MASINA DE C.C. 1

Masina de c.c.– Aspecte generale

1 Masini electrice – Curs şi aplicaţii

Unitatea de învăţare nr. 8

MASINA DE CURENT CONTINUU– Aspecte generale Cuprins Pagina

Obiectivele unităţii de învăţare nr. 8

8.1 MAŞINI HETEROPOLARE

8.2 MAŞINI HOMOPOLARE

8.3 CONSTRUCŢIA MASINII DE CURENT CONTINUU

Lucrare de verificare – unitatea de învăţare nr. 8

Răspunsuri şi comentarii la întrebările din testele de autoevaluare

Bibliografie – unitatea de învăţare nr. 8



OBIECTIVELE unităţii de învăţare nr. 8

Principalele obiective ale Unităţii de învăţare nr. 8 sunt:

• Familiarizarea cu functionarea si aplicatiile masinii de curent continuu

• Înţelegerea noţiunilor de inductor si indus pentru masina de c.c.

8.1 MAŞINI HETEROPOLARE

Ca orice maşină electrică rotativă, maşina de curent continuu se compune dintr-un

inductor şi un indus, între care există un spaţiu de aer numit întrefier. Întotdeauna la maşina

de curent continuu armătura inductoare este fixă, constituind statorul maşinii, iar armătura

indusă este mobilă, constituind rotorul.

Există două categorii principale de maşini de curent continuu:

a) Maşini heteropolare (ciclice) la care sistemul inductor este format dintr-o succesiune

alternată de poli nord şi sud (fig. 2.1 ). La aceste maşini variaţia fluxului inductor prin spirele

indusului rotitor are loc după o lege periodică şi fluxul induce în aceste spire, conform legii

inducţiei electromagnetice, tensiuni electromotoare alternative, care sunt redresate cu

ajutorul unui redresor mecanic numit colector. Marea majoritate a maşinilor de curent

continuu se construiesc în acest mod, realizând conversia energiei prin procedeul

electromagnetic.

8.2 MAŞINI HOMOPOLARE



Maşini homopolare (unipolare, aciclice) a căror funcţionare se bazează pe procedeul

inducţiei unipolare de conversie electromecanică a energiei .

Între două perii a şi b fixate pe periferia barei cilindrice (sau una pe periferia discului şi alta pe

arbore în cazul maşinilor unipolare cu rotor format din unul sau mai multe discuri metalice –

de tipul discului lui Faraday – fig. 2.2 ) se culege o t.e.m. constantă, de valoare redusă,

făcând inutil colectorul.

8.3 CONSTRUCŢIA MASINII DE CURENT CONTINUU Elementele constructive de bază ale maşinii de curent continuu pot fi identificate în

secţiunile din figura 2.3 , pentru seriile normale de maşini cu protecţie tip IP 23.

În figura 2.4 se prezintă o secţiune longitudinală printr-un motor de curent continuu

pentru metalurgie, destinat a fi alimentat de la un convertor static, la care întregul circuit

magnetic lamelat (pachete din tole ştanţate). Tipul constructiv este IP 44 sau chiar IP 54

(maşină capsulată).



Fig. 2.4

� Inductorul reprezintă partea maşinii în care se produce fluxul inductor (de

excitaţie). El se compune în principal din:

• carcasă;

• poli principali (de excitaţie);

• poli auxiliari (de comutaţie);

• piese de strângere.

Carcasa (1) este un cilindru din oţel turnat sau sudat după roluire, în interiorul căruia

sunt fixaţi prin şuruburi polii principali (2) şi polii auxiliari (3) ai maşinii. Carcasa constituie

jugul inductorului, prin ea închizându-se fluxul principal, de unde rezultă necesitatea

construirii sale din materiale cu proprietăţi magnetice bune (oţel). De obicei de carcasă se

sudează (sau se toarnă simultan) şi tălpile pentru fixarea maşinii de placa de fundaţie.

Fig. 2.2

Polii principali se compun dintr-un

miez feromagnetic executat de obicei

din tole de oţel, de grosime între 1-2

mm, strânse cu ajutorul unor nituri ale

căror capete, găurite conic se restrâng

cu ajutorul unor dornuri, la presarea

tolelor – (operaţia se numeşte

bercluire). Polii principali pot fi

construiţi şi din oţel masiv (turnat, forjat

sau trefilat) întrucât, la motoarele

normale, ei sunt parcurşi de fluxuri

constante în timp.



Fig. 2.3

Pe miezul polar (1) (fig. 2.5 ) se montează bobinele de excitaţie (3) care se sprijină pe

piesele polare (2) (coarnele miezului polar). După montarea bobinelor de excitaţie (3) izolate

prin casetele (4), întregul pol se strânge în interiorul carcasei (5) cu ajutorul unor şuruburi (6)

1 – carcasa

2 – polii principali

3 – polii auxiliari

4 – miezul rotativ indus

5 – ax butuc

6 – înfăşurare indusă

7 – colector

8 – perii

9 – portperii

10 – cruce port perii



al căror cap hexagonal este îngropat în bosaje practicate în exteriorul carcasei (operaţia se

numeşte ampolare ).

Bobinele de excitaţie se confecţionează din conductoare de cupru izolate, rotunde la

maşini de putere mică, sau dreptunghiulare la maşini de puteri medii şi mari. Bobinele se

execută pe şabloane având forma polilor sau direct în carcase izolante, pentru că – ori cum –

la operaţia de ampolare ele trebuie izolate atât de miezul polar cât şi de carcasă. Legarea

între ele a bobinelor de excitaţie de pe polii maşinii poate fi făcută în serie sau în paralel,

respectând regula ca fluxul magnetic să fie dirijat la un pol dinspre inductor spre rotor (pol

nord), iar la polul următor în sens invers (pol sud).

Fig. 2.5 Fig.2.6

Polii auxiliari (fig. 2.6 ) sunt constituiţi dintr-un miez de fier masiv (1) (uneori şi din

tole) şi au, de regulă, o formă paralelipipedică. Bobina polului (2) este executată din bară de

cupru îndoită pe cant. Cum în general miezul polar nu are piese (coarne) polare pentru

sprijinirea bobinei, se sudează sau se prind cu şuruburi în partea inferioară (spre întrefier)

două sau mai multe bride. Polii auxiliari se strâng pe carcasă cu buloane, poziţionându-se

absolut la mijlocul distanţei dintre polii principali (în axa neutră). Conexiunile bobinelor polilor

auxiliari sunt astfel încât polaritatea acestora să alterneze.

Uneori şi în special la motoarele care lucrează în regimuri cu variaţii mari de sarcină,

alimentate prin mutatoare, circuitul magnetic al inductorului se realizează în întregime

lamelar (din tole), obţinându-se din ştanţare şi miezul polilor principali, iar carcasa de tip

clasic putând lipsi (fig. 2.7 ). Se observă că la periferia miezului polar (spre întrefier) sunt

practicate un număr de crestături închise în care se plasează un bobinaj special numit



înfăşurare de compensaţie. Circuitul magnetic se asamblează prin strângerea tolelor între

două flanşe cu ajutorul unor tiranţi (uneori consolidarea se execută, prin cordoane

longitudinale de sudură). Bobinele de excitaţie se introduc pe miezul polilor principali – care

nu au coarne polare – dinspre interior, după care se execută ampolarea polilor auxiliari în

axele neutre. Desigur şi polii auxiliari sunt executaţi tot din tole.

� Indusul maşinii este sediul propriu-zis al procesului de conversie a energiei,

fiind compus din:

• miezul feromagnetic

• ax

• înfăşurarea indusă

• colector

Miezul feromagnetic al rotorului indus (4) se realizează din tole de oţel

electrotehnic cu grosime de 0,5 mm, izolate între ele, în scopul micşorării pierderilor prin

curenţi turbionari. În ultimul timp se utilizează tot mai frecvent tole din tablă laminată la rece

izolată cu oxizi ceramici. Tolele se împachetează direct pe ax (5) sau pe butuc. Cu excepţia

maşinilor foarte mici, la care se practică crestături semiînchise, indusul prezintă crestături

deschise, pentru a permite introducerea bobinelor preizolate (fig. 2.8 ). La lungimi ale

indusului pe 30 cm se prevăd canale radiale de răcire; aproape întotdeauna şi în jugul

indusului se execută canale axiale de răcire. Pentru a permite tragerea bandajului de

consolidare, din loc în loc – în sens longitudinal – la rotoare cu lungimi mari, există zone cu

tole retrase (fig. 2. 9 ), deoarece fixarea bobinelor în crestături numai cu pene nu este

totdeauna suficientă, iar în cazul crestăturilor deschise nu este recomandabilă. Pentru a se

reduce la minimum variaţiile permanenţei circuitului magnetic la micile deplasări axiale ale

indusului în timpul funcţionării maşinii lungimea indusului depăşeşte lungimea polului cu 2…5

mm, de fiecare capăt al maşinii.



Fig. 2.7

Fig. 2. 8

Înfăşurarea indusă (6) se execută din sârmă rotundă sau – cel mai adesea – din bare

de cupru. În ambele cazuri înfăşurarea constă din secţiuni, care se confecţionează pe

şablon, se izolează cu microbandă, se micanizează la cald şi apoi se introduc în crestăturile

indusului, capetele secţiunilor legându-se la lamele colectorului. Părţile frontale ale înfăşurării

(capetele de bobine se izolează cu microbandă sau benzi din ţesătură de sticlă şi se asigură

contra forţei centrifuge prin bandaje din sârmă de oţel rezistent la rupere (coardă de pian)

sau din fibre poliesterice care polimerizează la cald.

Fig. 2. 9

Colectorul (7) este un redresor rotativ, solidar cu indusul format dintr-un număr de

lamele cu profil trapezoidal executate din cupru tare tras la rece, eventual cupru cu argint.



Lamelele (1) sunt izolate între ele cât şi faţă de butucul colectorului (2) cu micanită (3) şi (4).

Există două tipuri principale colectoare, după forma lamelei:

• în coadă de rândunică (fig. 2.10 )

• în formă de H (fig. 2.11 )

Fig. 2. 10 Fig. 2.11

La colectoarele în coadă de rândunică coroana lamelor se izolează atât faţă de butuc

cât şi faţă de conurile de strângere prin conurile (manşetele ) (3) şi cilindrii de micanit ă (4).

Strângerea axială se realizează cu piuliţe filetate (6) sau cu buloane de strângere. Dacă

diferenţa dintre diametrul indusului şi cel al colectorului nu este prea mare, capetele secţiilor

înfăşurării sunt lipite direct la colector, după introducerea în nişte canale frezate axial în

lamelele colectorului. Dacă diferenţa între cele două diametre este mare, conexiunea se face

cu ajutorul stegule ţelor (5).

La colectoarele în H strângerea coroanei lamelelor (1) se face prin două inele de

fretare (2) din oţel rezistent la întindere, care se introduc la cald (180-2000 C) peste două

inele izolante (3). Canalele practicate în coroana lamelelor se umplu după aceea cu o masă

de presare cu fulgi de azbest. Colectoarele în H sunt mai simple şi mai ieftine, dar la maşini

mari de tracţiune se preferă colectoarele în coadă de rândunică, acestea permiţând strângeri

succesive în exploatare.

Legătura circuitului indus al rotorului, care este mobil, cu circuitul exterior fix se face

cu ajutorul periilor (8) care calcă pe colector, fiind susţinute în portperii (9). Acestea sunt

montate pe un suport numit cruce portperii (10), care permite rotirea lor şi blocarea într-o

anumită poziţie. Crucea portperii se montează de obicei pe scutul port-palier (11) dinspre

colector. Celălalt scut port-palier (12) dinspre capătul de ax şi rulmenţii (13) asigură centrarea



indusului în stator şi realizarea unui întrefier unifor. Conexiunile sunt scoase la o placă de

borne (14).

De reţinut!

� Inductorul reprezintă partea maşinii în care se produce

fluxul inductor (de excitaţie). El se compune în principal din:

• carcasă;

• poli principali (de excitaţie);

• poli auxiliari (de comutaţie);

• piese de strângere.

Carcasa este un cilindru din oţel turnat sau sudat după roluire, în

interiorul căruia sunt fixaţi prin şuruburi polii principali şi polii auxiliari ai

maşinii. Carcasa constituie jugul inductorului, prin ea închizându-se

fluxul principal, de unde rezultă necesitatea construirii sale din materiale

cu proprietăţi magnetice bune (oţel). De obicei de carcasă se sudează

(sau se toarnă simultan) şi tălpile pentru fixarea maşinii de placa de

fundatie.

� Indusul ma şinii este sediul propriu-zis al procesului de

conversie a energiei, fiind compus din:

• miezul feromagnetic

• ax

• înfăşurarea indusă

• colector

Miezul feromagnetic al rotorului indus se realizează din tole de oţel

electrotehnic cu grosime de 0,5 mm, izolate între ele, în scopul

micşorării pierderilor prin curenţi turbionari. În ultimul timp se utilizează

tot mai frecvent tole din tablă laminată la rece izolată cu oxizi ceramici.

Tolele se împachetează direct pe ax sau pe butuc.Colectorul este un

redresor rotativ, solidar cu indusul format dintr-un număr de lamele cu

profil trapezoidal executate din cupru tare tras la rece, eventual cupru cu

argint. Colectoarele în H sunt mai simple şi mai ieftine, dar la maşini



mari de tracţiune se preferă colectoarele în coadă de rândunică,

acestea permiţând strângeri succesive în exploatare.

MASINA DE C.C. 1

Documents

Transcript of MASINA DE C.C. 1