Caracteristicile motoarelor de curent continuu

Caracteristicile motoarelor de curent continuu

1. Motorul cu excitatie separata (derivatie)

Exista o identitate din punct de vedere al caracteristicilor intre cele doua tipuri de motoare. Tensiunea de alimentare U_A este constanta, iar curentul I_A prin infasurarea rotorica este complet independent de I_E.

A.    Caracteristica vitezei la mersul in sarcina (fig.4.17)

Deoarece I_E este cateva procente din curentul I_A din infasurarea rotorica si pentru motorul derivatie curentul absorbit de la retea este , se poate considera si caracteristica .

Viteza de rotatie :

(4.48)

unde reprezinta viteza de mers in gol ideal (I_A = 0 motor fara pierderi).

Fig.4.17

Viteza  de rotatie scade liniar odata cu cresterea curentului absorbit de infasurarea rotorica (adica cu cresterea cuplului rezistent la arbore, cuplul ). Scaderea este foarte mica in comparatie cu viteza la mersul in gol, deoarece chiar in plina sarcina caderile de tensiune nu reprezinta decat cateva procente din U_A. Pentru curenti I_A intensi, la care campul de reactie este intens, fluxul pe pol F_E scade cu cateva procente fata de regimul normal de functionare, datorita saturarii circuitului magnetic, rezultand o crestere a lui W si implicit o crestere a lui W

Curentul I se variaza prin modificarea cuplului rezistent la arborele masinii.

B.    Caracteristica mecanica:

In regim stationar de rotatie : , cuplurile M_m si M_Fe fiind relativ mici rezulta , deci se poate studia si alura

(4.49)

Daca curentul de excitatie este constant si se neglijeaza reactia indusului, atunci cuplul caracteristica mecanica este identica cu caracteristica vitezei la mersul in gol.

(4.50)

Daca cuplul de pornire este:

(4.51)

atunci   viteza devine: (4.52)

Motorul cu excitatie derivatie (separata) are o caracteristica mecanica dura la care viteza la mesul in sarcina scade cu cateva procente fata de cea la mersul in gol, ceea ce constituie un dezavantaj.

C.    Caracteristica cuplului electromagnetic (fig.4.18)

Cuplul electromagnetic este dat de : . Cat timp reactia magnetica a indusului  este neglijabila , deci avem o dependenta liniara.

Fig.4.18

Pentru sarcini mari, reactia indusului devine puternica, fluxul se reduce putin si curba cuplului deviaza sub caracteristica liniara. Cuplul util de sarcina la arborele masinii este:

. (4.53)

Deoarece are o valoare aproape constanta  la cresterea sarcinii, pentru a obtine caracteristica cuplului de sarcine se face o translatie pe axa abscisei cu I_A0 (curentul de mers in gol al masinii).

2. Motorul cu excitatie serie

Schema acestui tip de motor este descrisa mai jos (fig.4.19). Ecuatia de functionare a motorului este:

(4.54)

unde U_A este tensiunea la bornele infasurarii rotorice.

Tensiunea retelei este

. (4.55)

Infasurarea de excitatie este conectata in serie cu infasurarea rotorului rezultand .

Fig.4.19

A.    Caracteristica vitezei la mersul in sarcina (fig.4.20)

Expresia vitezei de rotatie este :

(4.56)

Fig.4.20

Cand curentul I = I_A absorbit de la retea creste, numaratorul expresiei scade, iar

numitorul creste, deoarece fluxul creste, deci viteza scade. Cand I_A variaza de la mersul in gol al motorului la mersul in sarcina nominala, numitorul creste sensibil, la inceput proportional cu curentul I_A , iar apoi cand se face resimtita saturatia circuitului magnetic, fluxul ramane practic constant. In acest timp numaratorul scade liniar cu I_A. Spre sarcini ridicate viteza scade simtitor, iar in apropierea curentului I_AN viteza de rotatie nu mai scade. Cu linie plina este prezentata portiunea din caracteristica care se poate ridica experimental.

B.    Caracteristica cuplului electromagnetic (fig.4.21)

.    (4.57)

Atat timp cat circuitul magnetic al masinii este nesaturat, fluxul este practic proportional cu I_A si  .

Cand circuitul magnetic s-a saturat, .

La sarcini reduse ale motorului viteza este mult mai mare, cuplul frecarilor mecanice M_m creste sensibil, in timp ce cuplul corespunzator pierderilor in fier este constant, deci abaterea dintre M - M_S este mai mare la sarcini scazute.

Fig.4.21

C.    Cracteristica mecanica (fig. 4.22)  .

Consideram , deci se poate determina . Pentru curenti redusi absorbiti de la retea rezulta :

. (4.58)

Pentru curenti mari (unde exista saturatia circuitului magnetic) rezulta:

.  (4.59)

Alura caracteristicii este aceea a unei hiperbole echilatere deplasate in raport cu axa absciselor. Este o caracteristica mecanica elastica (moale).

Puterea mecanica cedata pe la arborele instalatiei antrenate este practic constanta, indiferent de valoarea cuplului rezistent (variatie hiperbolica a vitezei in raport cu cuplul).

  (4.60)

O mare deficienta a motoarelor serie este aceea de a se roti cu viteze foarte mari, atunci cand cuplul rezistent la arbore este redus.

Fig.4.22