Masina de curent continuu - users.utcluj.rousers.utcluj.ro/~birok/Sem1/curs 11.pdf · Construc ia...
Transcript of Masina de curent continuu - users.utcluj.rousers.utcluj.ro/~birok/Sem1/curs 11.pdf · Construc ia...
![Page 1: Masina de curent continuu - users.utcluj.rousers.utcluj.ro/~birok/Sem1/curs 11.pdf · Construc ia maˇinii de curent continuu de putere mic ... Curentul în sec ia în comuta ie r](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050807/5a7b1b527f8b9a49588ba3c9/html5/thumbnails/1.jpg)
MAŞINADE CURENT CONTINUU
Construcţia şi caracteristici defuncţionare
![Page 2: Masina de curent continuu - users.utcluj.rousers.utcluj.ro/~birok/Sem1/curs 11.pdf · Construc ia maˇinii de curent continuu de putere mic ... Curentul în sec ia în comuta ie r](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050807/5a7b1b527f8b9a49588ba3c9/html5/thumbnails/2.jpg)
Construcţia maşinii de curent continuu
1-colector2-perii3-miez rotoric4-poli5-bobină polară6- carcasă7- scut portlagăr8- ventilator9- bobinaj rotoric
![Page 3: Masina de curent continuu - users.utcluj.rousers.utcluj.ro/~birok/Sem1/curs 11.pdf · Construc ia maˇinii de curent continuu de putere mic ... Curentul în sec ia în comuta ie r](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050807/5a7b1b527f8b9a49588ba3c9/html5/thumbnails/3.jpg)
Construcţia maşinii de curent continuu de putere mică
1-carcasă2-bobină polară3-pol4- miez rotoric5 bobinaj rotoric6-colector
![Page 4: Masina de curent continuu - users.utcluj.rousers.utcluj.ro/~birok/Sem1/curs 11.pdf · Construc ia maˇinii de curent continuu de putere mic ... Curentul în sec ia în comuta ie r](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050807/5a7b1b527f8b9a49588ba3c9/html5/thumbnails/4.jpg)
Construcţia maşinii de curent continuu
![Page 5: Masina de curent continuu - users.utcluj.rousers.utcluj.ro/~birok/Sem1/curs 11.pdf · Construc ia maˇinii de curent continuu de putere mic ... Curentul în sec ia în comuta ie r](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050807/5a7b1b527f8b9a49588ba3c9/html5/thumbnails/5.jpg)
2
3
1
4Număr lamele colector K
Construcţia colectorului
1.- butuc- fier2.- piuliţă specială-fier3.- izolaţia- mică,micanită4.- lamelă de colector- cupru electrolitic5.- izolaţia dintre lamele
![Page 6: Masina de curent continuu - users.utcluj.rousers.utcluj.ro/~birok/Sem1/curs 11.pdf · Construc ia maˇinii de curent continuu de putere mic ... Curentul în sec ia în comuta ie r](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050807/5a7b1b527f8b9a49588ba3c9/html5/thumbnails/6.jpg)
Colectorul
5.- izolaţia dintre lamele
1.- butuc- fier2.- piuliţă specială-fier3.- izolaţia- mică,micanită4.- lamelă de colector- cupru electrolitic
6.- butuc7.- roata cu spiţe
![Page 7: Masina de curent continuu - users.utcluj.rousers.utcluj.ro/~birok/Sem1/curs 11.pdf · Construc ia maˇinii de curent continuu de putere mic ... Curentul în sec ia în comuta ie r](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050807/5a7b1b527f8b9a49588ba3c9/html5/thumbnails/7.jpg)
Solenaţia şi câmpul magnetic de excitaţie
Liniile câmpului de excitaţie
Variaţia inducţiei magnetice în întrefier
![Page 8: Masina de curent continuu - users.utcluj.rousers.utcluj.ro/~birok/Sem1/curs 11.pdf · Construc ia maˇinii de curent continuu de putere mic ... Curentul în sec ia în comuta ie r](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050807/5a7b1b527f8b9a49588ba3c9/html5/thumbnails/8.jpg)
Reacţia transversală la maşina de curent continuu
![Page 9: Masina de curent continuu - users.utcluj.rousers.utcluj.ro/~birok/Sem1/curs 11.pdf · Construc ia maˇinii de curent continuu de putere mic ... Curentul în sec ia în comuta ie r](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050807/5a7b1b527f8b9a49588ba3c9/html5/thumbnails/9.jpg)
Solenaţia şi câmpul în întrefier datorită înfăşurărilorpolilor de comutaţie şi înfăşurării de compensare.
F = 0
![Page 10: Masina de curent continuu - users.utcluj.rousers.utcluj.ro/~birok/Sem1/curs 11.pdf · Construc ia maˇinii de curent continuu de putere mic ... Curentul în sec ia în comuta ie r](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050807/5a7b1b527f8b9a49588ba3c9/html5/thumbnails/10.jpg)
ΨE uE
iE
ΨS
ΨK
K
C ΨAE
uA
iA
ΨA
Schema electrică a maşinii de curent continuu
Excitaţie derivaţie
compensarecomutaţie
Excitaţie serie
indusul
![Page 11: Masina de curent continuu - users.utcluj.rousers.utcluj.ro/~birok/Sem1/curs 11.pdf · Construc ia maˇinii de curent continuu de putere mic ... Curentul în sec ia în comuta ie r](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050807/5a7b1b527f8b9a49588ba3c9/html5/thumbnails/11.jpg)
Fenomenul de comutaţiela maşini de curent continuu
Procesul electromagnetic
![Page 12: Masina de curent continuu - users.utcluj.rousers.utcluj.ro/~birok/Sem1/curs 11.pdf · Construc ia maˇinii de curent continuu de putere mic ... Curentul în sec ia în comuta ie r](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050807/5a7b1b527f8b9a49588ba3c9/html5/thumbnails/12.jpg)
Ia
Ia
42 31
I
i
I
Ia
42 31
Ia
Ia
42 31
I
t
-Ia
IaTK
Schimbarea sensului curentului în secţia în comutaţie
KnKnDnKD
vbT
K
K
K
KC ⋅
=⋅
=⋅⋅
⋅
== 160
60π
π
Perioada comutaţiei
![Page 13: Masina de curent continuu - users.utcluj.rousers.utcluj.ro/~birok/Sem1/curs 11.pdf · Construc ia maˇinii de curent continuu de putere mic ... Curentul în sec ia în comuta ie r](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050807/5a7b1b527f8b9a49588ba3c9/html5/thumbnails/13.jpg)
I
Ia+i
v
Ia-i
S2S1i
I
Ia
31 2K
Ecuaţia circuitului în comutaţie
221112 iriririririre cclpls ⋅−⋅+⋅+⋅+⋅−⋅=∑
iIiiIi
a
a
−=+=
2
1
Circuitul de comutaţie
![Page 14: Masina de curent continuu - users.utcluj.rousers.utcluj.ro/~birok/Sem1/curs 11.pdf · Construc ia maˇinii de curent continuu de putere mic ... Curentul în sec ia în comuta ie r](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050807/5a7b1b527f8b9a49588ba3c9/html5/thumbnails/14.jpg)
CAElcel eeeeeee +++=+=∑
( )as
c
aassl InKL
TIIL
dtdiLe ⋅⋅⋅⋅−=−−
−=−= 2
T.e.m. de autoinducţie
nknpkNe sEyspsE ⋅⋅=⋅⋅⋅⋅
⋅⋅⋅= φφβsin60
22
T.e.m. indusă de câmpul de excitaţie, dacă periile sunt decalatedin axa neutră cu unghiul β
nIke aAA ⋅⋅=T.e.m. indusă de fluxul de reacţie al rotorului
T.e.m. induse în secţia în comutaţie
![Page 15: Masina de curent continuu - users.utcluj.rousers.utcluj.ro/~birok/Sem1/curs 11.pdf · Construc ia maˇinii de curent continuu de putere mic ... Curentul în sec ia în comuta ie r](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050807/5a7b1b527f8b9a49588ba3c9/html5/thumbnails/15.jpg)
nIke CCC ⋅⋅=T.e.m. indusă de câmpul polilor de comutaţie
pls rrrr +⋅+= 2Rezistenţa constantă a circuitului
c
ccc T
tTSS −⋅=1
Suprafeţele de contact dintre perie şi lamelele 1 şi 2
ccc TtSS ⋅=2
Rezistenţele de contact
tTTrrc
ccc −⋅=1 t
Trr ccc ⋅=2
Parametrii circuitul de comutaţie
I
Ia+i
v
Ia-i
S2S1
![Page 16: Masina de curent continuu - users.utcluj.rousers.utcluj.ro/~birok/Sem1/curs 11.pdf · Construc ia maˇinii de curent continuu de putere mic ... Curentul în sec ia în comuta ie r](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050807/5a7b1b527f8b9a49588ba3c9/html5/thumbnails/16.jpg)
00 ≅=∑ neDacă se presupune :
( )21
12
2 ccpls
cca
rrrrrIei
+++⋅+−⋅+= ∑
Expresia curentului în secţia în comutaţie :
( )21
122
*ccpls
ccarrrrr
rrIi+++⋅+
−⋅=
Comutaţia de rezistenţă
Curentul în secţia în comutaţie
lps rrrr ⋅++= 2
( )( ) 2
2*ccc
ccac TrtTtr
tTTIri⋅+−⋅⋅
⋅−⋅⋅⋅=
![Page 17: Masina de curent continuu - users.utcluj.rousers.utcluj.ro/~birok/Sem1/curs 11.pdf · Construc ia maˇinii de curent continuu de putere mic ... Curentul în sec ia în comuta ie r](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050807/5a7b1b527f8b9a49588ba3c9/html5/thumbnails/17.jpg)
Comutaţia liniară :
0≅Dacă se consideră :
⋅−⋅=
ca T
tIi 21*
Densitatea curentului sub perie:
La comutaţia liniară :este constantă
La comutaţia de rezistenţăeste variabilă.
αtgkj ⋅=
Tipuri de comutaţie( )
( ) 22*
ccc
ccac TrtTtr
tTTIri⋅+−⋅⋅
⋅−⋅⋅⋅=
t0
Ia
-Ia
Lamela părăsită
liniară
de rezistenţă
![Page 18: Masina de curent continuu - users.utcluj.rousers.utcluj.ro/~birok/Sem1/curs 11.pdf · Construc ia maˇinii de curent continuu de putere mic ... Curentul în sec ia în comuta ie r](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050807/5a7b1b527f8b9a49588ba3c9/html5/thumbnails/18.jpg)
( )tTtTrr
ei
c
cc −⋅
+=∆ ∑
2Efectul t.e.m.induse
0≥∑e
Comutaţia întărziată
0≤∑e
Comutaţia grăbită
Tipuri de comutaţie
iii ∆∆∆∆+= *
t0
Ia
-Ia
întârziată
grăbită
Lamela părăsită
![Page 19: Masina de curent continuu - users.utcluj.rousers.utcluj.ro/~birok/Sem1/curs 11.pdf · Construc ia maˇinii de curent continuu de putere mic ... Curentul în sec ia în comuta ie r](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050807/5a7b1b527f8b9a49588ba3c9/html5/thumbnails/19.jpg)
Grad 1 - lipsesc scânteile vizibile
Maşina de curent continuu funcţionează cu scântei.
Aprecierea comutaţiei.
grad 3 - scântei puternice care se alungescgrad 2 - scântei sub toate periile, albe.
grad 1 1/2 - scântei albe punctiforme sub 1/2 din peri,
grad 11/4 - scântei albe punctiforme sub 1/4 din perii,
Poate apare focul circular - scurtcircut.
Gradul 2 este admis numai la pornire şi la suprasarcini.
Se permite funcţionarea cu scântei de gradul 1 1/2
![Page 20: Masina de curent continuu - users.utcluj.rousers.utcluj.ro/~birok/Sem1/curs 11.pdf · Construc ia maˇinii de curent continuu de putere mic ... Curentul în sec ia în comuta ie r](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050807/5a7b1b527f8b9a49588ba3c9/html5/thumbnails/20.jpg)
- t.em. induse- parametrii secţiei- rezistenţa de contact rc
- viteza de rotaţie- presiunea periei pe colector- prelucrarea suprafeţelor în contact- modul de aşezare al periilor pe colector
- materialul periilor şi al colectorului- uzura, starea suprafeţelor de contact- mediul în care lucrează maşina
Factori ce influienţează comutaţia
Electromagnetici
Mecanici
Altă natură
![Page 21: Masina de curent continuu - users.utcluj.rousers.utcluj.ro/~birok/Sem1/curs 11.pdf · Construc ia maˇinii de curent continuu de putere mic ... Curentul în sec ia în comuta ie r](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050807/5a7b1b527f8b9a49588ba3c9/html5/thumbnails/21.jpg)
Din cauza fenomenului de comutaţie mecanică periile şisuprafaţa colectorului se uzează. Maşina necesită întreţinereperiodică.
Inbunătăţirea comutaţiei.
Folosirea polilor de comutaţie
folosirea unor perii speciale cu rezistenţa transversală mărită,
decalarea periilor din axa neutră,
întreţinerea corespunzătoare a suprafeţelor de contact
asigurarea calitătii corespunzătoare a materialului periilor
asigurarea presiunii între perie şi colector
In functionare
![Page 22: Masina de curent continuu - users.utcluj.rousers.utcluj.ro/~birok/Sem1/curs 11.pdf · Construc ia maˇinii de curent continuu de putere mic ... Curentul în sec ia în comuta ie r](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050807/5a7b1b527f8b9a49588ba3c9/html5/thumbnails/22.jpg)
Modelulmaşinii de curent continuu
Ecuaţii şi pierderi
![Page 23: Masina de curent continuu - users.utcluj.rousers.utcluj.ro/~birok/Sem1/curs 11.pdf · Construc ia maˇinii de curent continuu de putere mic ... Curentul în sec ia în comuta ie r](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050807/5a7b1b527f8b9a49588ba3c9/html5/thumbnails/23.jpg)
motor
ΨK
ΨE
K
uE
iE
ΨAE
ΨSuA
iA
C
ΨA
Schema electrică a maşinii de curent continuu.
Clasificare după legarea excitaţiei
Excitaţie separată
Excitaţie derivaţie
Excitaţie serie
Excitaţie mixtă adiţională
Excitaţie mixtă diferenţială
![Page 24: Masina de curent continuu - users.utcluj.rousers.utcluj.ro/~birok/Sem1/curs 11.pdf · Construc ia maˇinii de curent continuu de putere mic ... Curentul în sec ia în comuta ie r](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050807/5a7b1b527f8b9a49588ba3c9/html5/thumbnails/24.jpg)
Maşina cu excitaţia separată.(motor)
AE
ApAAA
EEEE
e
edtdUiRu
dtd
iRu
ΨΨΨΨ
ΨΨΨΨ∆∆∆∆
ΨΨΨΨ
⋅−=
−++⋅=
+⋅=
ω
ωω⋅−−=
⋅⋅=
fs
AAE
kCCdtdpJ
ipC ΨΨΨΨ
T.e.m.de rotaţie
T.e.m.statică
ΨE
iE
uE
ΨAE
iA uA
ΨA
Cuplul dinamic electromagnetic
de frecări
sarcina
Ecuaţiile în regim tranzitoriu
cuplul
![Page 25: Masina de curent continuu - users.utcluj.rousers.utcluj.ro/~birok/Sem1/curs 11.pdf · Construc ia maˇinii de curent continuu de putere mic ... Curentul în sec ia în comuta ie r](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050807/5a7b1b527f8b9a49588ba3c9/html5/thumbnails/25.jpg)
EUIRUIRU
pAAA
EEE
−∆+⋅=⋅=
Expresia fluxului de cuplaj
ΦΦΦΦΦΦΦΦΨΨΨΨ ⋅⋅
=⋅⋅
⋅=⋅=ππ aN
aNIM EAEAE 2
2
ΨE
iE
uE
ΨAE
iA uA
nkCaNE eu ⋅⋅−=⋅⋅−=⋅⋅
⋅−= ΦΦΦΦΩΩΩΩΦΦΦΦΦΦΦΦπ
ω
Expresia t.e.m. induseNumăr de spire
Flux fascicular
Ecuaţiile în regim staţionar.
![Page 26: Masina de curent continuu - users.utcluj.rousers.utcluj.ro/~birok/Sem1/curs 11.pdf · Construc ia maˇinii de curent continuu de putere mic ... Curentul în sec ia în comuta ie r](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050807/5a7b1b527f8b9a49588ba3c9/html5/thumbnails/26.jpg)
Expresia cuplului
AcAuAEAE IkICIIMpC ⋅⋅=⋅⋅=⋅⋅⋅= ΦΦΦΦΦΦΦΦ
ππ
⋅⋅=⋅= 2eu kNapC
cu kNapC =⋅=
π
Constanta de tensiune şi constanta universală:
cuplul
Constanta de cuplu
π⋅⋅= 2ec kk
![Page 27: Masina de curent continuu - users.utcluj.rousers.utcluj.ro/~birok/Sem1/curs 11.pdf · Construc ia maˇinii de curent continuu de putere mic ... Curentul în sec ia în comuta ie r](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050807/5a7b1b527f8b9a49588ba3c9/html5/thumbnails/27.jpg)
Fluxul şi inductivitatea de cuplaj
0 0.5 1 1.5 2 2.5 30
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
I/IN
MAE/MAE0
ΨAE/ΨAE0
![Page 28: Masina de curent continuu - users.utcluj.rousers.utcluj.ro/~birok/Sem1/curs 11.pdf · Construc ia maˇinii de curent continuu de putere mic ... Curentul în sec ia în comuta ie r](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050807/5a7b1b527f8b9a49588ba3c9/html5/thumbnails/28.jpg)
Pierderile în maşini de curent continuu
Apt IUp ⋅∆=2AAA IRp ⋅=
βδ
α BnkpFe ⋅⋅=
Pierderi de trecere au loc în rezistenţa de contact
Pierderi în înfăşurarea rotorului
Pierderi în fierul rotoric datorită variaţiei cu frecvenţă de rotaţie afluxului
Pierderi în înf. de excitaţie
Pierderi mecanice şi de ventilaţie
Pierderi suplimentare
2EEE IRp ⋅=
2nkpmv ⋅=
as Pp ⋅≅ 005.0
![Page 29: Masina de curent continuu - users.utcluj.rousers.utcluj.ro/~birok/Sem1/curs 11.pdf · Construc ia maˇinii de curent continuu de putere mic ... Curentul în sec ia în comuta ie r](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050807/5a7b1b527f8b9a49588ba3c9/html5/thumbnails/29.jpg)
generator
iA
iE
ΨAE
uAi
Rc
( )
EA
u
pAAA
EECA
IIICE
UIREUIRRU
−=⋅⋅=
−⋅−=⋅+=
ΩΩΩΩΦΦΦΦ
∆∆∆∆
Ecuaţia sarcinii:
IRU sA ⋅=
.ct=Ω
Ecuaţiile maşinii cu excitaţie derivaţie.
![Page 30: Masina de curent continuu - users.utcluj.rousers.utcluj.ro/~birok/Sem1/curs 11.pdf · Construc ia maˇinii de curent continuu de putere mic ... Curentul în sec ia în comuta ie r](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050807/5a7b1b527f8b9a49588ba3c9/html5/thumbnails/30.jpg)
ESU
I
AΨAE
ΨA
ΨS ( )IME
EUIRRU
sAE
pAS
⋅⋅−=
−+⋅+=
ω
∆∆∆∆
( )IfM
IMpC
s
s
AE
AE
=
⋅⋅= 2
Ecuaţiile maşinii cu excitaţie serie.
motor
![Page 31: Masina de curent continuu - users.utcluj.rousers.utcluj.ro/~birok/Sem1/curs 11.pdf · Construc ia maˇinii de curent continuu de putere mic ... Curentul în sec ia în comuta ie r](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050807/5a7b1b527f8b9a49588ba3c9/html5/thumbnails/31.jpg)
Maşina cu excitaţie mixtă. (motor)
Aditional.
ΨE uE
iE
ΨSuA
iA
ΨA
ΨAE
ΨE uE
iE
ΨSuA
iA
ΨA
ΨAE
Diferential
![Page 32: Masina de curent continuu - users.utcluj.rousers.utcluj.ro/~birok/Sem1/curs 11.pdf · Construc ia maˇinii de curent continuu de putere mic ... Curentul în sec ia în comuta ie r](https://reader034.fdocuments.net/reader034/viewer/2022050807/5a7b1b527f8b9a49588ba3c9/html5/thumbnails/32.jpg)
( ) AAASEAE
AEE
ASA
ApAAA
iiMiMpCdtdiM
dtdiLUiRu
⋅⋅±⋅⋅=
⋅++++⋅= ΨΨΨΨ∆∆∆∆ ω
Ecuaţiile maşinii cu excitaţie mixtăΨE uE
iE
ΨSuA
iA
ΨA
ΨAE
AAA
ESEASS
AASEAEAE
AESEEE
iLiMiL
iMiMiMiL
⋅=⋅+⋅=
⋅+⋅=⋅+⋅=
ΨΨΨΨΨΨΨΨΨΨΨΨΨΨΨΨ