1. Procesul tehnologic pentru fabricarea infasurarii unui miez magnetic

Nr. Op.

Operaţia tehnologica Maşina unealta SDV-uri Timp

1. Confecţionarea bobinelor de stator

Maşina de bobinat

Şablon, ciocane de plastic

2h 30’

2. Izolarea crestăturilor statorului

Banc de bobinat

Pene, tălpaşi 1h 45’

3. Bobinarea statorului Banc de bobinat

Pene, tălpaşi, ciocane de plastic

3h

4. Efectuarea conexiunilor intre bobine

30’

Schema tip pentru realizarea bobinării unui stator cu :

este prezentata in Anexa 1.1Iar calculele necesare pentru a putea executa acesta bobinare sunt:

2

Z2 A1 B1 C1 X2 Y2

X1Y1

Z1

B2C2

A2

NOTIUNI DE BAZA

INFASURARILE MAŞINILOR DE CURENT CONTINUU

Există două variante constructive de înfăşurări de curent continuu care au cea mai largă răspândire: înfăşurarea buclată şi înfăşurarea ondulată. În fig.1 se prezintă schematic cele două tipuri de înfăşurări (a – buclată şi b – ondulată); s-a considerat desfăşurarea în plan a spirelor; în partea de jos sunt figurate legăturile la lamalele colectorului, iar pe desene apar şi umbrele polilor statorici.

Cu y1 s-a notat deschiderea bobinei, y este pasul înfăşurării (distanţa dintre laturile de dus a două bobine consecutive înseriate), iar y2 reprezintă pasul de întors (distanţa dintre latura de dus şi cea de întors a bobinei următoare). La înfăşurările buclate y = y1 – y2, iar la cele ondulate, y = y1 + y2. În cele ce urmează se va explica modul de realizare doar pentru înfăşurea buclată şi repartiţia corespunzătoare a inducţiei Bδ0 în întrefier. În figura 2a este reprezentată schema desfăşurată a unei înfăşurări buclate. Prin schema desfăşurată se înţelege o schemă în plan obţinută prin tăierea rotorului după o generatoare şi desfăşurarea lui. In acest fel, crestăturile care erau plasate la periferia unui cilindru apar situate în acelaşi plan. În figură este schiţată şi schema desfăşurată a colectorului, şi anume, în partea de jos a figurii. De asemenea, apare în figură şi umbra polilor de excitaţie. Infăşurarea buclată din figura 2 aparţine unei maşini cu 2p= 4, rotorul respectiv posedând Z = 16 crestături, numerotate în figură de la 1 la 16. Infăşurările de curent continuu se realizează în două straturi, în sensul că în aceeaşi crestătură sunt două laturi de secţiuni: una în partea superioară a crestăturii (figurată cu linie plină ), iar cealaltă, în partea inferioară (figurată cu linie întreruptă). Infăşurarea constă dintr-o serie de secţiuni identice, fiecare secţiune având una sau mai multe spire (în figură, pentru simplitate, s-a considerat că o secţiune are o singură spiră), secţiunile fiind legate în serie. Capetele secţiunilor se leagă între ele pentru a se asigura înserierea

3

secţiunilor (sfârşitul unei secţiuni se leagă cu începutul alteia) şi, în acelaşi timp, se leagă şi la câte o lamelă de colector. Practic, în crestătura practicată în aripioara unei lamele de colector se lipesc cu ajutorul cositorului capătul de sfârşit al unei secţiuni şi capătul de început al altei secţiuni, după o regulă bine precizată, pusă în evidenţă de schema înfăşurării. Prin urmare, înfăşurarea descrisă, ca de altfel toate înfăşurările de curent continuu, nu are capete libere. Infăşurarea de curent continuu este deci o înfăşurare închisă.

Înfăşurarea buclată se caracterizează prin faptul că toate secţiunile au capetele lor legate la două lamele vecine ale colectorului, înserierea secţiunilor făcându-se de aşa manieră încât acestea se succed la periferia rotorului în acelaşi sens, la distanţa de o crestătură între două secţiuni succesive (y = 1). Dacă pornim de la un capăt al unei secţiuni oarecare şi urmărim conductorul din care sunt realizate diferitele spire şi secţiuni succesive ale înfăşurării, descriem o serie de bucle la periferia rotorului, de unde şi denumirea de înfăşurare buclată. Pe colectorul la care sunt legate capetele secţiunilor freacă 4 perii, legate alternativ două câte două, iar fiecare pereche astfel realizată este legată la borna A,respectiv B a maşinii. Periile sunt egal distanţate la periferia colectorului. Lăţimea periilor este de ordinul de mărime al lăţimii unei lamele sau a două lamele de colector. În figura 2,a, periile au tocmai lăţimea unei lamele. Poziţia periilor pe colector are o foarte mare importanţă în funcţionarea maşinii de curent continuu. Se remarcă cu uşurinţă deocamdată că, atunci când maşina este în funcţionare, adică rotorul cu toate secţiunile înfăşurării rotorului este în rotaţie, periile vin în contact când numai cu o singură lamelă, când cu două lamele vecine, fiindcă colectorul se roteşte o dată cu rotorul, iar periile sunt fixe în spaţiu. Cum la două lamele vecine ale colectorului sunt legate capetele unei secţiuni a înfăşurării, iar peria în anumite intervale de timp calcă pe ambele lamele, secţiunea respectivă este în scurtcircuit, peria fiind bună conducăroare. Ori, dacă polii maşinii sunt excitaţi, adică există un câmp magnetic de excitaţie şi rotorul se învârteşte, în diferite secţiuni se induc t.e.m. alternative. Acest t.e.m. au valori instantanee depinzând de poziţia secţiunii respective în câmpul polilor de excitaţie. Dacă secţiunea este scurtcircuitată de perie în momentul când latura sa de ducere este în axa polului nord, t. e.m. este maximă şi va da naştere unui curent important în secţiunea scurtcircuitată. Secţiunea acumulează în câmpul său magnetic o importantă energie şi devine sediul unor pierderi Joule în intervalul de timp cât este scurtcircuitată. În momentul în care, datorită rotaţiei, peria pierde contactul cu una din lamelele la care este legată secţiunea respectivă şi scurtcircuitarea secţiunii încetează, atunci curentul de scurtcircuit din secţiune trebuie să se anuleze. Cum energia localizată în câmpul magnetic al secţiunii nu se poate anula brusc, curentul nu se anulează nici el brusc la părăsirea lamelei de către perie, ci continuă să se închidă prin aer între lamela părăsită 4 şi perie sub formă de arc electric, în care se consumă în scurt timp energia localizată în câmpul magnetic al secţiunii. Aceste arcuri (scântei) la colector între lamele şi perii sunt foarte dăunătoare bunei funcţionări şi nu sunt admisibile.

În schimb, dacă periile sunt plasate pe colector în astfel de poziţie încât scurtcircuitează vremelnic secţiuni ale căror laturi de ducere sunt momentan în zona interpolară în care câmpul de excitaţie este foarte slab sau nul, atunci şi t.e.m. induse în secţiunile respective în acele momente sunt foarte mici sau nule şi toate fenomenele descrise mai sus au loc cu o intensitate apreciabil mai redusă sau nu au loc, ceea ce este favorabil pentru funcţionarea maşinii. De aceea, întocmai ca şi în figura 2,a, periile se plasează pe colector într-o astfel de poziţie încât fiecare perie să scurtcircuiteze, la funcţionarea maşinii,

4

secţiuni ale căror laturi se află în zona de câmp de excitaţie foarte slab sau nul, în zona interpolară. Dacă periile scurtcicuitează vremelnic tocmai secţiunile care au laturile exact în axa interpolară de simetrie, atunci se spune că “periile sunt fixate în axa neutră”. Dacă periile ocupă altă poziţie decât cea de mai sus, se spune că “periile sunt decalate din axa neutră”. Se poate arăta că decalarea periilor din axa neutră poate avea şi alte influenţe asupra funcţionării maşinii, influenţe, în general, negative. Atragem atenţia asupra faptului că poziţia periilor pe colector nu poate fi raportată, în general, la poziţia polilor de excitaţie. În cazul înfăşurării prezentate în figura 2,a, cele două legături ale unei secţiuni oarecare la două lamele vecine sunt egal de lungi. Dacă periile sunt fixate în axa neutră, aşa cum este cazul înfăşurării studiate, ele scurtcircuitează secţiuni ale căror laturi sunt momentan în axele interpolare de simetrie şi, prin urmare, periile, date fiind legăturile egal de lungi la colector, se află în axa de simetrie a secţiunilor respective, adică în axele de simetrie ale polilor de excitaţie. Dar mai pot fi realizate şi astfel de legături la colector. În figura 3, o legătură la colector a unei secţiuni oarecare este directă, cea mai scurtă posibilă, iar cealaltă legătură mult mai lungă. Pentru o asemenea realizare constructivă a înfăşurării, în situaţia că periile se fixează în axa neutră, observăm că periile cad în axa interpolară de simetrie şi nu în axa de simetrie a polilor, ca în cazul precedent. Prin urmare, la o maşină dată, pentru care nu cunoaştem modul precis de realizare a legăturilor secţiunilor la colector, nu putem şti dacă periile sunt sau nu “fixate în axa neutră” prin raportarea poziţiei periilor la poziţia polilor de excitaţie. Pentru aceasta este nevoie de unele metode speciale.

Plasarea periilor pe colector şi legăturile dintre ele şi la bornele maşinii conduc la împărţirea înfăşurării reprezentate în figura 2,a în 4 “căi de curent”, în sensul că, dacă la bornele A, B ale maşinii s-ar aplica o tensiune de curent continuu, curentul absorbit de înfăşurare s-ar diviza pe 4 căi în paralel în interiorul ei. Ansamblul secţiunilor înfăşurării se împarte pe cele 4 căi de curent. Figura 2,b ne arată repartiţia secţiunilor înfăşurării pe cele 4 căi de curent. Această repartiţie este valabilă la un moment dat, în care diferitele crestături ale rotorului se află în poziţia relativă faţă de polii de excitaţie indicată în figura 2,a. Secţiunile sunt arătate prin două cifre care indică crestăturile în care sunt plasate laturile secţiunii. Astfel, secţiunea 2 – 6’ are o latură în crestătura 2 (partea superioară), iar cealaltă latură, în creastătura 6 (partea inferioară). În consecinţă, în momentul considerat, cele 4 căi de curent vor fi formate din următoarele secţiuni:

Calea I: 2 – 6’; 3 – 7’; 4 – 8’;Calea II: 6 – 10’; 7 – 11’; 8 – 12’;Calea III: 10 – 14’; 11 – 15’; 12 – 16’;Calea IV: 14 – 2’; 15 – 3’; 16 – 4’.În figura 2,a sunt indicate şi sensurile curenţilor prin diferitele secţiuni, în ipoteza

alimentării înfăşurării în curent continuu. Se observă că în toate crestăturile care se află sub un pol, sensul curentului prin laturile diferitelor secţiuni este acelaşi. Mai există 4 secţiuni care în momentul dat sunt scurtcircuitate de către perii.

Astfel, secţiunea 1 – 5’ este scurtcircuitată pe peria care calcă simultan în momentul considerat pe lamelele 1 şi 2 la care sunt legate capetele secţiunii 1 – 5’. În mod analog sunt scurtcircuitate şi secţiunile 5 – 9’; 9 – 13’; 13 – 1’. Desigur că atunci când rotorul se învârteşte şi o dată cu el şi colectorul, se schimbă componenţa diferitelor căi de curent, însă numărul căilor de curent rămâne acelaşi. Diferitele secţiuni trec succesiv dintr-o cale de curent în alta, iar o secţiune dată intră succesiv, la o rotaţie completă, în toate cele 4 căi de curent. Caracteristic pentru înfăşurarea buclată este faptul că numărul 2a de căi de curent în paralel este egal cu numărul 2p de poli, adică a = p.

În plus, numărul de perii pe colector este egal cu numărul de poli. Să urmărim şi poziţia la momentul dat în câmpul magnetic de excitaţie al secţiunilor unei căi cde curent oarecare, de exemplu, calea I (figura 2,c). Cele 3 secţiuni în serie 2 – 6’; 3 – 7’; 4 – 8’, care la momentul t alcătuiesc calea I de curent, sunt situate toate în câmpul primei perechi de poli. Se observă că cele 3 secţiuni în serie ocupă însă poziţii diferite în câmpul de execuţie, secţiunile fiind decalate în mod uniform în câmp. Dacă y1 = τ (cazul înfăşurării studiate), fiecare secţiune are o latură în câmp nord şi cealaltă latură în câmp sud. Se remarcă uşor că secţiunile care intră în componenţa unei alte căi, de exemplu a II-a, ocupă în acelaşi moment poziţii similare în câmpul unei perechi

5

de poli de excitaţie, ceea ce reprezintă o caracteristică a înfăşurărilor de curent continuu. Repartiţia spaţială a inducţiei (fig. 2,c) se explică prin faptul că ea este maximă pe axa polară şi se menţine astfel sub talpa polară şi se anulează în dreptul axei neutre; în dreptul polului sud, repartiţia este similară, dar de sens contrar.

1.2. Simbolizarea conductoarelor izolate şi cablurilor

Pentru simbolizarea conductoarelor izolate şi a cablurilor se foloseşte un cod alfanumeric.

CENELEC a adoptat un cod de identificare constând, în ordine, în:- o literă pentru tipul de cablu: H – model armonizat; A – model nearmonizat,

variantă naţională recunoscută de CENELEC; FRN – conform unui standard naţional;- una sau două cifre pentru tensiunea de serviciu (tensiunea de linie), de exemplu

05 pentru 500 V; 1 pentru 1 kV;- o literă pentru materialul izolant, de exemplu V pentru policlorură de vinil

(PVC); X pentru polietilenă armată (XLPE); R pentru cauciuc natural sau artificial;

- o literă pentru materialul învelişurilor de protecţie, de exemplu V pentru policlorură de vinil (PVC); X pentru polietilenă armată (XLPE);

- o literă pentru construcţii speciale: H – cablu plat divizibil; H2 – cablu plat indivizibil;

- o literă pentru conductorul metalic, de exemplu U pentru masiv; R pentru două fibre răsucite (inflexibil); F, K sau H pentru diverse construcţii flexibile;

- o literă pentru conductorul metalic: A pentru aluminiu; necodificat pentru cupru;- o parte numerică evidenţiind compoziţia conductorului/cablului: numărul de

conductoare, semnul de multiplicare (x) şi secţiunea transversală a unui conductor (în mm2)

Codul alfanumeric folosit în România este constituit din:a. litere, pentru:- materialul conductorului (prima literă din simbol) : A – aluminiu; conductorul

din cupru nu se simbolizează;- forma secţiunii conductorului şi construcţia: r – secţiune rotundă; s – secţiune în

formă de sector de cerc; f – flexibil; m – multifilar;- execuţie (în ordine, de la interior spre exterior: izolaţie, înveliş, armătură,

manta):

6

Y – izolaţie/înveliş/manta din PVC; H – izolaţie de hârtie; P – manta din plumb; A – armătură (în interiorul simbolului); Ab – armătură sub formă de bandă etc;

- destinaţie (la începutul simbolului, după indicarea materialului conductorului): F – instalaţii fixe; M – instalaţii mobile; C – cablu de energie; CC – cablu de comandă; CS – cablu de semnalizare;.

b. cifre: numărul de conductoare x secţiunea (mm2); secţiunile reduse se indică după secţiunea conductoarelor de linie, precedate de semnul +.

Exemple: AFY 2,5 mm2 – conductor din aluminiu, cu izolaţie din PVC, instalaţii fixe

FY 2,5 mm2 – conductor din cupru, cu izolaţie din PVC, instalaţii fixe 2 AFY 2,5 mm2 + FY 2,5 mm2– două conductoare din aluminiu, cu

izolaţie din PVC şi un conductor din cupru, instalaţii fixe ACYY 4x10 mm2 – cablu de energie, patru conductoare din aluminiu, cu

secţiunea 10 mm2, izolate cu PVC, manta din PVC CYY 4x10 mm2 – idem, conductor din cupru ACYY 3x25 + 1x16 mm2 – cablu de energie, patru conductoare din

aluminiu (trei cu secţiunea 25 mm2 şi unul cu secţiunea 16 mm2), izolate cu PVC, manta din PVC

ACYAbY 3x25 + 1x16 mm2 – idem, cu armătură sub formă de bandă.

Identificarea conductoarelor în cablurile de joasă tensiune se realizează prin culori sau prin numere, respectând următoarele reguli:

- marcajul în dungi verde-galben este rezervat conductoarelor de protecţie PE sau PEN;

- conductorul neutru (dacă există) trebuie să aibă culoarea albastru deschis sau să fie notat cu cifra 1;

- conductoarele de linie pot fi identificate cu orice culoare în afară de verde-galben, verde, galben, albastru deschis.

7

ACTIVITATE DE LABORATOR

In timpul laboratorului 5 am onsultat mai multe stas-uri:a) pentru sarme:- STAS 685-74 „sarma de Cu rotunda pt conductoare de bobinaj”- STAS 4130-77 „sarma de Cu rotunda pt electrotehnica”- SR EN 60317-0-1/2001 „specificatii pt tipuri particulare de conductoare de

bobinaj”- STAS 2873/1-86 „sarme si bare dreptunghiulare din Cu pt electrotehnica”- STAS 6499/1-74 „sarme si bare conductoare pt Al”- SR EN 60317-0-1 „conductor rectangular pt Cu”

b) pentru benzi- STAS 6499/2-74 „benzi de Al pt scopuri electrotehnice”- SR HD 566 51:2002 „clasificarea termica a izolatiei electrice”

Tot la acest laborator am consultat cateva planse:- plansa ROTOR BOBINAT/PM 25898- foaie de catalog a unui conductor de bobinaj

Iar la final ne-au fost prezentate cateva aparate:- bobina spiralata- bobina cilindrica- tranformator de mare putere in ulei- rotor bobinat- masina de curent continuu- masina sincrona

BIBLIOGRAFIE

- www.asro.ro - Catalogul Standardelor Romane

8