; a doua grupa de bobine este asezata in crestaturile 12 - 22, 14 - 24, 15 - 1 si 17 - 3.

Figura 2.9. Infasurare trifazata cu intercalarea bilaterala a fazelor.2.6.4. Infasurari cu extinderea zonelor.La infasurarile in doua straturi, bobinele celei de a doua grupe, sub aceeasi pereche de poli, se pot aseza partial, sau total, in crestaturi alaturate primei grupe de la infasurarea normala; se obtine astfel o infasurare cu extinderea partiala sau totala a zonelor. Infasurarea cu extindere totala a zonelor este o infasurare cu trei zone.Infasurarile cu extinderea zonelor au alti factori de infasurare decat infasurarile normale. Factorul de repartizare la infasurarea cu extindere totala a zonelor se poate determina pe baza relatiei:(2.11)2.7. Infasurari in doua straturi, cu numar fractionar de crestaturi pe pol si faza.Numarul de bobine pe faza:numar intreg.Conditia este indeplinita daca numitorul partii fractionare a lui q este divizor al lui 2p.O conditie suplimentara pentru ca acest tip de infasurare sa poata fi realizat astfel incat, intre tensiunile electromotoare induse pe faza sa existe un defazaj de 2/m, este aceea ca numarul de raze distincte din steaua crestaturilor trebuie sa fie divizibil cu numarul de faze.Numarul de raze distincte este:numar intreg.(2.12)

Refacerea bobinajelor in scurtcircuit1. Masuri tehnice securitatea muncii si de paza contra incendiilor la lucrarile de rebobinare a masinilor electrice- Protectia muncii este o problema de stat si cuprinde ansamblul normelor si regulilor de tehnica a securitatii si de igiena a muncii. Acestea au ca scop asigurarea celor mai bune conditii de munca, prevenirea accidentelor si mbolnavirilor profesionale, reducerea efortului fizic, precum si asigurarea unor conditii speciale pentru persoanele care muncesc n conditii deosebite.Masurile principale pentru evitarea accidentelor prin electrocutare sunt urmatoarele:- partile metalice ale echipamentelor electrice aflate sub tensiune n timpul lucrului sa fie inaccesibile la o atingere ntmplatoare, ceea ce se realizeaza prin izolari, carcasari, ngradiri, amplasari la naltimi inaccesibile, blocari(protectie prin inaccesibilitate);- folosirea tensiunilor reduse, maxim admisibile: - izolarea de protectie;- separarea de protectie;- protectie prin legare la pamnt;- protectie prin legare la nul;- deconectarea automata n cazul aparitiei unei tensiuni de atingere periculoasa;- deconectarea automata n cazul aparitiei unei scurgeri de curent periculoasa;- egalizarea potentialelor;- folosirea mijloacelor individuale de protectie;- organizarea corespunzatoare a lucrului.Protectia prin legare la pamnt si protectia prin legare la nul sunt principalele masuri de protectie contra electrocutarii prin atingere indirecta.Alegerea unui sistem de protectie (prin legare la pamnt sau prin legare la nul) se face numai cu avizul ntreprinderii de electricitate n raza careia se gaseste unitatea respectiva.Pentru protectia oamenilor mpotriva accidentelor prin electrocutare, conductorii circuitelor aeriene din incinta unitatilor se amplaseaza la urmatoarele naltimi deasupra solului, masurate sub sageata maxima a conductorilor respectivi;- 6 m pentru conductorii neizolati;- 4 m pentru conductorii protejati contra intemperiilor si totodata izolati la o tensiune de minimum 500V.n toate cazurile, traversarile cu conductori aerieni peste drumuri carosabile se vor face la naltimi minime de 6 m deasupra solului, masurate sub sageata maxima a conductorilor.-Odata cu receptia instalatiei electrice se vor preda personalului din unitati instructiuni scrise, prin care se interzice atingerea acestor conductori cu orice fel de obiecte.-Izolarea de protectie se aplica n afara de izolarea de lucru n cazurile n care protectia de baza contra electrocutarilor (legarea la pamnt sau prin legare la nul) nu przinta suficienta siguranta. Aceasta se realizeaza astfel:- aplicnd o izolare suplimentara izolarii de lucru, pentru ca partile metalice din instalatie, care nu fac parte din circuitul curentului de lucru, nsa care pot fi atinse sa nu primeasca tensiune n cazul nefunctionarii izolatiei de lucru;- aplicnd o izolare exterioara pe carcasa utilajului electric;- izolnd amplasamentul cu ajutorul materialelor izolante (covoare de cauciuc, ngradiri cu placi electroizolante etc.) se realizeaza astfel izolarea omului, att fata de pamnt ct si fata de elementele care se gasesc n legatura cu pamntul n raza de manipulare. Izolarea suplimentara de protectie a echipamentului electric se executa prin acoperirea solida si durabila cu material izolant att a echipamentului propriu-zis ct si a tuturor partilor metalice accesibile unei atingeri si care n caz de defect pot primi direct sau indirect tensiune.-Izolarea de protectie se va aplica de la caz la caz, la aparatele si receptoarele electrice fixe si n special portative utilizate n unitati, n functie de tipul si fabricatia echipamentului utilizat.-Separarea de protectie se aplica n special receptoarelor electrice, alimentate la tensiunea de maximum 380V si din care anumite parti vin n contact cu corpurile oamenilor sau animalelor, n cazurile n care protectia prin legare la pamnt sau la conductorul de nul nu prezinta siguranta suficienta (unelte si scule electrice portative sau alte utilaje fixe sau mobile folosite n locuri periculoase si foarte periculoase). -Separarea de protectie poate constitui un mijloc principal de protectie la utilajele portative.-Protectia prin legare la nul se va putea aplica numai n cazul retelelor de curent alternativ trifazat, cu neutrul legat la pamnt si cu o tensiune pna la 1000V ntre faze. Se va aplica totdeauna cnd nu este posibila obtinerea cu mijloace economice a unor tensiuni de atingere sub valorile admise cu ajutorul unei protectii prin simpla legare la pamnt.-Prin protectie de legare la nul se ntelege legarea la conductorul de nul de protectie a instalatiei electrice, a partilor electrice, care n mod normal nu sunt sub tensiune, dar care se pot afla la un moment dat sub tensiune din cauza unui defect de izolatie. n aceasta categorie se gasesc ntre altele:a) carcasele masinilor, transformatoarelor si aparatelor electrice;b) carcasele dispozitivelor de actionare a aparatelor electrice;c) nfasurarile secundare ale transformatoarelor de masura, daca instalatiile de protectie prin relee permit acest lucru;d) partile metalice ale tablourilor de distributie si panourilor de comanda.n retelele de curent alternativ cu patru conductori punctul neutru (nulul) se leaga la pamnt.Partile metalice ale instalatiilor si echipamentelor enumerate mai sus se vor lega la punctul de nul printr-o instalatie speciala de protectie. Aceste legaturi trebuie astfel dimensionate nct sa asigure posibilitatea separarii printr-o deconectare rapida, de catre sigurante fuzibile sau ntrerupatoare automate, a portiunilor n care s-au produs scurtcircuitele; de asemenea, sa asigure realizarea unei tensiuni de atingere sub limita admisa pentru locul respectiv.Conductorul de nul de protectie se va lega la pamnt, urmarindu-se prin aceasta realizarea de tensiuni de atingere nepericuloase n cazurile cnd nu a avut loc o deconectare rapida a partii de instalatie cu izolatia deteriorata.Este interzisa utilizarea conductorilor din instalatia de protectie prin legare la nul, drept conductori de lucru sau conductori de faza. 3. Masuri privind protectia mpotriva incendiilorActivitatea de profilaxie a incendiilor urmareste scopul de a mentine un nivel nalt de securitate mpotriva incendiilor si exploziilor n orase, localitati, locuri de concentrare a bunurilor materiale si la alte obiective prin stabilirea unui regim de paza antiincendiara exemplar.Problemele principale ale activitatii de profilaxie sunt: elaborarea si realizarea masurilor orientate spre lichidarea cauzelor ce pot provoca incendiile; limitarea n spatiu a posibilelor incendii si crearea conditiilor favorabile de evacuare a oamenilor si bunurilor materiale n caz de incendiu; asigurarea conditiilor de descoperire la timp a incendiului aparut, anuntarii rapide a serviciului de combatere a incendiilor si lichidarii cu succes a incendiului.

53