Motorul electric propiuzis

Motorul electric propiuzis

Motorul electric propriu-zis este un motor de c.c. cu exceptie de regula mixta. Particularitatile constructive rezulta din regimul sau de lucru : regim de foarta scurta durata. Astfel dimensiunarea

este foarte stransa admitandu-se densitati foarte mari de curent prin circuitele electrice si de flux prin circuitele magnetice, rezultand motoare de gabarit redus cu o putere mare.

Statorul cuprinde infasurarea de excitatie 2, piesele polare 3 fixate pe carcasa 4 .

Motorul demarorului poate avea trei tipuri de infasurari de excitatie: serie principala, serie auxiliara si derivatie auxiliara.

Infasurarea de excitatie principala serie este realizata din conductoare de cupru, de sectiune dreptunghiulara, cuprinzand un numar redus de spire. Izolatia intre spire este realizata prin benzi de prespan sau leteroid. Bobina se izoleaza la exterior cu banda de bumbac si se impregneaza cu lac sau parafina.

Infasurarile auxiliare serie si derivate sunt realizate de poli diferiti de cei ai infasurarii principale si sunt executate din conductor de cu cu sectiune dreptunghiulara (bara) sau circulara. Numarul polilor (totdeauna >2) este ales functie de puterea demarorului.

Piesele polare sunt executate fie din bare de otel laminate,fie forjate individual in matrita,fie din tole de tabla nealiata de (1 mm) nituite cu nituri dreptunghiulare.Piesele polare sunt fixate pe carcasa cu suruburi.

Carcasa 1 este executata din teava de otel sau din tabla stantata,roluita si sudata.

Rotorul 5 cuprinde un arbore 6,miezul rotoric 7,infasurarea indusului 8,colectorul 9.

Arborele este executat din hotel de axe,fiind una din componentele demearorului supuse solicitarilor repetate.

Miezul rotoric este compus dintr-un pachet de tole de 1 mm grosime,stantate la exterior.

Infasurarea indusului este confectionata din bare de Cu de sectiune dreptunghiulara(uneori chiar din A1).Tipul uzual al infasurarii indusului este ondulat si cuprinde un numar de sectii egal cu numarul de crestaturi si cu numarul de lamele de colector.

Colectorul are o constructie obisnuita, lamelele sunt mult mai late din cauza densitatii mari de curent la care trebuie sa reziste.Uneori,pentru a se realiza constructia perfect cilindrica a colectorului care are in general un numar mic de lamele,se pot dispune cate doua lamele in paralel cu grosimea pe jumatate. Izolatia dintre lamele executata din micanita este realizata la aceasi inaltime cu a lamelelor de Cu ( pentru ca praful rezultat din uzura periilor sau nu se depuna in acestea scurtcircuitand lamelel).

Excentricitatea diametrului exterior la pachetul de tole si al colectorului fata de diametrul lagarului din scut, dupa finisare, nu trebuie sa fie mai mare de 0,05mm.

Periile colectorului 10 sunt realizate din Cu sau bronz (80% - 90% ) si grafit (10% - 20%) pentru a avea rezistenta cat mai mica si pentru a nu se uza repede. Densitatea de curent prin perii este de 60 - 100 A/cmp la pornire, depasind cu mult densitatea admisibila.

Realizarea unui contact cat mai bun intre perie - colector impune utilizarea unor arcuri de apasare pe perii foarte puternice.

Scuturile au forma functie de constructia sistemului de cuplare si uneori functie de amplasarea releului de alimentare cu c.c.

Lagarele sunt in mod normal de alunecare, uneori cu rulmenti cu role si nu sunt prevazute cu dispozitive speciale de urgenta.

1 Caracteristicile electrice ale motorului electric propriuzis

Schema electrica echivalenta de functionare a motorului electric de pornire este prezentata in figura urmatoare. Ea s-a realizat tinand seama de modul de alimentare a motorului, utilizand urmatoarele notiuni:

U_e - tensiunea electromtoare a bateriei;

R_i - rezistenta interna a bateriei;

U_b - tensiunea la bornele bateriei;

Referat: Ferastrau circular cu masa mobila Referat: Criterii pentru aprecierea rezistentei la foc

R_C - rezistenta totala a circuitului de legatura baterie - demaror ;

R_s, R_b - rezistentele infasurarii de excitatie serie si derivatie ;

R_a - rezistenta infasurarii indusului;

U_c - tensiune indusa in indusul masinii de c.c. vom considera rezistenta echivalenta R_e a circuitului suma :

R_e = R_i + R_c + R_s + R_a (1.)

Expresia t.e.m. indusa intr-o masina de c.c.:

U_e = K_e n Ø_e ()

Unde:

n - turatia motorului de pornire;

Ø_e - fluxul de excitatie;

K_e - constanta;

Si ecuatia circuitului:

U_e = R_e*I+ U_o + ΔU_p (3.)

ΔU_p = caderea de tensiune la perii

Caracteristica cuplului de curent M= f(I)

In cazul motorului serie, fluxul de excitatie Ø_e este produs de curentul I care strabate infasurarea indusului si poate fi apoimativ cu relatia:

Ø = I / (a=bI) (4.)

a,b - constante,

I - curentul absobit de motor.

Expresia cuplului electromagnetic al unei masini de c.c. este data de relatia :

M_em = K_m * ØI (5.)

Tinand seama de relatia (4.) pentru motorul de pornire vom obtine :

M_em = K_m *I² / (a+ab) (6.)

K_em - constanta functie de datele constructive ale masinii de c.c.

Variatia cuplului in functie de I se obtine co nsiderandu-se doua cazuri :

a)     pentru valori mici ale lui I ( a>>bI), cuplul variaza dupa relatia:

M_em ≈ K_m I² /a (7.)

deci proportional cu patratul curentului I, ceea ce determina o curba a caracteristicilor.

b)     pentru valori ridicate ale curentului ( a<<bI):

M_em ≈ K_m I/b (8.)

Cuplul variaza liniar cu I.

Tinand seama de pierderile mecanice si in fier, variatia cuplului util va arata ca in figura urmatoare (M = M_em - M_Fe+m ).

Caracteristica turatiei functie de curent:a

2 Regimurile de functionare ale motorului electric de pornire

1. La pornire

Dupa cuplarea demarorului la motorul termic, motorul electric primeste tensiune de alimentare ( procesul este adevarat pentru anumite demaroare). Motorul electric sa invinga cuplul rezistent al motorului termic M_p. Regimul acesta este caracterizat de : n = O (rotorul practic blocat de motorul terfmic), curentul absorbit de motorul I = I_K , iar cuplul M = M_{p max} ( cuplu de pornire maxim sau cuplul initial).

Functionarea in sarcina

Motorul electric accelerand motorul de pornire din starea de repaus ii imprima acestuia la un moment dat o turatie mai mare decat turatia de pornire n_p , iar puterea in acest moment se aproprie de cea maxima. Punctul de functionare corespunde curentului I = I_k /

3.Functionarea in gol

Dupa pornirea motorului termic se realizeaza decuplarea, motorul electric functionand in gol vom avea:

M ≈ 0, I= I₀ , n = n₀ = n_max si P_em = P_fe + P_mec

urmand a se face deconectarea automata de la retea a motorului de pornire.

3. Influenta bateriei asupra puterii motorului electric de pornire

Din studiul caracteristicilor motorului de pornire s-au dedus valorile maxime ale puterii electromagnetice si cuplului util:

P_em = (U_e - ΔU_p )² / 4 R_e = U_e* I_k /2

M_k = K_m I_k / C

Unde

I_k = (U_e - ΔU_p ) / R_e iar

R_e = R_i + R_c + R_s + R_a

Se observa dependenta acestor valori de curentul de scurtcircuit I_k. Acesta este functie de cadearea de tensiun ΔU_p si de rezisenta circuitului R_e .

Pentru acelas circuit electric de alimentare I_k depinde de rezistenta bateriei si de tensiunea electromotoare a acesteia. Se cunuoaste ca ezistenta interna a bateriei variaza invers proportional cu capacitatea, deci cuplul si puterile vor fi cu atat mai mari cu cat capacitatea bateriei va fi mai mare.

Variatiile tensiunilor la borne U_b1 , U_b2 , U_b3 sunt cu ata mai importante cu cat capacitatea este mai mica.

Influenta capacitati bateriei de acumulatoare asupra caracteristicilor motorului de pornire impune determinarea capacitatii optime :

- o capacitate mare poate conduce la supra solicitari mecanice si termice ; tensiunea de la bornele demarolului la scurtcircuit ( rotor blocat ) nu trebuie sa depaseasca 20 % din tensiunea nominala;

- o capacitate prea mica nu conduce la obtinerea turatiei si cuplului maxim necesar porniri.

Rezistenta bateriei influenteaza direct rezistenta R_e

Iarna , rezistenta interna a bateriei creste ca urmare a temperaturilor scazute. Descarcarea bateriei conduce de asemenea la marirea rezistentei interne a bateriei.

Cresterea lui R_e determina micsorarea curentului I_k .

Dispozitive de cuplare

Dispozitivele de cuplare au rolul de a face legatura intre motorul de pornire si motorul termic in vederea transmiterii cuplului de pornire. Acest dispozitiv trebuie sa asigure :

• Cuplarea pinionului de pe axul motorului electric cu coroana dintata a motorului termic numai pe timpul pornirii ;
• Realizarea unei legaturi electrice in vederea evitarii socurilor la pornire ;
• Transmiterea cuplului intr-un singur sens , de la motorul electric la cel termic. Antrenarea inversa este periculoasa ( de exemplu, pentru un raport de transmitere i = 10...15, la o rotatie a motorului termic de 1000 de rot/min turatia motorului electric ar fi de 10000...15000 rot/min)

Dispozitivele de cuplare cunoscute sunt:

Prin inertie;

Fortata ( mecanica sau electromagnetica);

Cu deplasarea rotorului

4.1. Cuplarea prin inertie

Dispozitivul de cuplare prin inertie ( fig.alaturata) cuprinde urmatoarele elemnte:

• Bucsa filetata la exterior 1, avand posibilitatea de a se deplasa pe axul 4 al m.e.p.;
• Pinionul 2 prevazut cu o contragreutate 7, care-i mareste momentul de inertie si un stift cu resort 6 pentru fixarea in pozitia de repaus a pinionului ;
• Bucsa 3 fixeaza rigid pe axul 4;
• Arc spiralat fixat la un capat de bucsa 3 si la celalalt de bucsafiletata 1.
• Sensul de infasurare al arcului este cel dat de sensul de rotatie am motorului m.e.p.

Functionarea . la elementul m.e.p. , axul 4 al acestuia se va roti foarte repede. Miscarea de rotatie este transmisa prin arcul 5 bucsei 1 care va fi puternic accelerata , determinand , in vrtutea inertiei, ca pinionul 2 sa ramana in urma. Diferenta de viteza dintre bucsa 1 si pinionul 2 determina deplasarea acestuia din urma spre volantul motorului termic, cu care se cupleaza. Cuplul de la rotor se transmite elastic la volant prin arcul 5 care va prelua astfel o parte din socul de pornire.

Dupa pornirea motorului termic , coroana volantului depaseste turatir corespunzatoare turatiei demarorului , incat motorul termic transmite prin volanta un cuplu invers spre pinion. Pinionul se va invarti mai repede ca motorul , ceea ce va determina - conform aceluias principiu al inertiei - deplasarea inversa a pinionului pe bucsa 1. Astfel se realizeaza decuplarea automata dintre pinion si coroana (volanta).

Avantaje :

simplu din punct de vedere constructiv ;

ieftin;

montare si demontare comoda, fiind dispus la un capat al m.e.p.;

usor de intretinut;

Dezavantaje :

pornirea este insotita de un soc puternic;

nu pot transmite cupluri mari.