Mașina de curent continuu

Masina de curent continuu se compune din punct de vedere constructiv din:

- statorul (inductorul) format din miezul magnetic in care sunt fixati polii de excitatie ai masinii, poli prin care sunt infasurate bobinele de excitatie, statorice. Aceste bobine, alimentate in curent continuu au menirea de a genera un camp magnetic constant in spatiul in care se afla rotorul masinii. In unele cazuri - mai ales al motoarelor de curent continuu foarte mici, de putere mic (motorasele din aparatele electronice, din jucarii, din dinam, etc.) statorul nu are infasurari alimentate in curent continuu ci magneti permanenti.

- Rotorul (indusul) confectionat din tole de otel electrotehnic, de forma unui cilindru prevazut cu crestaturi la periferia exterioara, prin care sunt trecute conductoarele infasurarii rotorice. Infasurarea rotorica este cea care este poarta de energie electrica a masinii de curent continuu. In regim motor pe la bornele rotorului primeste masina energie electrica, iar prin interactiunea curentului rotoric cu inductia magnetica statorica constanta, apare transformarea acesteia in energie mecanica de rotatie.

- Colectorul masinii, piesa ce permite scoaterea pe carcasa fixa a masinii a capetelor infasurarii rotorice ce se afla in rotatie in timpul functionarii masinii. Inelele dispuse in simetrie de rotatie pe arborele rotorului sunt in contact alunecator cu perii de grafit ce apasa pe aceste inele datorita unor arcuri dispuse corespunzator.

Masina de curent continuu cunoaste si ea mai multe regimuri de lucru:

- regimul motor: rotorul este alimentat cu energie electrica iar la arbore masina cedeaza lucru mecanic (exemplu: motorasele de la orice casetofon, cd-player);

- regimul generator: arborele masinii este rotit din exterior, primind un lucru mecanic pe care il transforma in energie electrica (exemplu: dinamul de la bicicleta, alternatorul de la automobile);

- regimul frana electromagnetica: arborele masinii primeste energie mecanica si masina este alimentata si electric, dar cele doua energii tind sa imprime miscari opuse masinii.

In functie de modul de alimentare a circuitului statoric, de excitatie, masinile de curent continuu se clasifica in:

- masina de curent continuu cu excitatie independenta, la care infasurarea de excitatie (statorica) este alimentata separat, de la o alta sursa de curent continuu decat circuitul rotoric;

- masina de curent continuu cu excitatie derivatie, la care circuitul statoric este conectat in paralel cu cel rotoric;

- masina de curent continuu cu excitatia serie, la care circuitul statoric este conectat in serie cu cel rotoric;

- masina de curent continuu cu excitatia mixta, la care rotorul este legat in paralel cu jumatate din infasurarea statorica si aceasta grupare paralel apoi in serie cu restul infasurarii statorice.

Bilantul puterilor in masina de curent continuu

Vom examina bilantul puterilor si modalitatea de transformare a energiei in masina de curent continuu, intai in regimul de generator cu excitatie independenta, antrenat cu turatie constanta. Figura 8.1 prezinta schema electrica a unui asemenea generator, iar figura 8.2 este o ilustrare a fluxului de transformare a puterii in masina.

O parte din puterea mecanica furnizata generatorului trebuie sa acopere pierderile mecanice si pierderile in fier, restul fiind transformat in putere electromagnetica . Din puterea electromagnetica, o parte acopera pierderile din infasurarile rotorice - pierderile in cupru, iar o alta parte acopera pierderile de contact perii-colector:

, (8.1)

unde reprezinta caderea de tensiune de contact. Ceea ce ramane in urma acestor pierderi este puterea utila:

. (8.2)

Impartind ecuatia 8.2 cu , se obtine pentru tensiunea electromotoare relatia:

, (8.3)

unde s-a notat cu rezistenta totala a infasurarii rotorice si a contactelor din colector. Ecuatia 8.3. arata ca la functionarea la turatie constanta, tensiunea electromotoare are doua componente: tensiunea la bornele generatorului si caderea de tensiune pe rotor.

Pentru a examina bilantul puterilor in regim motor cu excitatia derivatie, la turatie constanta, vom considera de aceasta data ca puterea este puterea electrica absorbita de motor de la retea:

. (8.4)

O parte din aceasta putere acopera pierderile din circuitul de excitatie iar o alta parte pierderile din circuitul rotoric (infasurari + contact la colector):

. (8.5)

Restul este puterea electromagnetica transferata partii mecanice