. Posibilitatea de a Utiliza Masinile Electrice Speciale de Curent

INTRODUCERE

Denumirea de mașină electrică specială a fost folosită în unele lucrări de sinteză de la începutul secolului al-xx-lea pentru orice mașină electrică ce se deosebea prin caracteristicile sale de mașinile electrice din acea vreme.

Ca urmare , erau incluse în categoria mașinilor electrice speciale atât mașinile cu caracter într-adevăr special ( cele homopolare de c.c, salsinele etc ) precum și mașinile de tensiune ridicată, mașinile de mare intensitate, mașinile de c.c cu excitație mixtă, mașinile de c.a. cu comutator.

Am ales această temă pentru că am considerat că studiul și importanța folosirii mașinilor electrice speciale în construcția tehnicii militare este insuficient studiată de către viitorii ofițeri de infanterie din Armata Română, mai ales că în regulamentele militare este stipulat cu precizie faptul că defecțiunile ce se pot produce la tehnica de luptă pe timpul ducerii acțiunilor de luptă se remediază dacă este posibil de către personalul ce deservește în acel moment tehnica.

Lucrarea de fața este structurată pe trei capitole, fiecare având mai multe paragrafe și subparagrafe.

Capitolul I are un caracter introductiv în studiul mașinilor electrice speciale, cuprinzând date și aspecte tehnice ale mașinilor electrice de curent continuu obișnuite pentru familiarizarea și înțelegerea cât mai bine a domeniului mașinilor electrice.

Capitolul II reprezintă esența lucrării și aduce la cunoștința două dintre cele mai importante mașini electrice speciale – demarorul și amplidina – întâlnite foarte des în construcția tehnicii militare, precum și soluțiile constructive și principiile și modul de funcționare a acestora.

Capitolul III are un caracter aplicativ și prezintă un montaj electric care pune în evidența existența automatizării pe tehnica de luptă.

Considerând că obiectivele propuse au fost atinse nu mai rămâne decât să sperăm că studierea mașinilor electrice speciale se va face cu mai multă amploare în rândul studenților din Academia Forțelor Terestre .

CAPITOLUL I

ELEMENTE TEORETICE PRIVIND MAȘINILE ELECTRICE SPECIALE

GENERALITĂȚI

Prin mașină electrică se înțelege o mașină , în general rotativă, care transformă energia mecanică în energie electrică sau invers, sau care transformă parametrii energiei electrice (tensiunea, curentul, frecvența, faza, felul curentului).

Orice mașină electrică poate funcționa în regim de generator sau în regim de motor electric.

Prin generator electric se înțelege o mașină electrică care transformă energia mecanică primită de la arborele unui motor primar în energie electromagnetică în scopul cedării ei unei rețele de la care se pot alimenta diferite receptoare electrice.

Prin motor electric se înțelege o mașină electrică care transformă energia electromagnetică primită de la o rețea de alimentare în energie mecanică disponibilă la arbore pentru efectuarea unui lucru mecanic util în mașina de lucru acționată.

Unele mașini electrice pot funcționa în regim de frână electrică; în această situație mașina electrică primește atât putere mecanică cât și putere electrică pe care le transformă în căldură, prin efect Joule, și dezvoltă în acest timp un cuplu necesar frânării unei instalații.

În grupa mașinilor electrice este încadrat, de obicei, și transformatorul electric. Acesta este un dispozitiv electromagnetic static care permite transformarea unor parametrii de curent alternativ – tensiunea, curentul, numărul de faze – fără a modifica frecvența mărimilor alternative.

Caracteristic mașinilor electrice rotative uzuale este reversibilitatea lor din punct de vedere energetic, ceea ce înseamnă că transformarea de energie poate fi efectuată în ambele sensuri posibile prin intermediul aceluiași sistem electromecanic pe care îl constituie mașina electrică: energie electromagnetică în energie mecanică (motor) sau energie mecanică în energie electromagnetică (generator). În practică mașinile electrice se proiectează totuși numai pentru unul din aceste regimuri, avându-se în vedere anumite particularități de exploatare optimă cât și unele particularități constructive.

1.2 DEFINIȚIE CLASIFICARE MAȘINI ELECTRICE SPECIALE

Denumirea de mașini electrice speciale a fost folosită in unele lucrări de sinteza de la începutul secolului al xx-lea pentru orice mașina electrica ce se deosebea prin caracteristicile sale de mașinile electrice obișnuite din acea vreme.

Ca urmare, erau incluse in categoria mașinilor electrice speciale atât mașinile cu caracter într-adevăr special (cele homopolare de c.c,selsinele etc) precum și mașinile de tensiune ridicată, mașinile de mare intensitate, mașinile de c.c cu excitație mixtă mașinile de c.a cu comutator .

Pe măsură ce numărul de tipuri de mașini electrice speciale s-a mărit, a început să se contureze însă din ce în ce mai mai clar clasa mașinilor electrice speciale, deosebite de cele clasice, prin funcționarea, caracteristicile sau construcția lor .Totodată s-a ridicat problema stabilirii unui criteriu științific de clasificare a lor, care să permită studiul cât mai logic al fenomenelor care au loc in aceste mașini și compararea lor sub aspectul caracteristicilor constructive și de funcționare.

Nici în prezent însă nu există încă o clasificare general acceptată. Unii autori propun ca mașinile electrice speciale să se clasifice ca și cele clasice, după natura tensiunii și a curentului electric și după principiul care stă la baza funcționarii lor. O astfel de clasificare permite urmărirea cu multă ușurința a principiilor de funcționare ale diferitelor mașini, folosite în domenii uneori complet diferite.

Alți autori consideră drept un criteriu de clasificare superior cel care are la baza domeniile de utilizare ale mașinilor electrice speciale. Această clasificare permite compararea cu mai multă ușurința a performanțelor mașinilor cu utilizări asemănătoare și stabilirea, pe această bază, a recomandărilor privind alegerea mașinilor respective în funcție de condițiile de exploatare .

1.2.1. DUPĂ NATURA TENSIUNII, CURENTULUI ȘI PRINCIPIUL DE FUNCȚIONARE

După natura tensiunii și a curentului, mașinile electrice speciale, ca și cele clasice, se împart în:

a) mașini electrice speciale de c.c.

b) mașini electrice speciale de c.a.

În funcție de principiul care stă la baza funcționării lor și de construcția lor, mașinile electrice speciale de c.c. se împart la rândul lor în:

1. mașini de c.c. cu perii intermediare (multiple).

2. mașini de c.c. cu excitații multiple.

3. mașini de c.c. homopolare (sau unipolare).

4. micromașini de c.c.

5. alte categorii de mașini de c.c. speciale

Mașinile electrice speciale de c.a., la rândul lor, se împart în:

mașini electrice speciale de tip sincron

mașini electrice speciale de tip asincron

Fiecare dintre aceste grupe cuprinde un număr de diferite tipuri de mașini speciale de c.a. Ca și în cazul mașinilor electrice clasice, în afara mașinilor electrice speciale de c.c.și de c.a., în cadrul mașinilor speciale se studiază și transformatoarele electrice speciale.

1.2.2 DUPĂ DOMENIILE DE UTILIZARE

În funcție de domeniile de utilizare în care și–au găsit utilizarea, mașinile electrice speciale se împart în următoarele categorii:

mașini electrice speciale pentru sisteme automatizate

mașini electrice speciale pentru diferite acționări

mașini electrice speciale pentru anumite procedee de prelucrare a metalelor

mașini electrice speciale pentru instalațiile auxiliare ale autovehicolelor

mașini electrice speciale pentru laboratoare și platforme de încercări

mașini electrice speciale magnetohidrodinamic.

Din grupa mașinilor electrice speciale pentru sistemele automate fac parte mașinile electrice amplificatoare (prescurtat MEA), unele tipuri de micromașini folosite în instalațiile de comandă automată; servomotoarele, tahogeneratoarele, selsinele etc. și transformatorele rotative.

În grupa mașinilor electrice speciale pentru acționari electromecanice intră motoarele pentru tracțiune electrică, diferite tipuri de motoare folosite în industria extractivă și chimică, diverse micromotoare pentru acționarea mașinilor unelte manuale, pentru antrenarea utilajelor de uz casnic etc.

Grupa mașinilor electrice speciale folosite la anumite procedee tehnologice moderne cuprinde generatoarele de sudare, generatoarele sincrone și transformatoarele de frecvență ridicată pentru tratamente termice cu curenți de înaltă frecvență, generatoarele sincrone de impulsuri pentru prelucrarea metalelor prin scântei electrice etc.

Următoarea grupă de mașini electrice speciale (pentru instalațiile auxiliare ale autovehicolelor) conține generatoarele pentru iluminatul electric, magnetourile, demaroarele etc.

În categoria mașinilor electrice speciale pentru încercări intra frănele electromagnetice, generatoarele frână, transformatoarele pentru încercări, mașinile electrostatice, generatoarele pentru modernizarea sistemelor energetice etc.

În sfârșit, grupa mașinilor hidrodinamice este reprezentată de pompele electromagnetice și generatoarele magnetohidrodinamice.

Mașini din aceeași grupă ,conformă acestei clasificări, pot face parte din grupe diferite după primul criteriu de clasificare și invers .

Astfel, există mașini electrice amplificatoare cu câmp transversal (deci cu perii intermediare ) și cu câmp longitudinal (deci cu excitații multiple) ; generatoarele de sudare se construiesc atât pe principiul care stă la baza mașinilor cu câmp transversal cât și sub formă de generatoare cu trei perii .

De asemenea există mașini electrice amplificatoare, generatoare de sudare,generatoare pentru iluminat deci mașini din grupe diferite conform criteriului de clasificare după domeniul de utilizare, care fac parte din aceeași clasă a mașinilor cu câmp transversal .

1.3 ECUAȚIILE GENERALE ALE MAȘINILOR ELECTRICE SPECIALE

Cu toata diversitatea formelor constructive și a caracteristicilor mașinilor electrice speciale, funcționarea lor se bazează pe aceleași legi fizice ale câmpului electromagnetic ca și mașinile electrice clasice. Deosebirea fata de acestea constă doar în faptul că pentru obținerea caracteristicilor dorite, se folosesc, scotându-le în evidenta, s-au uneori eliminându-le în masura maximă posibilă, fenomene socotite de obicei secundare și uneori chiar dăunatoare, ca de exemplu, reacția indusului, rezistențele, saturația magnetică, armonicile superioare etc. Mai mult decât atât, studiul funcționarii multor mașini electrice speciale mai ales acelora la care se urmărește obținerea unor caracteristici liniare poate fi efectuat prin particularizarea și adaptarea ecuațiilor generale ale mașinilor electrice pentru funcționarea în regim tranzitoriu, stabilite pe baza teoriei celor două reacțiuni.

Stabilirea ecuațiilor generale ale mașinilor electrice se face pe baza reducerii mașinii reale multipolare la o mașina idealizată bipolara echivalentă și cu neglijarea saturației magnetice și a acelora dintre armonicile superioare ale câmpului magnetic și dintre câmpurile de dispersie, care induc t.e.m. de frecvențe diferite de frecvența armonicii fundamentale a t.e m. La mașinile de c.c. se neglijează și efectele datorate efectelor de comutație . Aceste ipoteze și aproximații permit obținerea unor relații liniare relativ comode pentru calculul regimurilor tranzitorii și permanente de funcționare a mașinilor electrice.

Obținerea relațiilor liniare este ușurată și prin faptul că pe baza aproximațiilor făcute, se poate aplica metoda superpoziției și în studiul mașinilor electrice care, după cum se știe, au circuitul magnetic constituit din corpuri feromagnetice. În calculul regimurilor de funcționare, erorile datorite aproximațiilor făcute sunt apoi luate în considerație prin adoptarea unor factori de corecție sau, după caz, prin diferite metode de calcul prin aproximație.

Teoria celor două reacțiuni se bazează, pe de o parte, pe constatarea experimentală și teoretică a faptului că la toate mașinile electrice, indiferent dacă sistemul inductor este mobilversal (deci cu perii intermediare ) și cu câmp longitudinal (deci cu excitații multiple) ; generatoarele de sudare se construiesc atât pe principiul care stă la baza mașinilor cu câmp transversal cât și sub formă de generatoare cu trei perii .

De asemenea există mașini electrice amplificatoare, generatoare de sudare,generatoare pentru iluminat deci mașini din grupe diferite conform criteriului de clasificare după domeniul de utilizare, care fac parte din aceeași clasă a mașinilor cu câmp transversal .

1.3 ECUAȚIILE GENERALE ALE MAȘINILOR ELECTRICE SPECIALE

Cu toata diversitatea formelor constructive și a caracteristicilor mașinilor electrice speciale, funcționarea lor se bazează pe aceleași legi fizice ale câmpului electromagnetic ca și mașinile electrice clasice. Deosebirea fata de acestea constă doar în faptul că pentru obținerea caracteristicilor dorite, se folosesc, scotându-le în evidenta, s-au uneori eliminându-le în masura maximă posibilă, fenomene socotite de obicei secundare și uneori chiar dăunatoare, ca de exemplu, reacția indusului, rezistențele, saturația magnetică, armonicile superioare etc. Mai mult decât atât, studiul funcționarii multor mașini electrice speciale mai ales acelora la care se urmărește obținerea unor caracteristici liniare poate fi efectuat prin particularizarea și adaptarea ecuațiilor generale ale mașinilor electrice pentru funcționarea în regim tranzitoriu, stabilite pe baza teoriei celor două reacțiuni.

Stabilirea ecuațiilor generale ale mașinilor electrice se face pe baza reducerii mașinii reale multipolare la o mașina idealizată bipolara echivalentă și cu neglijarea saturației magnetice și a acelora dintre armonicile superioare ale câmpului magnetic și dintre câmpurile de dispersie, care induc t.e.m. de frecvențe diferite de frecvența armonicii fundamentale a t.e m. La mașinile de c.c. se neglijează și efectele datorate efectelor de comutație . Aceste ipoteze și aproximații permit obținerea unor relații liniare relativ comode pentru calculul regimurilor tranzitorii și permanente de funcționare a mașinilor electrice.

Obținerea relațiilor liniare este ușurată și prin faptul că pe baza aproximațiilor făcute, se poate aplica metoda superpoziției și în studiul mașinilor electrice care, după cum se știe, au circuitul magnetic constituit din corpuri feromagnetice. În calculul regimurilor de funcționare, erorile datorite aproximațiilor făcute sunt apoi luate în considerație prin adoptarea unor factori de corecție sau, după caz, prin diferite metode de calcul prin aproximație.

Teoria celor două reacțiuni se bazează, pe de o parte, pe constatarea experimentală și teoretică a faptului că la toate mașinile electrice, indiferent dacă sistemul inductor este mobil (adică învârtitor) sau fix (adică montat pe statorul mașinii), câmpul de reacțiune a indusului are o astfel de repartiție în mașină și o astfel de variație în timp, încât axa lui apare ca imobila față de axa câmpului inductor, decalajul spațial dintre ele fiind determinat în cazul mașinilor de c.a. de parametrii circuitului indusului, respectiv de natura sarcinii, iar la mașinile de curent continuu de poziția periilor. Folosind terminologia obișnuită, putem spune despre câmpul de reacțiune a indusului ce este învârtitor și se învârtește cu viteza de sincronism, sau fix, după cum și câmpul principal (inductor) este învârtitor sau fix și că decalajul dintre cele doua câmpuri depinde de natura sarcinii, respective de poziția periilor.

Pe de alta parte, în baza aceleeași neglijări a saturației magnetice, se poate descompune câmpul de reacțiune a indusului în doua componente, și anume una orientată după axa câmpului principal, respectiv după axa polilor mașinii echivalente bipolare, denumită câmp longitudinal de reacțiune a indusului (acestuia îi corespunde fluxul longitudinal de reacțiune a indusului) și a doua orientată după o axa perpendiculară pe axa câmpului principal (linia neutră geometrica) și denumită câmp transversal de reacțiune a indusului (acestui câmp îi corespunde fluxul transversal de reacțiune a indusului).

Pe baza celor de mai sus putem considera că, din punctul de vedere al interacțiunii dintre solenațiile inductoare și a indusului, acesta din urma este echivalent cu efectul a două bobine parcurse de curent, așezate după axele principale ale mașinii și solidare cu inductorul. Aceste bonine fictive vor fi parcurse de curenți, astfel încât în orice moment câmpul magnetic rezultant să fie același ca și în mașina reală. Totodată, înfășurarea indusului mașinii reale, deplasându-se față de sistemul inductor, este sediul în care se induce t.e.m. de rotație.În acest sens înfășurările indusului trebuie considerate ca pseudostaționare, adică bucurându-se de ambele proprietăți: de a produce, când sunt parcurse de curenți, câmpuri magnetice de natura celor descrise mai sus și de a fi sediul în care se induc t.e.m. de rotație.

Pentru aceste motive apare utilă reprezentarea înfășurărilor indusului în schemele echivalente ale mașinilor electrice (pe baza cărora se deduc ecuațiile de funcționare) după modul în care intervin ele în realizarea câmpului magnetic rezultant din mașină. Acest mod de reprezentare mai permite și marcarea bornelor pentru inductivitațile mutuale ale înfășurărilor cuplate inductive, ceea ce ușurează scrierea ecuațiilor, cu respectarea regulilor de asociere a sensurilor de referință și elimină o importantă sursă de erori.

1.3.1 ECUAȚIILE DIFERENȚIALE ALE MAȘINILOR DE CURENT CONTINUU GENERALIZATE

În cazul multora dintre mașinile electrice speciale, ca amplidina, metadina, unele mașini de sudura, mașina cu trei perii etc., se utilizeaza câmpul transversal de reacțiune a indusului.

Funcționarea acestor mașini se bazează pe faptul că, datorită câmpului de reacțiune a indusului, orientat după axa periilor, în înfășurarea indusului se induc t.e.m. de rotație. Din această cauză, așezând pe colector în afară de periile din axa transversala (linia geometrică ) un număr oarecare de perii suplimentare, vom putea culege tensiuni ce pot fi utilizate pentru alimentarea unor receptoare.

Este evident că tensiunea maximă la periile suplimentare o vom obține pentru perechea de perii dispusă pe colector după axa longitudinală a mașinii (axa polilor). În afară de aceasta, pe sistemul inductor pot fi dispuse, după axa transversală a mașinii, un număr oarecare de înfășurări în vederea amplificării sau reglării câmpului de reacțiune a indusului din axa transversală, ori pentru stabilitate. Astfel, se consideră că tipul general al mașinii de c.c. este mașina cu colector având dispuse înfășurări inductoare (de excitație) și perii după ambele axe principale ale mașinii, întru-cât, prin particularizare, eliminare sau adăugare de înfășurări, din schema unei astfel de mașini se pot obține cu ușurința schemele multora dintre mașinile speciale de c.c., precum și ale mașinilor clasice de c.c.

Schema unei astfel de mașini la care, pentru amplificare, a fost prevăzută numai câte o singura înfășurare inductoare în fiecare dintre axele principale, este reprezentata în figura 1.1 unde au fost figurate și axele principale ale mașinii, cu indicii “d” penru axa longitudinală și “q” pentru axa transversală. Pentru a sublinia caracterul general al acestei mașini s-a ales în mod intenționat cazul în care mașina funcționează în regim de generator pentru circuitul transversal al indusului, și ca motor după cel longitudinal . Marcarea bornelor bobinelor echivalente cuplate magnetic s-a făcut pe baza convenției, pe care o voi păstra și în viitor, potrivit căreia inductivitățile mutuale vor fi introduse în ecuații cu semnul (+) dacă curenții , conform sensurilor de referință alese, intră sau ies în același mod prin bobinele marcate cu semnul (-) dacă intră sau ies în mod diferit prin aceste borne.

Fig 1.1 Schema de principiu a mașinii de c.c. generalizate

Scrierea sistemului de ecuații este mult mai ușurată dacă se scriu mai întâi expresiile fluxurilor totale care îmbrățișează fiecare dintre înfășurări, conform teoremelor lui Maxwell despre inductivități.pentru mașina reprezentată în fig1.1 fluxurile vor fi:

Sistemul de ecuații pentru regimul tranzitoriu de funcționare al mașinii va fi:

Înlocuind simbolul prin simbolul p acest sistem poate fi scris în forma:

1.3.2. ECUAȚIILE DIFERENȚIALE ALE MAȘINILOR SPECIALE DE C.C.

La mașinile de c.c, a căror importanță pentru instalațiile de automatizare aste bine cunoscută, reprezentarea schematică urmează a fi făcută așa cum arată în figura 1.2. La stabilirea ecuațiior mașinii se va considera că înfășurarea indusului este executată spre dreapta în sensul de rotație al mașinii.

Fig1.2 Schemele de principiu ale mașinilor de c.c cu excitație separată

Ținând seama de convențiile și aproximațiile făcute, sistemul de ecuație pentru regimul tranzitoriu la generatorul de c.c cu excitație independentă va fi:

Aici s-a notat cu:

-fluxul total care îmbrățișează înfășurarea de excitație

Re -rezistența înfășurării de excitație

-fluxul principal total care îmbrățișează înfășurarea indusului după axa longitudinală, flux a cărui expresie este:

-factor de proporționalitate

n -viteza unghiulara a indusului în rad/s

-fluxul total care îmbrățișează înfășurarea indusului, după axa transversală a mașinii, în ipoteza existenței polilor auxiliari

-rezistența înfășurării indusului după axa transversală a mașinii

p – numarul de perechi de poli ai mașinii

a -numărul de perechi de cai de curent ale înfășurării indusului

N -numărul de conductoare active ale înfășurării indusului mașinii

-numărul de spire pe calea de curent ale înfășurării indusului

-permanența magnetică a mașinii, corespunzatore fluxului principal

J -momentul de inerție al parților rotitoare

-cuplul electromagnetic

M ext -cuplul exterior

-coeficient constant a cărui valoare depinde de sistemul de unitați ales, fiind egal cu 1 în sistemul M.K.S.A

K -factorul de raționalizare, egal cu 1 în sistemul M.K.S.A

raționalizat respectiv în S.I

Pentru funcționarea în regim de motor,păstrând aceleași notații și ținând seama de faptul că,de data aceasta, față de sensul de integrare a t.e.m de rotație , tensiunea la borne este negativă, sistemul de ecuatii devine :

1.4.SOLUȚII CONSTRUCTIVE ELE MAȘINILOR ELECTRICE SPECIALE

În anexa 1 este reprezentată, printr-o secțiune longitudinală și una transversală, o mașină electrică de curent continuu. Aceasta se compune din două părți constructive de bază:

statorul, partea imobilă a mașinii, care are ca elemente constructive principale carcasa (jugul statoric) 7, polii de excitație 2 și înfășurarea concentrată respectivă de curent continuu 3, polii de comutație (auxiliari) 4 și înfășurarea concentrată corespunzătoare 5, scuturile (capacele) frontale 6 cu lagăre cu rulmenți sau de alunecare, sistemul perii și portperii 7, cutia de borne 8;

rotorul, partea mobilă a mașinii, constituit din câteva elemente
constructive principale : miezul (pachetul) rotoric 9, care prezintă la periferie dinții 10, repartizați uniform, iar spre interior jugul rotoric fixat pe arborele 11, înfășurarea rotorică 12, distribuită uniform în crestăturile 13 ale miezului rotoric, colectorul 14, ventilatorul 15.

Voi da în cele ce urmează o scurtă descriere a elementelor constructive principale ale mașinii de curent continuu.

Carcasa (jugul statoric)

Reprezintă partea imobilă în care se fixează polii de excitație și prin care mașina este fixată în fundație prin intermediul unei tălpi de prindere și buloane (16 în anexa nr 1). La mașinile de putere mare de câteva sute de wați, carcasa și jugul statoric (care servește drept drum de închidere al fluxului magnetic produs de polii de excitație) reprezintă una și aceeași piesă constructivă. Pentru a oferi fluxului magnetic o reductanță cât mai mică, carcasa se construiește din fontă sau oțel turnat, uneori din tablă groasă de oțel sudată.

La mașinile mici, jugul statoric se realizează din tole de oțel electrotehnic de 0,5—1 mm grosime, ștanțate în formă adecvată încât se realizează dintr-o dată și polii de excitație (fig.1.3). În acest caz, jugul statoric se fixează de carcasă, care nu mai servește la conducerea fluxului magnetic și care se realizează din materiale neferomagnetice (de obicei aliaje de aluminiu în scopul micșorării greutății). De ambele părți ale carcasei se fixează prin buloane (cazul mașinilor mai mari) sau tije filetate și piulițe (cazul curent al mașinilor mici) scuturile sau capacele mașinii, care poartă lagărele de alunecare sau cu rulmenți în care se rotește arborele rotoric.:

Dacă diametrul scuturilor depășește 1 m, de obicei se utilizează lagăre separate, ca piese distincte de scuturi și care se montează pe placa de fundație a mașinii. Din cele expuse este clar că formele constructive ale carcasei și ale scuturilor sînt destul de variate.

FIG1.3 Secțiune transversală printr-o mașină de curent continuu

1-miezul statoric 2-polii de excitație

3-bobinele de excitație 4-miezul rotoric

5-carcasa

Polii de excitație (principali)

Se construiesc din tole de oțel electrotehnic de 0,5—1 mm grosime (fig1.4), strânse pachet cu ajutorul unor buloane nituite. Polii se prind în carcasă prin buloane. Ei poartă bobinele de excitație străbătute de curentul de excitație (2 în figura1.4).

În partea către rotor, miezul polar se termină cu așa-numita talpa polului 3 sau piesa polară. Scopul ei principal este de a înlesni trecerea fluxului magnetic prin zona îngustă de aer care separă polul de rotor, zonă denumită întrefier. Capetele tălpii polului sunt tăiate puțin oblic, pentru ca repartizarea inducției magnetice sub pol să se facă, pe cât e posibil, mai uniform. Din punct de vedere mecanic, talpa polului servește pentru asigurarea poziției bobinei, montată pe miezul polului.

În aceeași figură este arătat unul dintre mijloacele de izolare a bobinei de miezul polului. Bobina se montează pe o casetă dintr-un material izolator și se fixează pe o casetă specială, montată pe miez.

FIG1.4 Polul principal de excitatie

1-miezul polar 2-bobina de excitație

3-talpa polara 4-bulonul de prindere

5-carcasa

Bobinele de excitație se realizează dintr-un conductor rotund sau profilat de cupru (la mașinile mari se utilizează conductorul în formă de bandă bobinată pe muchie în raport cu axa bobinei). Conductorul este izolat pentru a nu se produce scurtcircuite între spirele bobinei. Bobinele polilor de excitație se leagă între ele în serie sau paralel și se alimentează prin bornele din cutia de borne. Legăturile bobinelor se realizează de așa manieră, încât fluxul magnetic al unui pol să fie dirijat dinspre piesa polară spre rotor (pol nord), iar cel al unui pol vecin dinspre rotor spre piesa polară respectivă (pol sud) (fig1.5).

FIG1.5 Polaritatea polilor de excitație

Polii de comutație (auxiliari) (fig1.6)

Ca și cei principali, constau dintr-un miez 7 care se termină cu talpa polului și din bobina 2 înfășurată pe miez.

Polii auxiliari se așează exact în axa de simetrie (axa neutră) dintre polii principali și se fixează pe jug cu buloane. Miezul polilor auxiliari adeseori, dar nu totdeauna se confecționează din oțel electrotehnic laminat. Bobinele, polilor de comutație se realizează tot din conductor izolat de cupru, rotund profilat, și se leagă între ele în serie sau paralel,fiind străbătute de curent continuu.

.

FIG1.6 Polul auxiliar de (de comutatie)

1-miezul liniar 2-bobina polului 3-găurile de prindere

.1.4.4 Miezul rotoric (Fig1.7)

Se construiește din tole de oțel electrotehnic (fig1.8), de formă cirulară cu dinți și crestături, de profil foarte variat (fig1.8). De obicei grosimea acestor tole este de 0,5—1 mm.

FIG1.7 Miezul rotoric al mașinii de c.c

1-înfășurări rotorice

2-colectorul

3-miezul rotoric

Tolele separate se izolează una de alta printr-un strat subțire de lac sau printr-un strat de oxid. Grosimea izolației este de 0,03—0,05 mm. O astfel de construcție a miezului are ca scop reducerea curenților turbionari care se dezvoltă în miez la rotirea sa în câmpul magnetic. Curenții turbionari duc la pierderi de energie care se transformă în căldură. La miez masiv, aceste pierderi ar fi foarte mari și aceasta ar duce la reducerea randamentului mașinii și la o încălzire foarte ridicată.

De obicei miezul rotoric este alcătuit din câteva pachete de tole. Pentru îmbunătățirea răcirii, între pachete se lasă așa numitele canale radiate de răcire de 8—10 mm lățime (17 in anexa 1). În locul canalelor radiale, deseori se fac canale axiale . Pentru a da miezului rigiditatea necesară, tolele exterioare ale pachetelor se fac din tablă de fier de 1—2 mm grosime.

FIG1.8 Tolele rotorice și modul de împachetare

1-arborele rotorului 2-pana 3-stratul izolator 4-tole 5-canalul axial al ventilației

Miezul rotoric se presează de ambele părți prin dispozitive de apăsare, care se fixează pe. arbore în direcția axei, lungimea miezului depășește lungimea polului de câte 2—5 mm de fiecare parte. Aceasta se face pentru ca să se reducă la minimum variațiile permanenței circuitului magnetic care se ivesc la micile deplasări axiale ale rotorului.

1.4.5. Înfășurarea rotorică (12 in anexa nr 1).

La fel ca și alte piese ale mașinii, înfășurarea rotorică a suferit un șir de modificări. în fond, înfășurarea modernă constă din secții , care se pregătesc pe șabloane speciale și se așează în crestăturile miezului. Înfășurarea se izolează de indus cu grijă și se consolidează în crestături, cele mai dese ori cu ajutorul unor pene speciale de lemn (2 în figură1.9) sau prin bandaje de sârmă de oțel (4 în figura 1.9).

Capetele bobinelor, adică părțile care ies afară din crestături, se fixează cu bandaje de sârmă de oțel (la mașini mici cu bandaje de sfoară) pentru a nu fi aruncate spre exterior atunci când rotorul se învârtește).

Fig 1.10. Colectorul unei mașini de putere mica și mijlocie

1-lamela colector 2-izolație de mică 3-piese de strângere 4- aripioara lamelei

1.4.6 Colectorul (14 în anexa nr 1)

Secțiile înfășurării rotorice se leagă la colector, care este un subansamblu caracteristic marimii de curent continuu. Colectorul are formă cilindrică, fiind construit din plăcuțe de cupru , denumite lamele, izolate una față de cealaltă printr-un strat de micabandă și de asemenea izolate de piesele de strângere.. Capetele secțiilor înfășurării rotorice se lipesc direct de aripioarele ale lamelelor cu un aliaj cu cositor sau se utilizează ca piese intermediare niște stegulețe (cazul mașinilor de putere mai mare). .

La mașinile de putere mică, colectorul se realizează din lamele solidarizate și totodată izolate între ele cu ajutorul unui material rășinos sintetic (de exemplu bachelită).

1.4.7 Periile, portperiile, suportul portperii

Pentru a realiza o legătură între înfășurarea rotorică care se învârtește și bornele mașinii care sunt imobile, pe colector freacă o serie de perii ( în figura 1.11), realizate din material conductor în general pe bază de grafit, care asigură frecări și uzuri mai reduse. Prin intermediul unor piese speciale, portperiile , periile realizează un contact sub presiune constantă cu lamelele colectorului. Presiunea constantă este asigurată de arcul și pârghia de apăsare. Un colier 5, posedând o serie de tije 6 și fixat de obicei de scutul dinspre colector al mașinii , susține portperiile. Periile sunt legate galvanic între ele, și anume periile de număr impar (socotite la periferia colectorului) se leagă la o bornă a mașinii, iar periile de număr par la cealaltă bornă. Periile sunt plasate la distanță egală la periferia colectorului, iar numărul de rânduri de perii este egal cu numărul de poli de excitație ai mașinii.

Fig 1.11 Periile și portperiile unei mașini de c.c

CAPITOLUL II

LOCUL ȘI ROLUL MAȘINILOR ELECTRICE SPECIALE ÎN AUTOMATIZAREA SISTEMELOR DE PE TEHNICA DE LUPTĂ

2.1 ASPECTE INTRODUCTIVE

În construcția tehnicii militare sunt incluse un număr mare de mașini electrice de c.c care își dovedesc numele de masini electrice speciale prin faptul că deservesc-sau au o construcție speciala-majoritatea echipamentelor electrice cu destinație speciala aflate pe tehnica de lupta.

Astfel se folosesc electromotoare ce deservesc:

Sistemul de pornire a motorului termic-demarorul

Sisteme auxiliare –electromotorul pentru stergatoare de

parbriz

– electromotoare pentru aeroterme

Instalații speciale-electromotorul pompei de evacuare a

apei

-electromotorul rotocompresorului

-electromotorul jaluzelelor din C.E

-electromotorul ventilatorului de evacuare

a gazelor rezultate în urma tragerilor

sau generatoare de c.c (dinam) și c.a (alternatoare).

În continuare voi prezenta doua dintre echipamentele speciale definitorii pentru orice tip de tehnica militară, mobila sau fixa și anume motorul electric depornire (demarorul) și amplidina.

2.2 PARTICULARITAȚI CONSTRUCTIVE ALE DEMAROAORELOR

Carcasa este de formă cilindrică pentru a ocupa un spațiu restrâns și pentru a putea fi ușor fixată. Ea se execută din oțel moale (material magnetic special) pentru inducții mari.

Polii se execută tot din oțel moale special sau din tablă. Trebuie
să se dea foarte mare atenție montării polilor în carcasă pentru ca să nu se producă dispersii de flux prea mare, direct de la poli spre carcasă.
Conductoarele înfășurării de excitație sunt din cupru, cu secțiune pătrată sau dreptunghiulară sau din bandă ușor de îndoit (fîg2.1). Numărul de spire este foarte mic. Uneori se pun câte două conductoare în paralel pentru a se obține o secțiune mare. Bobinele se împregnează cu lac și se izolează încă o dată față de carcasă cu preșpan.

Rotorul (indusul) este alcătuit din table de 0,35 sau 0,5 mm gro-
sime, izolate cu lac sau hârtie-foiță lipită cu clei de amidon. Întrefierul (față de piesa polară) este de circa 0,35 mm și, în general, se face cât mai mic pentru a se micșora pierderile pentru magnetizarea circuitului (80—90%) din curentul de magnetizare este necesar magnetizării întrefierului).

Înfășurarea indusului la motorul electric de pornire cu două perechi de poli (2p — 4) se comportă ca și cum ar fi vorba de două mașini. Înfășurarea din fața unei perechi de poli se poate monta în serie sau în paralel cu cea din fața celeilalte perechi de poli. Înfășurările în paralel sunt mai indicate pentru tensiuni mici și curenți mari. În acest caz, secțiunea conductoarelor este mai mică. Înfășurarea indusului este executată din bare de cupru sau chiar din aluminiu, cu secțiune dreptunghiulară, ordonate și economice. Rareori se folosesc conductoare cilindrice, care se pun însă mai multe în paralel.

Înfășurarea blocată cu patru poli are patru perii, astfel că frecările prin perii cresc. Înfășurarea ondulată are numai două perii, la 90 °C ; se pot pune și patru perii, pentru a avea o densitate de curent mai mică. Prin ele.

Fig2.1Poli dexcitație

a-conductor banda

b-conductor

dreptunghiular

1-cupru

2-izolație

3-bandă bumbac

Înfășurările obișnuite sunt de tip ondulat, cuprinzând 23—31 de secții. Pasul înfășurării este de 7—9, iar la colector, 12—17. Secțiunea este de {1,45—4,2) x (3,53—6,4) mm2. Conductoarele din crestături nu trebuie să se miște sau să se frece între ele. Crestătura se izolează cu preșpan. Înfășurarea se bandajează la capete, uneori și la mijloc, cu sârmă de oțel aplicată pe un strat izolator. După bobinare, indusul se împregnează cu lac în vid, apoi se usucă în cuptoare, la temperatura de 50—1O0°C. Uscarea la temperaturi de peste 100 °C periclitează izolația de hîrtie și de bumbac. Anumite amestecuri de cobalt, carbon, mangan grăbesc oxidarea, lacurile de împregnare în stare lichidă avînd din această cauză o anumită conductibilitate electrică ce dispare însă după uscare.

Crestăturile se aleg deschise sau semideschise, după secțiunea și tipul conductoarelor. Din punct de vedere magnetic, crestăturile semideschise sunt mai bune.

Colectorul (fig2.2) este format din lamele de cupru pur, izolate între ele cu mică, iar fată de arborele sau, cu micanită. Izolația de mică trebuie să nu iasă în afara lamelelor și nici să fie sub nivelul lor. Lamelele cu izolație de mică se prind într-o bucșă, dar pot fi prinse uneori într-o masă turnată izolată. Lamela se prinde de conductoare printr-un steguleț, care se cositorește la o temperatura de peste 180 C. După asamblare, colectorul se strunește și se centrează. Pentru a obține o construcție cilindrica, dacă lamelele sunt prea late, se pot pune câte doua lamele în paralel, având grosimile pe jumătate.

Fig1.2 Construcția colectoarelor:

— lamele ; 2 — bucșa ; 3 — con de micanită ; 4 – manșă izolantă 5- steguleț ; 6 – mică.

Portperiile nu trebuie să permită trecerea curentului prin ele, acesta
trebuie să treacă de la perii la borne prin intermediul unei legături din
liță. Suporturile se pun în partea de sus și de jos pentru a se putea con-
trola ușor forța de apăsare a arcurilor. Jocul periilor în casetă trebuie să
corespundă calității periilor, întrucât prin uzură jocul crește mai mult la
periile noi, și din cauza zdruncinăturilor ele se pot înțepeni.

Periile sunt din cupru sau bronz (80—90% cupru și 10—-20%grafit) pentru a avea căderi mici de tensiune și pentru a nu se uza repede. Densitatea de curent prin perii este de până la 60—100 A/cm2 în momentul pornirii, adică de câteva ori mai mare decât cea normală, care este circa 30 A/cm2. Pentru a evita curenții mari de scurtcircuit între lamele, rezistența periei se face mai mare pe lățime. Apăsarea periilor este cuprinsă între 600 și 1 500 gf (este indicată de fabrică). Ea trebuie verificată și menținută foarte strict.

Lagărele sunt cu alunecare, uneori cu rulmenți cu role. Ele nu au prevăzute dispozitive speciale de ungere, pentru că funcționează scurt timp. Se prevede numai un canal de legătură de la pâlnia de turnare a uleiului până la arbore, în care se introduce un fitil îmbibat în ulei. Se folosesc și cuzineți de bronz cu grafit (85% cupru, 9% cositor, 2% zinc și 4% grafit). Acești cuzineți se îmbibă cu unsoare, care absoarbe circa o treime din volumul total de ulei, iar ungerea se face automat, grafitul ușurând acest lucru. Ungerea se face numai la înlocuirea cuzineților. Fixarea rulmenților se face cu mare precizie, întrucât la pornire șocurile pot provoca jocuri care duc la dezaxarea arborelui.

Scuturile nu trebuie să permită scurgerea unsorii și a rezidurilor spre înfășurări.

2.3 CARACTERISTICILE DEMAROARELOR

Motorul electric transformă puterea electrică, primită de la bateria de acumulatoare. în putere mecanică necesară pornirii. Se construiesc unele mașini electrice (dinamotoarele sau dinastarterele) folosite atât ca generatoare cât și ca motoare. În mers, sunt antrenate de motorul automobilului și servesc ca generatoare la încărcarea bateriei de acumulatoare. La pornire sunt folosite ca motoare electrice alimentându-se de la bateria de acumulatoare.

Excitația motoarelor electrice de pornire este în serie, acest tip având proprietatea de a putea da un cuplu maxim la pornire.

Circuitul motoarelor electrice începe de la o bornă a bateriei de acumulatoare trece prin întrerupător, înfășurarea de excitație, perie, colector, Înfășurarea indusului, colector, cealaltă perie, închizându-se prin masa automobilului la cealaltă bornă a beteriei de acumulatoare. La pornire, curentul ajunge la câteva sute de amperi, iar după pornire, când motorul merge singur, curentul scade la câteva zeci de amperi. În anexa 2, este reprezentat motorul electric de pornire în forma sa cea mai generală.

Se folosesc, în general, motoare electrice cu patru poli (tetrapolare) pentru a avea o putere mare și dimensiuni cât mai mici.

Fig2.3 Scheme de legături a excitației.

Uneori motoarele au doi poli fără înfășurări și alți doi poli cu înfășurări izolate pe ei (fig2.3, a). Doi poli sunt excitați direct (înfășurările sunt în paralel), iar ceilalți doi, indirect, obținându-se o construcție simplă și economică.

Alte motoare au toți polii bobinați fie în două grupe de câte două bobine de excitație în serie, iar cele două grupe conectate în paralel (fig2.3, b) fie bobinele conectate câte două în serie și legate la masă (fig.3, c) fie cu excitație mixtă (compound), unul din poli fiind excitat în derivație (fig.3, d). Întru-cât înfășurările indusului sunt ondulate se pot pune fie patru perii, fie două decalate la 90°.

Demaroarele electrice mari hexapolare (cu șase poli) se prevăd cu trei perechi de perii, câte o pereche de perii pentru fiecare pereche de poli.În înfășurarea indusului compusă din conductoarele care se mișcă în câmpul magnetic se induce o tensiune electromotoare Em (forță electromotoare) care este proporțională cu numărul conductoarelor, turația și curentul de excitație. Tensiunea electromotoare indusă se opune tensiunii aplicate motorului electric de la bateria de acumulatoare. La pornire (n = 0), ea este nulă și crește pe măsură ce motorul electric se rotește.

Funcționarea motorului electric se caracterizează prin următoarele particularități :

-alimentarea motorului electric se face de la o baterie de acumula-
toare, care are o putere limitată (o anumită capacitate) astfel că ten-
siunea la bornele ei nu rămâne constantă, ci scade foarte mult în sar-
cină, odată cu cuplul pe care îl dezvolta motorul electric ;

-funcționarea motorului electric este de durată foarte scurtă, care
nu trebuie să întreacă câteva secunde, fapt pentru care motorul electric
nu are timp să se încălzească, astfel că prin construcție, chiar pentru
puteri mari, el este de dimensiuni mici. Curenții absorbiți de la bateria
de acumulatoare sunt foarte mari deși secțiunea conductoarelor și a periilor nu este atât de mare, adică se admit densități mari de curent (A/cm pentru conductor sau A/cm2 pentru perie).

Motorul electric trece într-un timp foarte scurt prin următoarele regimuri: -în scurtcircuit, la pornire, când este frânat de motorul cu ardere
internă. În acest moment, turația este nulă, curentul este maxim și
egal cu valoarea de scurtcircuit, iar cuplul dezvoltat este maxim ;

-în sarcină, când motorul începe să fie rotit și cuplul rezistent
scade; motorul electric dezvoltă putere mare (P<Pmax), iar curentul

este aproape 3/4 din curentul de scurtcircuit, imprimând motorului turația minimă de pornire și cuplu de pornire ;

-în gol, după ce motorul a pornit și funcționează singur, cuplul este nul, turația maximă și curentul minim, motorul electric nu dă cuplu util, iar curentul Io acoperă pierderile în fier și prin frecări mecanice, turația motorului electric crește la valori de peste 6 000-8000 rot/min. În acest moment trebuie să se facă decuplarea, întrucât aceste turații, devin periculoase pentru motorul electric, pentru că ies conductoarele si lamelele din lăcașurile lor sub acțiunea forțelor centrifuge.

Tensiunea aplicată la bornele motorului electric U m este mai mică decât tensiunea electromotoare în gol a bateriei de acumulatoare Ebo din cauza căderilor de tensiune din circuitul de alimentare.

Se obține un cuplu maxim și o putere maximă dacă tensiunea Ebo este mare, rezistențele din circuit mici, și capacitatea bateriei de acumulatoare cât mai mare. Căderea de tensiune este cu atât mai mică cu cât capacitatea este mai mare, pentru că difuziunea electrolitului în polii plăcilor se face mai ușor, densitatea de curent prin suprafața plăcilor și, deci, și rezistența interioară sunt mai mici.

Temperatura scăzută și gradul de descărcare a bateriilor de acumulatoare fac ca tensiunea la borne să scadă și mai mult, mai ales iarna, tocmai când este necesară o putere mai mare la pornire.

Rezistențele conductoarelor și ale contactelor scad cuplul și puterea, motiv pentru care pun conductoare cât mai scurte, de secțiune mare, contacte cât mai perfecte, cu suprafață mare de contact, perii cu rezistențe electrice mici și contacte bune la masă.

Curentul absorbit de motorul electric de pornire este foarte mare la scurtcircuit și scade mult la mersul în gol.

Căderile totale de tensiune in conductoarele de legătură și la contactele din circuit nu trebuie să întreacă 0,5 V la echipamentele de 6 V , 0,67—1 V, la echipamentele de 12 V și 1,4—2 V, la echipamentele de 24 V.

Puterea motoarelor electrice și capacitatea bateriei de acumulatoare se aleg după puterea sau capacitatea cilindrică a motoarelor : 0,4—1,0 CP și 30 Ah, pentru autoturisme ușoare (carburator) ; 1,0-—1,5 CP și 35 Ah, pentru autoturisme mijlocii (carburator) ; 1,5—3 CP și 40 Ah, pentru motoare de 120—150 CP (carburator) ; B—8 CP și 55—100 Ah, pentru autobuze și mașini speciale (Diesel) ; 10—15 CP și 150—240 Ah pentru autobuze și mașini speciale mari.

Tensiunea nominală a motoarelor electrice de pornire depinde de puterea lor si este, în general :

– 6 V, pentru motoare electrice cu puterea de până la 1,2 CP ;

– 12 V, pentru motoare electrice cu puterea de până Ia 3,5 CP ;

– 24 V, pentru motoare electrice cu puterea de peste 4 CP :

-36 sau 48 V, pentru motoare electrice cu puterea mai mari de 15 CP.

2.4CARACTERISTICILE DE FUNCȚIONARE ALE DEMAROARELOR

Motorul electric de pornire, fiind excitat în serie, prezintă în funcționare caracteristici dependente de curentul consumat (fig2.4).

Caracteristica 1 a tensiunii la bornele motorului electric de pornire, Um , în funcție de curentul consumat Im adică Um = f(Im) arată căderile de tensiune care au loc :

căderea de tensiune interioară a bateriei de acumulatoare ;

căderea de tensiune prin rezistențele de contact și prin conductoare

căderea de tensiune prin motorul electric.

Fig2.4 Caracteristicile de funcționare ale demarorului

Tensiunea aplicată la bornele motorului electric de pornire Um este mai mică decât tensiunea electromotoare a bateriei de acumulatoare cu atât mai mult cu cât curentul consumat la pornire este mai mare și cu cât rezistențele circuitului sunt mai mari.

Prin mișcarea robotului în câmpul magnetic, în înfășurarea de pe rotor se induce tensiunea electromotoare E m care este în opoziție (de sens contrar) cu tensiunea Um .Tensiunea Em fiind proporțională cu turația motorului nm și curentul Im rezultă că Em =k Im sau nm =Em/k .Im rot/min, adică turația nm crește când curentul motorului electric scade, fiind invers proporțională cu acesta. Se obține astfel caracteristica 2, a turației motorului electric de pornire în funcție de curentul absorbit mm = f(Im).

În întrefierul motorului electric de pornire se dezvoltă o putere electromagnetică, care este egală cu produsul dintre tensiunea electromotoare indusă în rotor și curentul care parcurge înfășurarea respectivă Pem=Em Im =k n Im Im k n I2m(W). Aceasta este zero când Em si Im sunt egale cu zero.

În momentul pornirii, se absoarbe curentul maxim (curentul de scurtcircuit Isc).

Puterea Ptm are o valoare maximă la valoarea pe jumătate a curentului de scurtcircuit.

Puterea utilă la arborele motorului electric de pornire Pum se obține din puterea electromagnetică din care se scad pierderile mecanice prin frecări în lagăre și de ventilație și pierderile din fierul rotorului care-l încălzesc (pierderi prin curenți turbionari și prin histerezis). Aceste pierderi sunt nule când turația este zero (la scurtcircuit), astfel că puterile electromagnetică și utilă pornesc din același punct. La mersul în gol, aceste pierderi sunt maxime pentru că și turația este maximă, curentul absorbit în gol I0 acoperind tocmai aceste pierderi. Se obține astfel caracteristica 3, a puterii utile în funcție de curentul absorbit de motorul electric de pornire:Pu=f(Im) Caracteristica 4. a a cuplului util Mu în funcție de curentul absorbit de motorul electric de pornire adică Mu = f(Im) se deduce din puterea utilă cu relația : = PU sau MU = în care este viteza de rotație unghiulara egala cu

Cuplul util este proporțional, în mare, cu valoarea curentului ridicată la pătrat. El este maxim la pornire M (în momentul curentului maxim de scurtcircuit) și scade pe măsură ce turația motorului electric de pornire scade.

Caracteristica mecanică a turației în funcție de cuplul util nm=f(Mu) arată că la turații mari, când curentul consumat de motorul electric de pornire este foarte mic, cuplul scade foarte mult. Cuplul de mers în gol este cel corespunzător frecărilor și pierderilor în fier. Acesta fiind mic, turația este foarte mare, chiar periculoasă, pentru motorul electric de pornire. Pentru acest motiv, la puteri mari, motoarele electrice de pornire se prevăd cu o înfășurare suplimentară în derivație, care limitează turația de mers în gol.

2.5 CONSTRUCȚIA ȘI FUNCȚIONAREA DEMAROARELOR CLASIFICATE DUPĂ PRINCIPIUL MECANISMULUI DE CUPLARE

După principiu! de acționare, care stă la baza cuplării, mecanismele-de cuplare ale motoarelor electrice de pornire pot fi : prin inerție, electromagnetice și forțate (mecanice) cu deplasarea rectilinie sau prin rotire (elicoidal) a mecanismului de cuplare.

a. Motorul electric de pornire cu cuplare prin inerție (tip Bendix).

Cuplarea prin inerție se face cu un mecanism (fig. 2.5, a) compus din pinionul 3 așezat liber pe o bucșă 2, care are un filet cu pasul foarte mare. Bucșa 2 se poate deplasa liber pe arborele motorului electric 10, de care se leagă prin intermediul unui arc elicoidal 7. Un capăt al arcului elicoidal este prins de bucșa 2 cu un șurub de fixare 4, iar celălalt capăt se prinde de arborele motorului electric cu șurubul de fixare 5 (sau cu pană) prin intermediul unei mufe 6. Sensul de spiralizare al arcului este în sensul normal de rotație al motorului electric. Deplasarea pinionului spre volantul 9 este limitată de opritorul 1, fixat de bucșa 2. Când motorul electric pornește și se rotește dintr-o dată foarte repede, pinionul 3 rămâne în urmă, din cauza inerției ; la aceasta contribuie și contragreutatea 8 care, în repaus, este îndreptată în jos. Astfel, pinionul se înșurubează pe filet, deplasându-se. Sensul filetului pe bucșa 2 este astfel ales încât deplasarea să se facă spre volant atunci cînd rotorul se învârtește mai repede ca pinionul în momentul pornirii. După cuplarea cu roata dințată a volantului pinionul nu se mai poate deplasa din cauza opritorului 1 și începe să se rotească odată cu arborele motorului electric pornind motorul. Arcul elicoidal se strânge pe bucșa 2 și preia o parte din șocul de pornire (fig2.5, h).

După pornire, turația arborelui cotit este mai mare decât a motorului electric, antrenarea făcându-se acum în sens invers astfel că pinionul se deșurubează și se deplasează înapoi pe bucșa 2,decuplându-se automat. Pentru ca pinionul să nu se deplaseze singur în mod nedorit, pe filetul bucșei se montează o bilă apăsată cu un arc care-1 împiedică să se deplaseze ușor, fără efort.

Mecanismul de cuplare este simplu și ieftin, fiind așezat la un capăt al arborelui motorului electric. Se montează și se demontează ușor. Întreținerea lui este simplă. Dezavantajul pe care îl prezintă este că la pornire, absorbind un curent foarte mare, bateria resimte un șoc puternic. Arcul elicoidal trebuie să fie din oțel de calitate foarte bună. Se folosește numai la motoarele electrice de puteri de până la 1,5—1,8 CP.

Fig.2.5 Mecanism de cuplare prin inerție (Bendix) :

a — cu o treaptă necuplat ; b — cuplat ; c — cu două trepte.

Mecanismul de cuplare prin inerție cu două trepte de pornire (tip Bosch (fig.2. 5, c) este prevăzut, în afară de întrerupătorul 1 de la tabloul de bord, cu un al doilea întrerupător 10, acționat automat de pinion. Când se închide întrerupătorul 1, releul 2 cu înfășurarea 3 închide numai contactele 4 și curentul trece prin rezistența suplimentară 5 astfel că pornirea se face cu viteză mică. Când pinionul se cuplează cu roata dințată a volantului 12 se închide întrerupătorul 10, care face ca electromagnetul 9 cu înfășurarea 8 să atragă armătura mobilă 6 și să scurtcircuiteze rezistența 5. Astfel, motorul electric este alimentat direct și dezvoltă cuplul maxim necesar pornirii motorului automobilului. După pornirea motorului sau deschidere întrerupătorului 1, pinionul revenind, întrerupe alimentarea electromagneților, contactele se deschid și rezistența 5 se introduce în circuit gata pentru o noua pornire. Înfășurarea auxiliară 7 are rolul de a nu permite deschiderea nedorită a contactelor armăturii mobile 6 în mers. Înfășurarea auxiliară 7, care în mod normal nu poate atrage armătura 6, deoarece întrefierul este mare, poate în schimb să o mențină atrasă după ce a fost închisă, pentru ca după închidere întrefierul este foarte mic. Alimentarea înfășurării 7 se face odată cu închiderea armăturii 4 efectuată la apăsarea pe întrerupătorul 1, astfel că ea lucrează în tot timpul pornirii.

Înfășurarea de excitație de sens contrar. Din cauza eforturilor mari de la pinion marginile dinților se pot bloca și la decuplare pinionul nu se mai poate desprinde. Pentru decuplarea pinionului, arborele cotit trebuie să fie învârtit în sens invers, și astfel pinionul poate reveni. În acest scop, la motoarele mari se montează uneori o înfășurare de excitație 13 ( fig.2.5, c) de sens contrar înfășurării de excitație 11, care la alimentarea de la bateria de acumulatoare prin intermediul unui contactor electromagnetic 14 comandat de întrerupătorul 15 face ca rotorul să fie învârtească în sens contrar celui normal, și pinionul să se decupleze, înfășurarea de excitație 13 este dimensionată pentru curenții de scurtă durată (circa 200—250 A).

Aceste mecanisme de cuplare pot avea sensul de rotație spre dreapta sau spre stânga, cu deplasarea pinionului spre demaror sau spre exterior cu sensul de filtrare al bucșei și de strângere al arcului, corespunzător.

Ungerea mecanismelor de cuplare prin inerție trebuie să se facă cu uleiuri foarte fluide, pentru a nu se îngreuna deplasarea pinionului la temperaturi scăzute, când viscozitatea uleiurilor crește considerabil.

b. Motorul electric de pornire cu cuplare electromagnetică.

Cuplarea electromagnetică (anexa 3 ) se realizează prin deplasarea rotorului care în repaus este deplasat axial de un arc spre exteriorul polilor. Cuplarea are loc în două trepte.

Prima treaptă a cuplării are loc la închiderea întrerupătorului 1 de la tabloul de bord, astfel că se alimentează bobina 2 a contactorului electromagnetic cu brațele armăturii 3 neegale. Armătura 3 fiind atrasă, se face contact numai la borna spre bateria de acumulatoare și curentul de alimentare al motorului electric se închide numai prin înfășurarea de excitație serie auxiliară 4 (anexa 3,b) care are multe spire și rezistențe mare. Motorul electric pornește ușor și se deplasează, cuplând pinionul la roata dințată a volantului. Opritorul 5 împiedică în acest timp ca brațul armăturii 3 să facă contact spre motorul electric.

A doua treaptă a cuplarii are loc când rotorul se afla în fața polilor și deblochează opritorul 5, ridicându-l cu șaiba 6. Acum alimentarea motorului electric se face și prin înfășurarea de excitație serie principala 7, astfel încât cuplul dezvoltat este foarte puternic, pornind motorul(anexa3, c). După pornire curentul scade foarte mult, astfel că rotorul, fiind puternic atras de arc, este readus în poziția de la început (deplasat) (anexa3, a). El încetează să se mai rotească când nu se mai apasă pe întrerupătorul 1. Cuplarea se face printr-un ambreiaj (sau cuplă tip roată liberă) care înlătură posibilitatea ambalării sau supraîncălzirii. Constructiv înfășurările de excitație principală și auxiliară se pun pe poli separați.

Raportul de transmisie nu se ia prea mare, deoarece la viteze mari curentul este mic și nu poate tine atras rotorul atât cât este necesar pornirii. Puterea acestor motoare este cuprinsa între 2 si 6 CP. Schema cuplării electromagnetice este reprezentata în fig2.6,a. Îmbunătățirea cuplării electromagnetice se face prin conectarea înfășurarii de excitatie serie auxiliară 4 înaintea înfășurării de excitație serie principale 7; la prima treaptă, curentul mic (8-20A) trece prin ambele înfășurări, mărind forța de atractie a rotorului (fig2. 6,b).

O înfășurare de excitatie derivație 9 suplimentară de 2-8 A (compound), care se conecteza la prima treapta (fig2.6,c),mărește forța de atracție a rotorului. În plus, înfășurarea derivație limitează turația în gol care tinde să ambaleze rotorul. Înfășurările mixte se folosesc la motoare electromagnetice de pornire mari.

FIG2. 6 CUPLARE ELECTROMAGNETICĂ ÎMBUNĂTĂȚITĂ

c. Motorul electric de pornire cu cuplare forțată (mecanică).

Motorul electric cu cuplare forțată cu deplasarea rectilinie a mecanismului se realizează prin deplasarea axială a pinionului fie cu ajutorul unei pârghii comandate mecanic cu o pedală (fig.2.7, a) fie cu ajutorul unui electromagnet (fig.2.7, b). Circuitul electric se închide după ce pinionul s-a cuplat cu roata dințată a volantului. Întrerupătorul circuitului de alimentare este fixat chiar pe motorul electric, iar închiderea lor se face cu aceeași pârghie cu care se face și cuplarea.

Cuplarea și decuplarea durează atât timp cât se apasă pe pedală sau pe butonul de comandă. Se evită ambalarea rotorului după pornire deoarece mecanismul este prevăzut cu un ambreiaj sau cu o cuplă tip roată liberă.

Cuplarea forțată este mai sigură iarna pentru că se poate acționa un timp mai lung, și după ce se produc aprinderi izolate în cilindri. Pornirea se obține la primele încercări, astfel că se protejează bateria de acumulatoare.

Fig2.7 Cuplare mecanica (forțata) rectilinie

a-cu pedală; b-cu electromagnet; 1-pinion; 2-volant; 3-pârghie; 4-contacte;

5-cupla; 6-arc; 7-excitație.

Mecanismul de cuplare se deplasează numai axial, fără a se roti, ceea ce produce lovirea și uzarea prematură a părților frontale ale dinților.

Deplasarea pinionului de cuplare se face cu ajutorul unui electro-magnet de putere mare, care să fie capabil să deplaseze mecanismul de cuplare pe arborele rotoric, consumul de curent fiind mare (la echipamentele de 6 V, curentul este de 40—60 A).

Electromagnetul de cuplare are două înfășurări : una principală, de acționare, pentru deplasarea miezului și pentru cuplare, compusă din mai multe spire (parcursă de un curent mare) și alta auxiliară mai mică, ce poate numai să mențină miezul in poziția cuplat. înfășurarea de acționare se scurtcircuitează o dată cu închiderea contactelor principale și rămâne în funcțiune numai înfășurarea auxiliară. Furca are un joc în articulație care permite să se continue deplasarea pârghiei când pinionul se lovește de partea frontală a coroanei dințate și se închide contactul de alimentare a motorului electric astfel că acesta, rotindu-se, permite cuplarea corectă a pinionului.

Cuplarea forțată rectilinie este ușoară dar motorul electric de pornire este alimentat brusc și dezvoltă întregul cuplu de pornire într-o singură treaptă, cu un curent foarte mare într-un timp relativ mai lung, solicitând colectorul, periile și bateria de acumulatoare ; se indică numai la puteri mai mici. Lagărele, fiind foarte puternic solicitate, se fac din bronz sinterizat cu grafit, sau din alte materiale care nu necesită ungere cu ulei, mărind rezistența de frecare la pornire. Momentul cuplei de tip roată liberă pentru acționarea inițială trebuie să fie cel puțin 0,4—1,6 kgf/cm. Dacă mecanismul de cuplare are un dispozitiv de frânare a rotorului, cuplul lui nu trebuie sa depaseasca 2,5-7,5 kgf/cm.. Tensiunea arcului de decuplare trebuie să nu lase pinionul cuplat și cupla tip roată liberă prea solicitată.

La motoare mari Diesel se utilizează uneori motoare electrice de pornire de 10—25 CP, care au mecanismul de cuplare în două trepte asigurându-se astfel o cuplare sigură și ușoară.

La motorul electric de pornire cu cuplare forțată cu deplasarea elicoidală cuplarea se realizează în mai multe trepte, folosindu-se fie un întrerupător de comandă 1 conectat direct în circuitul de alimentare a înfășurărilor 2 și 3 ale electromagnetului de cuplare (fig2.8, a), fie un releu de comandă a pornirii care este alimentat de diferența de tensiune dintre bateria de acumulatoare și generatorul de curent continuu (fig2.8, b). La închiderea întrerupătorului 1 se alimentează înfășurarea 2 a releului de comandă, se închid contactele 3 alimentând înfășurările 4 și 5 ale electromagnetului de cuplare și se închid contactele principale de alimentare ale motorului electric de pornire. O dată cu închiderea întrerupătorului 1 se scurtcircuitează și rezistența auxiliară a bobinei de aprindere. Înfășurarea 2 a releului de comandă este alimentată de la bateria de acumulatoare prin intermediul generatorului, care nu produce încă nici o tensiune electromotoare.

După pornire, crescând turația generatorului înfășurarea 2 este alimentată cu o diferență de tensiune din ce în ce mai mică, astfel că curentul de alimentare a înfășurărilor electromagnetului de cuplare se întrerupe automat.

O dată cu pornirea se închide și circuitul de alimentare a motorului electric prin înfășurarea de acționare 4, astfel că rotorul începe să se deplaseze și să se rotească (mișcare elicoidala). Alimentarea prin înfășurarea de acționare 4 limitează curentul, și motorul electric se rotește lent.

Fig2.8 Cuplare forțată (mecanică) elicoidală :

a — fară releu ; b — cu releu de comandă.

Electromagnetul scurtcircuitează după cuplare contactele principale din circuitul de alimentare directă a motorului electric. După pornire releul de comandă întrerupe alimentarea electromagnetului, și acesta pe cea a motorului electric. O dată cu închiderea contactelor de alimentare se scurtcircuitează înfășurarea de acționare a electromagnetului care este tras și menținut cuplat de înfășurarea auxiliară 5 (mai mică).

La deschiderea contactelor 3, înfășurarea auxiliară de reținere 5 este alimentată prin înfășurarea de acționare a electromagnetului, însă sensul curentului prin înfășurarea 4 este invers față de cel normal, astfel că anulează acțiunea de reținere a înfășurării 5 și produce o decuplare mai rapidă a electromagnetului.

În mers, releul de comandă previne cuplarea din greșeală a motorului electric pentru că tensiunea lui de alimentare este nulă.

Un arc prea slab la mecanismul de cuplare nu asigură decuplarea, iar un arc prea puternic nu permite cuplarea pinionului.

Cursa electromagnetului este de circa 15—20 mm, iar curentul de 30—40 A. Înfășurarea auxiliară (derivație) consumă un curent de 4—5 A. Dacă mecanismul este prevăzut cu frână pentru rotor, cuplul acesteia se reglează la 2,5—8 kgf – cm.

Cuplarea elicoidală se face lin, lagărele nu sunt solicitate și alimentarea nu se face prin șocuri. Pinionul se deplasează la un cuplu de 0,6—1,6 kgf m. Puterea motoarelor electrice de pornire este de 0,4—4 CP.

2.6 PARTICULARITĂȚI ALE MECANISMULUI DE CUPLARE

Construcția roților dintate de la pinion și coroana volantului

Profilul dinților este corectat prin mărimea înălțimii vârfului de dinte și micșorării înălțimii bazei dintelui la pinion cu 1 mm, și invers la coroana dințată a volantului. Uneori se fac corectări neegale sau numai corectarea pinionului. Pinioanele pot avea dinți de înălțime normală sau dinți cu înălțime mai mica, la care dimensiunile corespund la doua module : pasul angrenării corespunde modulului mare, iar dimensiunile radiale corespund modulului mic. Corectarea profilului se face în acelasi mod. Pinioanele sunt construite astfel încât să reziste la șoc, uzura fiid mică.

Construcțiile europene au modulul 2,5, 3 și 3,5, unghiul de angrenare 15 grade și corecția de 1mm. Construcțiile americane au modulul de 4,233 (pitch 6/8), 3,175 (pitch 8/10), 2,45 (pitch 10/12) și 2,12 (pitch 12/14), cu unghiul de angrenare 20 grade și corecția de 1- 1,3 mm.

Pentru volant se utilizeaza oțel laminat (0,6 %C) cu duritatea de 195-230 HB, când pinionul este din oțel tare.

Pentru a evita știrbirea și înconvoierea axelor datorită murdăriei dintre dinți, care pot bloca angrenajul, distanța dintre diametrele primitive se mărește cu 2 mm (deși uzura este mai mare, motorul electric funcționează foarte scurt timp). În acest mod apare un joc lateral de 0,3-0,9 mm. Marginile dinților se teșesc, în partea în care se angrenează cu 30-45 grade sau se curbează pentru a ușura cuplarea (la cuplarea electromagnetică dinții nu se teșesc). Sensul de teșire trebuie să corespundă sensului de rotație, astfel că la volant este în față , în raport cu sensul de rotație al motorului electric, iar la pinion, invers.

2.7 CARACTERISTICILE CUPLĂRII

Randamentul motorului electric de pornire este cuprins între 0,4 și 0,6 astfel că pentru 1 CP putere utilă, bateria de acumulatoare furnizează circa 1 500 W. Randamentul este optim numai la anumite turații, nu și la cuplul util maxim, cerut de pornire. Punctul de pornire trebuie ales la un cuplu mai mic decât cel maxim, la o valoare aproximativ egală cu 2/3 din valoarea curentului de scurtcircuit. La scurtcircuit, motoarele electrice de pornire consumă aproape 3000 W pentru fiecare cal-putere din puterea lor nominală, astfel că la pornire (pentru 12 V) se consumă un curent de scurtcircuit egal cu 3 000 : 12 = 250 A ; rezistența întregului circuit (cuprinzând și pe cea a bateriei de acumulatoare, a conductoarelor, a înfășurărilor, a periilor și a contactelor) nu trebuie să fie mai mare decât U:Isc = 12V : 250 A = 0,048 în cazul puterii utile de 1 CP. Desigur că la puteri mai mari, rezistența totală trebuie să fie mai mică. Din această cauză, circuitul de alimentare al motorului electric de pornire trebuie să fie bine dimensionat și păstrat în stare perfectă, pentru ca să nu apară rezistențe în plus, la contacte murdare sau slab strânse, conductoare de secțiune necorespunzătoare, baterii de acumulatoare cu rezistență internă mare, perii slab apăsate pe colector sau de dimensiuni prea mici etc.

La puteri mari și tensiuni nominale mici rezultă secțiuni de conductoare foarte mari. Astfel, un motor electric de pornire de 4 CP și 6 V consumă la pornire 4 V x 3 000 A = 12 000 W, cu un curent de scurtcircuit Isc = 12 000 W : 6 V = 2 000 A și o rezistență totală a circuitului mai mică de Rt = 6 V : 2 000 A = 0,003 . Secțiunea conductorului cu lungimea de 1,5—2 m trebuie să fie peste 200 mm2, ceea ce este foarte neeconomic. Același motor electric de pornire, funcționând la 24 V, consumă la pornire aceeași putere, dar curentul de scurtcircuit este mai mic,Isc = 12 000 W : 24 V = 500 A și rezistența totală a circuitului poate fi de 16 ori mai mare (Ri = 24 V : 500 A= 0,048 ), micșorând în mod corespunzător secțiunea conductoarelor de legătură.

2.8 MONTAJE PENTRU PUTERI MARI

Două motoare electrice de pornire funcționând în paralel

– se folosesc la pornirea motoarelor Diesel puternice. Cuplarea este de tip electromagnetic. Mecanismul de comandă este format din mai multe contactoare electromagnetice, care cuplează inițial un motor electric în prima treaptă de pornire, apoi pe al doilea în prima treaptă și numai după aceea permit pornirea în același timp a ambelor motoare electrice, în cea de a doua treaptă. Mecanismele de cuplare care lucrează în două părți opuse ale coroanei dințate a volantului pot dezvolta un cuplu de pornire mai mare, fără pericol de distrugere sau rupere a roților dințate sau a arborelui.

Motorul electric de pornire alimentat de la două baterii de acu-
mulatoare

– se folosește în cazul motoarelor electrice de mare putere alimentate cu tensiunea de 24 V. Numai de pornire, cu ajutorul unui comutator serie-pa ralel, se alimentează motorul electric cu cele doua baterii în serie.

Demaroarele cu inerție sau cu electroinerție

– se folosesc în cazul motoarelor de automobile de puteri mari, care necesită pentru pornire demaroare mai puternice, de circa 15 CP. Aceasta ar necesita, pe lângă un motor electric și o baterie de acumulatoare foarte mare, și un generator care să-i asigure încărcarea normală. De aceea se folosește demarorul cu inerție antrenat cu mâna sau demarorul cu electroinerție antrenat de un motor electric de putere mult mai mică.

El are un volant mare, care este rotit printr-un sistem de roți dințate demultiplicatoare, timp de 10—20 s. Când volantul ajunge la turația de 12 000—17 000 rot/min. se cuplează cu ajutorul unei manivele, astfel că într-un timp de 1—2 s cedează toată energia pe care a acumulat-o în 10—20 s. În acest mod, un motor electric de putere mai mică, funcționând mai mult timp, poate porni motoare foarte mari. Pornirea manuală este grea, deoarece necesită efort mare.

2.9 INSTALATIA DE PORNIRE A MOTORULUI CE ECHIPEAZA MLI-84

Instalația de pornire electrica a motorului anexa 4 are rolul :

de a învârti arborele cotit al motorului cu turația minimă necesară pornirii (150-200 rot/min)

de a proteja împotriva suprasolicitărilor bateriile de acumulatoare

de a nu permite acționarea instalației când motorul funcționează

2.10 ELECTROMOTORUL DE PORNIRE (DEMARORUL)AL MLI-84

-este de tipul cu deplasarea axială a rotorului (Uv =24 V, P == 9 kW) și se compune din electromotorul propriu-zis, mecanismul electromagnetic de anclașare, mecanismul electromagnetic de cuplare, mecanismul de blocare a axului pinionului față de axul rotorului, de tip ambreiaj.

FIG2. 9 Schema electromotorului de pornire

d1-releu de anclasare; d2-releu de cuplare; c-clichet; Im-înfășurare de menținere;Is-înfășurare serie;Ex-înfășurări de excitație;30-borna alimentare

31-borna masă; 48-borna de comanda a temporizarii;50-borna comanda pornire

Functionarea demarorului MLI-84

Borna 30 are alimentare permanentă ; la comanda de pornire, prin borna 50, se alimentează electromagneții dl și d2d ; dl închide contactele dl', dl" și alimentează d2s , contactul di" rămâne deschis fiind blocat de clichetul c ;d2d deplasează axial axul cu pinionul de cuplare spre coroana roții volante ; prin contactele di' și di" se alimentează înfășurarea serie IS și înfășurarea de menținere IM ; câmpul magnetic creat de ls și lM deplasează axial rotorul electromotorului simultan cu o rotire ușoară creată de curentul care trece din IS, prin bobinele rotorului. Dacă pinionul a cuplat direct pe coroana roții volante se acționează clichetul c și se închide contactul di'" ; prin di"' se alimentează înfășurările de excitație Ex, serie cu înfășurările rotorului și borna 48 ; electromotorul dezvoltă puterea și turația necesară pentru blocarea ambreiajului și rotirea arborelui cotit al motorului, iar prin borna 40 se dă comanda la R.B.R.P.-1 pentru temporizarea de 30" între două porniri succesive.

2.11 RELEUL DE BLOCARE ȘI REPETARE A PORNIRII RBRP-1

Este amplasat în camera de conducere, pe podea, în partea din fața lângă peretele despărțitor. Se compune dintr-un montaj electronic și un releu electromagnetic cu contact deschis. Montajul electronic are rolul de a temporiza (30 sec) comanda releului electromagnetic între două acționări succesive ale electromotorului de pornire și de a bloca comanda releului electromagnetic când generatorul debitează o tensiune mai mare de 15 V.

Schema releului de blocare si repetare a pornirii se găsește în anexa 5.

2.12 FUNCȚIONAREA INSTALAȚIEI DE PORNIRE

Prin apăsarea butonului B.22 (DEMAROR pe tabloul de bord) electromotorul primește comanda de cuplare și anclasare de la RBRP-1. Dacă pinionul cuplează pe coroana roții volante se închide circuitul de excitatie, electromotorul învârte arborele cotit și borna 48, dă semnalul la RBRP-1 pentru temporizare. În cazul în care motorul nu a pornit,o noua acționare pentru pornire se poate face după 30 sec.

Dacă pornirea motorului, generatorul debitează curent și prin redresare RBRP-1 primește comanda de blocare a instalației de pornire, protejând electromotorul împotriva unei cuplari accidentale. În cazul folosirii unei surse de energie din exterior,instalația funcționează la fel.

Condiții de exploatare. Pornirea electrica a motorului se face după realizarea preungerii,iar în condiții de temperaturi scăzute se face preîncălzirea motorului la 40-50 C (corespunzător cu 75-80 C, temperatura lichidului de răcire din preîncalzitor). Se admit 4 acționări consecutive, cu o durata de maxim 10 secunde și la intervale de 30 sec. După efectuarea celor 4 încercări se face o pauză de 10 min, necesare răcirii electromotorului.

2.13 ELECTROMOTORUL DE PORNIRE (DEMARORUL) AL MOTORULUI CE ECHIPEAZA TANCUL T-55 ȘI TR-85

Demarorul electric ST-16 M este destinat pentru rotirea arborelui cotit al motorului, la pornirea acestuia. Demarorul electric reprezintă un electromotor de c.c cu excitație în serie, calculat pentru o funcționare de scurtă durată.

Demarorul este prevăzut cu un mecanism special de cuplare și cu releul RST-15A care la pornirea motorului, angrenează prin intermediul unei pârghii, pinionl demarorului cu coroana dințată o a tamburului de comanda al ambreajului special. Releul mecanismului de cuplare RST-15A este fixat direct pe carcasa demarorului și constituie o parte inseparabila a demarorului.

Demarorul se conectează de la distantă cu ajutorul butonului de pornire KS-31 dipus pe tabloul de bord.

Demarorul se compune din următoarele parți principale: carcasa 1, rotorul, capacele 9 si 34, colectorul 8, mecanismul de cuplare și releul de cuplare. Secțiunea demarorului se găsește în anexa 6.

Carcasa este executată dintr-un tub de oțel. În interiorul carcasei sunt fixați cu ajutorul unor șuruburi 3 patru poli, 2 pe care sunt dispuse bobinele înfășurării 4 de excitație, executate din conductori de cupru. Bobinele sunt legate doua câte două.

Rotorul demarorului se compune dintr-un miz de fier 5 constituit din tole de oțel electrotehnic cu o înfășurare 7. El este presat pe un ax 6. Înfășurarea este introdusă în crestăturile dispuse pe circumferința miezului.

Colectorul compus din lamele de cupru asamblate pe o bucsa de oțel și strânse cu ajutorul unor conuri; este presat pe un ax comun cu rotorul. Lamelele colectorului sunt izolate cu micanită una față de alta și de axul motorului. La lamelele colectorului sunt lipite capetele secțiunilor înfășurării rotorului.

Capacul 9 dinspre colector este turnat din aliaj de aluminiu. În el este presat un rulment cu bile 10 care constituie reazemul axului rotorului. Rulmentul cu bile se închide cu un capac de protecție 11. În capac se fixează o placa suport 13 cu patru portperii având fiecare câte doua perii. Portperiile pozitive sunt izolate de capac.

Capacul 34 dinspre mecanismul de cuplare este din fontă. În el sunt presați doi rulmenți sferici cu doua rânduri de bile 35 care constituie cel de-al doilea reazem al axului rotorului. Împreuna cu capacul este turnat un racord metalic având un orificiu pătrat pentru trecerea sistemului de pârghii 28 sistemului de pârghii.

Ambele capace se fixează la carcasa demarorului cu ajutorul a patru prezoane de strângere, care se introduc dinspre capacul 9.

Mecanismul de cuplare cu sistemul de pârghii se compune din pinionul 36 cu axul 38, piulița de antrenare 33 cu rulmentul cu bile și pârghia 28 cu cârligul 27 și cercelul 25. Piulița de antrenare este prevăzută cu o proeminență pentru fixarea rulmentului cu bile. Prin filetul interior piulița de antrenare este îmbinată cu axul 6 al rotorului. In interiorul axului 38 se găsește axul-tampon 37. Construcția mecanismului de cuplare asigura pe timpul cuplării demarorului o mișcare combinata de translație si de rotație a pinionului demarorului pentru angrenarea lina si in bune conditii a acesteia cu coroana dințată a tamburului de comanda al ambreajului principal.

Releul mecanismului de cuplare RST-15A servește pentru comanda mecanismului de cuplare a demarorului si pentru conectarea demarorului cu putere totala pentru angrenarea pinionului acestuia cu coroana dințata. Releul mecanismului de cuplare se compune dintr-un electromagnet cu înfășurările în serie (groasă) și în paralel (subțire) 21, tija 17 cu contactele mobile, arcul reductor 18, capacul cu contactele fixe și bornele de ieșire. Circuitul magnetic al releului cuprinde 😮 carcasa 20, un miez de otel 22 și armătura mobila 24. Înfășurările releului sunt bobinate pe o bobina cilindrică executată din alamă subțire care este introdusă pe miezul releului.

2.14 FUNCȚIONAREA DEMARORULUI

La apăsare pe butonul demarorului curentul trece de la bateriile de acumulatoare în înfășurările mecanismului de cuplare (înfășurare în paralel Pr și în serie Ps ) și înfășurările demarorului. Datorită trecerii curentului prin înfășurările releului mecanismului de cuplare, armătura mobila a releului este atrasă și rotește pârghia 28. Acesta rotindu-se în jurul axei sale deplasează piulița de antrenare 33 și împreuna cu acesta axul spre coroana dințată a tamburului de comandă al ambreajului principal cu pinionul 36. Axul cu pinion mișcându-se pe filetul fără sfârșit al axului rotorului capătă de asemenea o mișcare de rotație. Totalitatea mișcărilor de translație și de rotație ale pinionului demarorului asigură angrenarea lină cu coroana dințată a tamburului de comanda al ambreajului principal. Dacă însă pinionul se va sprijini cu partea sa frontală în dinții coroanei și mișcarea se va opri, atunci piulița de antrenare 33 continuând să se deplaseze datorită presării arcului-tampon 37, cu proeminențele sale care intră în tăieturile axului pinionului va roti pinionul până când dintele va coincide cu golul coroanei dințate .

De îndată ce pinionul demarorului va începe să se angreneze cu coroana dințată a tamburului de comandă, releul va deplasa tija 17 împreună cu contactele mobile spre contactele fixe, comprimând arcul readucător. La sfârșitul cursei armăturile mobile a releului, pinionul demarorului se angrenează cu coroana dințată a tamburului pe toata lungimea dintelui iar contactele se închid. În acest timp demarorul se conectează la circuitul tensiunii totale a bateriilor de acumulatoare, dezvoltând cuplul motor complet.

Curentul ce trece prin înfășurarea în paralel a releului va crea un flux magnetic care menține armatura mobila a releului în poziția atrasă. La începutul rotirii rotorului demarolului axul continuă să se deplaseze pe filet până când, se va opri în piulița de oprire aflată la capătul axului. În acest timp axul va roti la un unghi oarecare piulița de antrenare față de axul rotorului, datorită cărui fapt piulița de antrenare se va deplasa de asemenea de-a lungul axului și va roti suplimentar pârghia 28 a mecanismului de cuplare. Pârghia 28 apăsând pe știftul 29 cârligului, scoate cârligul de antrenare cu știftul 26 cercelului. Știftul cercelului sub acțiunea arcului propriu se depărtează în sus și prin aceasta va asigura scoaterea din antrenare a pârghiei și cercelului releului mecanismului de cuplare, iar mecanismul de cuplare va căpăta posibilitatea să revină în poziția inițială, indiferent de poziția armaturii mobile a releului.

După pornirea motorului pinionului 36 devine din pinion de comandă, pinion comandat și este rotit de coroana dințata a tamburului ambreajului principal, cu o viteza mai mare decât axul rotorului demarorului. Datorita acestui fapt, acesta se deșurubează pe filetul axului și iese din angrenare cu coroana dințată.

Dacă după pornirea motorului ( după ce pinionul a fost scos din angrenare )butonul demarorului este menținut apăsat, armatura mobila 24 a releului se va găsi în poziția atrasă, contactele închise și rotorul demarorului se va roti in gol. La deconectarea butonului demarorului armătura mobila a releului revine în poziția inițială asigurând prin aceasta deschiderea contactelor releului, iar cercelul 25 se angrenează prin intermediul știftului 26, cu cârligul 27. Astfel, demarorul este din nou gata pentru pornirea motorului.

2.15 DEFECȚIUNI, CAUZE ȘI MOD DE REMEDIERE

În timpul exploatării, echipamentul de pornire al motoarelor pot să prezinte următoarele defecțiuni mai importante: demarorul nu funcționează sau nu dezvoltă turația necesară, releul de cuplare se conectează sau se deconectează periodic, pinionul de antrenare se înțepenește în coroana dințată a volantului și are loc griparea sau patinarea bucșei filetate a mecanismului cu roată liberă.

Demarorul nu funcționează sau nu dezvoltă turația normală datorită: descărcării puternice a bateriei de acumulatoare, a unui contact imperfect între capetele conductoarelor și clemele releului de cuplare și cu bornele bateriei, uzurii mari sau gripării periilor în suporturi, slăbirii arcurilor, îmbinării cu ulei, arderii sau uzurii puternice a colectorului, arderii contactelor releului de cuplare sau a releului suplimentar, ruperii înfășurării de tracțiune, gripăm axului indusului în rulmenți etc.

Periile uzate mai mult decât 1/1 din lungimea lor se înlocuiesc. Păsuirea periilor, măsurarea forței lor de apăsare (1,200—1,500 daN) și curățirea colectorului se efectuează ca și la generatorul de curent. Arcurile slabe ale portperiilor se înlocuiesc. Trebuie reamintit faptul că, că șî la generator, o forță prea mare de apăsare accelerează uzura periilor și a colectorului, în timp ce o forță prea mică contribuie la arderea lor. Contactele oxidate ale releului de cuplare și ale celui suplimentar se curăță cu atenție. Griparea axului indusului în lagăre se poate constata ridicând toate periile și rotind axul cu mâna.

Conectarea și deconectarea periodică spontană a releului de cuplare se produce în cazul unei descărcări puternice a bateriei de acumulatoare sau datorită deteriorării înfășurării de reținere.

Cauzele care pot să producă înțepenirea pinionului demarorului în coroana dințată a volantului pot fi:

îndoirea axului indusului;

devierea axei demarorului datorită unei fixări necorespunzătoare a acestuia pe carterul volantului;

murdărirea puternică a canalelor axului indusului (înfundarea lor) ;

ruperea arcului de rapel al mecanismului de acționare.

Dacă pinionul starterului s-a înțepenit în coroana dințată a volantului, atunci datorită încălzirii puternice a cuplajului cu roată libera poate să se producă griparea rolelor și chiar ruperea electromotorului. În cazul înțepenirii pinionului de cuplare, demarorul se demontează pentru a se înlătura cauza defecțiunii. Griparea mufei tip roata liberă poate să se producă de asemenea ca urmare a îmbâcsirii cu impurități și unsoare, iar patinarea poate avea loc ca urmare a uzurii rolelor sau a gripării știfturilor de reazem.

Demarorul la care mufa tip roata liberă patinează nu poate antrena arborele cotit al motorului la pornire.

În ceea ce privește întreținerea demarorului, modul de deservire tehnică este același ca la generatorul de curent la care se adaugă următoarele lucrări:

verificarea danturii pinionului de cuplare și ungerea cu vaselină consistentă;

verificarea și ungerea axului filetat al indusului;

verificarea releelor, a contactelor și conexiunilor acestora.

Trebuie menționat faptul că numărul de porniri care se poate realiza de o baterie de acumulatoare este limitat. Solicitările mari la care este supusă bateria la pornirea motorului determină anumite reguli asupra modului cum trebuie efectuate aceste porniri în timpul exploatării. Astfel, nu este permis sa se efectueze multe porniri repetate și de prea lungă durată, deoarece bateria de acumulatoare se epuizează și uneori chiar se deteriorează. După 2—3 porniri efectuate cu o durată maximă de 5s, trebuie să se facă pauze de 5—10 min pentru ca bateria să-și revină. Dacă este nevoie, se vor lua masuri de pregătire a motorului (verificarea instalației de alimentare, reglarea instalației de aprindere etc.) după care se repeță pornirile de 2—3 ori. Numărul maxim de porniri pe care poate să-l asigure o baterie ajunge la temperaturi normale (vara) la 14 — 16 porniri (efectuate cu pauze la fiecare 2—3 porniri) după care bateria trebuie dată imediat la încărcare.

2.16 DIAGNOSTICAREA DEMAROARELOR

Demarorul este cel mai important consumator de energie electrică de pe automobil. Starea sa se poate stabili în mod complet prin demontarea de pe automobil și executarea verificărilor pe un stand special. În aceste condiții se determină caracteristicile demarorului

FIG 2.10 Schema caracteristicilor demarorului

sau mai exact valorile mărimilor particulare ale acestora, și anume intensitatea curentului în gol I9, intensitatea maximă a curentului de scurtcircuit Imax și cuplul maxim Mmax sau puterea maximă Pmax a demarorului.

Pe automobil este, firește, imposibil să se determine caracteristicile demarorului, neputându-se realiza, de pildă, mersul în gol, iar puterea sau cuplul nu pot fi măsurate când demarolul este montat la motorul automobilului.

Diagnosticarea demarorului fără demontare este totuși posibilă. Într-adevăr, examinând caracteristicile acestuia se observă că intensitatea curentului consumat de el depinde strict de valoarea cuplului necesar pentru rotirea motorului. Prin urmare, pe baza corelației arătate, măsurarea intensității curentului poate da indicații despre cuplul demarorului.

Dacă bateria și demarorul sunt în stare bună iar la temperatura ambiantă normală turația demarorului este redusă, se impune măsurarea valorii intensității curentului de regim, care este definitorie pentru diagnosticare. Astfel, intensitatea mare a curentului este efectul unui scurtcircuit al înfășurării. Intensitatea redusă, produsă în general datorită unei rezistențe interne mari, arată deteriorări la nivelul colectorului sau al periilor. Diagnosticul este corect numai atunci când la bornele motorului electric de pornire (fig2.10) se instalează valoarea tensiunii care depășește mărimile menționate mai înainte: 9 V pentru instalația de 12 V și respectiv 4,5 V la bateriile de 6 V. sau 18 V la bateriile de 24 V.

Valoarea intensității curentului consumat de motorul electric de pornire nu poate fi determinată direct din cauza imposibilității de a conecta șuntul ampermetrului în circuit. Există posibilitatea determinării indirecte prin folosirea reostatului ce a servit la determinarea capacității de pornire a bateriei de acumulatoare, precum și a ampermetrului și voltmetrului din instalație. Se recomandă ca suprafețele de contact, la conectarea conductoarelor reostatului cu bornele bateriei de acumulatoare, să fie cât mai mari posibile. La instalația de 24 V se mai recomandă folosirea a 2—4 baterii în serie.

O problemă deosebit de importantă apare atunci când se constată o foarte mare cădere de tensiune. Această situație este urmarea unor defecțiuni ca : starea necorespunzătoare a bornelor, arderea contactelor întrerupătorului sau mărirea rezistenței conductorului motorului electric. Reducerea care rezultă a tensiunii la bornele acestuia din urmă are drept efect o micșorate considerabilă a puterii demarorului electric, într-un caz ca cel descris, este necesar să se măsoare căderea de tensiune la fiecare element de conectare. Se măsoară (fig2.10 ) căderea de tensiune în următoarele locuri: bornele bateriei de acumulatoare Ut, conducătorul de masă a acesteia Um, între contactele releului de pornire Uj, și în conductorul motorului electric. Valorile măsurate ale căderilor de tensiune nu trebuie sa depășească o zecime de volt (0,1 V) pentru bateriile de 6 V pentru bateriile de 12 V și 24 V. Valoarea căderii de tensiune Ub la bornele bateriei de acumulatoare este necesar a fi măsurat mai ales pentru a verifica starea bornelor bateriei și a papucilor conductoarelor.

Fig2.11Schema măsurării căderii de tensiune

Fig 2.12 Schema diferențelor de tensiune

2.17 PRINCIPALELE CARACTERISTICI ALE MAȘINILOR ELECTRICE AMPLIFICATOARE (MEA)

Mașinile electrice amplificatoare (MEA), în prezent deosebit de folosite în instalațiile de reglaj automat ca elemente de amplificare, sunt caracterizate prin capacitatea lor de a amplifica – în baza unei puteri mecanice primite la arbore -o putere electrică redusă. Puterea electrică amplificată este cedată de regulă unui element de acționare din instalația respectivă.

Puterea electrică redusă, care urmează să fie amplificată de KSA, este preluată prin așa-numitul circuit (în cazul general circuite) de comandă sau de intrare; puterea electrică amplificată este transmisă de către MEA prin circuitul ei de lucru sau de ieșire.

Mărimile electrice (tensiune, curent, putere) care se referă la partea de comandă a MEA poartă numele de mărimi de comandă sau de intrare, iar cele care se referă la partea de ieșire – mărimi de lucru sau de ieșire.

Mașinile electrice amplificatoare nu sunt singurele elemente amplificatoare ce se folosesc în instalațiile de reglaj automat. În acest scop sunt utilizate și amplificatoarele electronice și ionice (cu tiratroane), amplificatoarele cu semiconductoare, magnetice, pneumatice și hidraulice.

Mașinile electrice amplificatoare prezintă însă o serie de avantaje în raport cu celelalte tipuri de amplificatoare, uneori importante, ceea ce a condus la situația existentă în prezent, și anume că MEA constituie elemente aproape nelipsite din componența sistemelor de reglaj automat folosite în industrie. Dintre avantajele MEA, principalele sunt :

construcția lor robustă și necesitatea unor.cheltuieli de întreținere mai mici (de exemplu,în comparație cu amplificatoarele electronice)

sensibilitatea mai redusă la variațiile bruște ale tensiunii de alimentare a motorului de antrenare (datorită inerției maselor în rotație) ;

c)posibilitatea de a funcționa in regim de recuperare de energie ;

posibilitatea de a se realiza unități cu puteri de ieșire mari etc;

În prezent, în instalațiile industriale de reglaj automat se folosesc următoarele tipuri de MEA:

1)generatoare de c.c. cu excitație separată sau grupuri de astfel de mașini, montate în cascadă;

2)mașini amplificatoare cu câmp transversal (amplidina, magniconul) ;

3)mașini amplificatoare cu autoexcitație acordată (totrolul, regulexul);

4)mașini amplificatoare cu câmp longitudinal (magnavoltul cu două și trei etaje);

5)mașini amplificatoare transformatoare (autodina).

Având rolul de a amplifica puterea electrică redusă primită pe partea de comandă, o mărime care caracterizează MEA este raportul dintre puterea de ieșire (da lucru) și puterea de intrare (de comandă). Acest raport, la funcționarea în regim staționar a MEA, poartă numele de factor de amplificare statică a puterii. În cazul MEA celei mai simple, generatorul de c.c. cu excitație separată, factorul de amplificare statică a puterii este reprezentat deci de puterea cedată la perii raportată la puterea de excitație (înfășurarea de excitație fiind,în regim de MEA, înfășurarea de comandă).

Acest raport, la funcționarea în regim stationar a MEA, poarta numele de factor de amplificare statică a puterii. În cazul MEA celei mai simple, generatorul de c.c cu excitație separată, factorul de amplificare statica a puterii este reprezentat deci de puterea cedată la perii raportată la puterea de excitație ( înfășurarea de excitație fiind, în regim de MEA, înfășurare de comandă ).

Analog, se definesc drept factori de amplificare statică a tensiunii, respectiv a curentului, raportul între mărimi le respective de ieșire și intrare, la funcționarea MEA în regim staționar. Evident că factorul de amplificare statică a puterii kp se poate exprima ca produs al factorilor de amplificare statici ai tensiunii ku și curentului ki :

Kp = ku ki

Pentru a determina parametrii de care depinde valoarea lui kp și a trage concluzii privind modul în care trebuie dimensionate MEA pentru a se obține un factor de amplificare statică a puterii mare, voi deduce, în ceea ce urmează, expresia analitică a lui kp. Pentru simplificare, vom considera cazul generatorului de c.c. cu excitație separată (fig.11).

.

Fig 2.13 Generatorul de c.c cu excitație separată ca MEA

Pentru o astfel de MEA, expresia factorului de amplificare statica a puterii este :

În care p, n, N,…..au semnificații obișnuite, Re reprezintă rezistența circuitului de excitație ( în caz de comanda ), iar Ill este curentul în circuitul de lucru.

Însă vom nota cu Fe t.m.m de excitație corespunzătoare tuturor polilor mașinii obținem :

( 1 )

În care Ne reprezintă numărul de spire al înfășurării de excitație

După cum arata relația ( 1 ) pentru ca mașina de c.c cu excitație separată să prezinte un factor de amplificare statica mare, ea trebuie dimensionată astfel încât :

dimensiunile geometrice ale mașinii (li si ), și în special pasul polar, să fie cât mai mari

solicitarea electrică a rotorului (încărcarea liniară A.) să fie cât mai ridicată;

t.m.m. de excitație Fe să fie cât mai redusă, ceea ce este echivalent cu a spune că solicitările magnetice ale miezului mașinii trebuie să fie cât mai mici, iar întrefierul cât mai redus (această concluzie rezultă explicit din expresia lui kp)

4) înfășurarea de excitație să prezinte un număr de spire cât mai mare;

această înfășurare să aibă o rezistență cât mai redusă, ceea ce în condițiile unui număr de spire Ne mare conduce la solicitări electrice (densitate de curent) mici în stator.

Conform relației (1 ), mașina prezintă un factor de amplificare statică cu atât mai mare cu cât turația mașinii este mai ridicată.

Toate concluziile de mai sus, rezultate pentru cazul MEA reprezentate de generatorul de c.c. cu excitație separată, rămân valabile în majoritate și pentru celelalte tipuri de MEA.

Factorul de amplificare statică a puterii nu este însă suficient pentru a caracteriza calitățile unei MEA. Având în vedere că în schemele de reglaj automat este de o deosebită importanță iuțeala cu care se execută diferitele comenzi,MEA trebuie să aibă și capacitatea de a reacționa cât mai rapid la primirea unei comenzi la circuitul de intrare, adică trebuie să prezinte o "viteză de răspuns" cât mai mare.

Deoarece viteza de răspuns este determinată de inerția electromagnetică a mașinii, este suficient să se analizeze expresia constanței de timp a mașinii considerate: condițiile ca viteza de răspuns să fie mare sunt identice cu cele care trebuie impuse în vederea realizării unei constante de timp mici.

Ca și anterior, analiza expresiei constantei de timp se face, pentru simplificare, pentru cazul mașinii de c.c. cu excitație separată, și anume la funcționarea ei ca generator în regimul particular de mers în gol. în acest caz, intervine numai constanta de timp a înfășurării de excitație; neglijând dispersia, expresia constantei de timp Te se poate scrie succesiv:

Se observă condițiile pentru objinerea unei constante de timp cât mai mici sunt în contradicție cu cele care se impun în vederea realizării unui factor de amplificare statică a puterii de valoare ridicată: Te este cu atât nai redusă cu cât dimensiunile geometrice ale mașinii și numărul de spire al înfășurării statorice sunt mai mici și cu cât întrefierul și solicitările magnetice sunt mai mari. Această situație se menține, în general, și la funcționarea în sarcină, respectiv și la alte tipuri de MEA.

Asupra vitezei de răspuns a MEA, o influență însemnată o au și curenții turbionari care iau naștere în miezul magnetic în perioadele tranzitorii, determinate de variațiile curentului de intrare. Acești curenți tind să mențină starea magnetică anterioară a mașinii și determină inducerea în înfășurarea de comandă a unor t.e.m. care vor întârzia procesul de stabilire a curentului de intrare, conducând astfel la prelungirea procesului tranzitoriu.

În vederea reducerii efectelor curenților turbionari simțiți, întreg sistemul magnetic al mașinilor destinate să funcționeze ca MEA; poli, jugul statoric, rotor se execută din tole de oțel electrotehnic izolate.

Un ultim aspect privind construcția MEA se referă la saturația circuitului magnetic al acestor mașini și la ciclul de istereză ce caracterizează materialul din care acesta este executat. Saturația circuitului magnetic are drept efect abaterea caracteristicii intrare-ieșire de la liniaritate și limitarea capacității de amplificare a semnalelor; fenomenul de istereză determină tensiuni de ieșire diferite, după cum curentul de intrare se stabilește prin creșterea sau reducerea lui. Pentru a asigura o funcționare corespunzătoare a MEA este deci necesară dimensionarea lor astfel încât gradul de saturație să fie redus, respectiv confecționarea miezului din tole caracterizate prin ciclu de istereză cât mai îngust.

Mașinile de c.c. cu excitație separată, chiar și în cazul că sunt construite ținând seama de concluziile de mai sus, nu reușesc să lucreze cu factori de amplificare statică a puterii mai mari de kp = loo 2oo. Se poate realiza un factor de amplificare statică mai mare, prin legarea în cascadă a două-trei astfel de mașini (grup de mașini amplificatoare în două sau trei etaje), însă această soluție este însoțită de micșorarea vitezei de răspuns, numărul mare de înfășurări care intervin conducând la creșterea constanței de timp echivalente a grupului.

Din acest motiv, mașinile de c.c. cu excitație separată sunt folosite în prezent mai rar în calitate de MEA în această calitate se utilizează amplidinile, mașinile cu autoexcitație acordată etc, mașini de construcție specială, care prezintă calități mult superioare.

2.18 AMPLIDINA CE ECHIPEAZĂ TANCUL T-55 ȘI TR-85

Amplidina EMU este o mașină electrică amplificatoare. Ea servește pentru amplificarea semnalului electric, care vine de la amplificatorul vibrator, până la valoarea necesară pentru funcționarea electromotorului de rotire a turelei.

Amplidina este instalată în față în partea stângă a turelei lângă mecanismul de rotire și se fixează cu ajutorul colierelor pe un suport metalic special.

Amplidina EMU-5 PMB (fig.12) se compune dintr-un electromotor de transmisie și un generator de curent continuu de o construcție specială, montate într-un corp pe arborele comun.

Fig 13 Amplidina EMU-5 PMB

1-corp 2-indusul 3- colectorul 4si 14-scut portlagare

5 si 8-prize 6-rezistența compensatiei 7-cutia 9 indusul 11-ventilatorul

12-arbore

Corpul este confecționat dintr-un țub de oțel, în care este dispus statorul amplidinei cu înfășurările. Pe corp se fixează miezurile polilor electromotorului de transmisie cu înfășurările de excitație și scuturile 4 și ale lagărelor. Aceste scuturi au rol de reazeme pentru lagărele în care se rotește arborele. Răcirea amplidinei se realizează de către ventilatorul 11. Generatorul amplidinei prezintă o particularitate constructivă care constă în aceea că are două perechi de perii, din care o pereche este scurtcircuitată prin înfășurarea transversală de foarte mică rezistență. Statorul amplidinei este confecționat din tole de tablă de oțel electrotehnic. Forma tolei de oțel a statorului amplidinei este arătată în fig2.14

FIG2.14 Schema dispunerii înfășurarilor pe statorul amplidinei

1-tola de otel a statorului 2-înfășurările de comanda (OU1, OU2, OU3 )

3-înfășurarea de compensație 4-înfășurările polilor suplimentari

5-înfășurarea transversala

Pe statorul amplidinei sunt dispuse :

— trei înfășurări de comandă, din care două se folosesc pentru excitația amplidinei cu polaritatea diferită și una pentru legături auxiliare inverse în transmisia electrică;

— înfășurarea de compensație, a reacției indusului, conectată în circuitul sarcinii amplidinei ;

— înfășurarea polilor suplimentari;

— înfășurarea transversală.

Indusul amplidinei este analog cu indusul unui generator obișnuit de curent continuu.

2.19 PRINCIPIUL DE FUNCȚIONARE AL AMPLIDINEI

Înfășurările de excitație ale amplidinei sunt înfășurările de comandă OUi, OU2, care se alimentează de la rețeaua de bord a tancului, prin contactele vibroamplificatorului (releului polarizat). înfășurarea de comandă creează un flux magnetic de comandă Fu, îndreptat pe axul polilor. Fluxul de comandă este foarte mic, curentul de comandă fiind de ordinul miliamperilor. La rotirea indusului în fluxul magnetic de comandă, în conductorii înfășurării indusului se induce o forță electromotoare.

Această forță electromotoare, trecând prin periile scurtcircuitate q—q, creează în înfășurarea transversală a indusului un flux magnetic mare Fq, care este îndreptat după axa transversală a mașinii. Acest flux magnetic creează în înfășurarea indusului conectată, între periile N—K, o forță electromotoare însemnată.

Polaritatea acestei forțe electromotoare depinde de sensul înfășurărilor OU1 sau OU2 prin oare trece curentul (înfășurările OU1 și OU2 sînt conectate în opoziție), iar valoarea este proporțională cu valoarea curentului din înfășurarea de comandă.

La conectarea unei sarcini la periile active N—K, prin înfășurarea indusului va trece un curent de sarcină care via provoca un flux de reacție al indusului Fm, îndreptat în sens opus față de fluxul de comandă Fu. Fluxul de reacție al indusului este mult mai mare decât fluxul de comandă și, în acest caz, tensiunea amplidinei se micșorează până la zero.

Pentru a înlătura influența sarcinii asupra fluxului de comandă, statorul amplidinei este prevăzut cu o înfășurare de compensație KO, conectată în serie în circuitul sarcinii. Înfășurarea de compensație este astfel conectată, încât fluxul magnetic creat de ea este îndreptat în sens opus fluxului de reacție al indusului. Gradul de compensare al amplidinei se poate regla prin schimbarea rezistenței BK, conectată în paralel cu înfășurarea de compensație. Pentru a îmbunătăți comutarea (micșorarea scânteierii sub periile transversale și longitudinale ale amplidinei EMU) sunt folosite înfășurările suplimentare speciale : înfășurarea transversală și înfășurarea polilor suplimentari. Amplidina EMU-5PMB asigură un coeficient mare de amplificare și o funcționare rapidă.

FIG 2.15 Schema electrică de reglare a tensiunii amplidinei

G- generator ID –electromotorul de rotire a turelei OU1, OU2, OU3-înfășurările de comandă P-înfășurarea în circuitul periilor transversale DO-înfășurarea polilor suplimentari KO-înfășurări de compensație

Coeficientul de amplificare este raportul dintre puterea dată în sarcină și puterea folosită de care înfășurarea de comandă. La amplidina coeficientul de amplificare atinge 5000-10000.În felul acesta, cu ajutorul unei puteri mici (o zecime de watt) se pot comanda puteri mari de câțiva kilowați. Funcționarea rapidă este o altă caracteristică a amplidinei, capacitatea de a schimba repede polaritatea și valoarea tensiunii odată cu apariția sau schimbarea curentului în înfășurarea de comandă.

BIBLIOGRAFIE

1.ION NOVAC, MASINI ELECTRICE SPECIALE, EDITURA DIDACTICĂ ȘI PEDAGOGICĂ , BUCUREȘTI-1967

2.MARCEL SAND, MAȘINI ELECTRICE SPECIALE VOL I,EDITURA DIDACTICĂ ȘI PEDAGOGICĂ ,BUCUREȘTI-1978

3.RAZVAN MĂGUREANU, MAȘINI ELECTRICE SPECIALE PENTRU SISTEME AUTOMATE, EDITURA TEHNICĂ, BUCUREȘTI-1980

4.DAN STOICA,MAȘINI DE CURENT CONTINUU EXCITATE CU MAGNEȚI. EDITURA TEHNICĂ, BUCUREȘTI-1978

5.ION S. GHEORGHIU & ALEXANDRU S. FRANSUA, TRATAT DE MAȘINI ELECTRICE VOL I, MAȘINI DE CURENT CONTINUU, EDITURA ACADEMIEI, BUCUREȘTI-1968

6.EUGEN BĂMBOIU, CAROL SAAL, WILIBALD SZABO, ELECTROTHNICA ȘI MAȘINI ELECTRCE,, EDITURA DIDACTICĂ ȘI PEDAGOGICĂ, BUCUREȘTI-1973

7.ION S. ANTONIU, BAZELE ELECTROTEHNICII, EDITURA DIDACTICĂ ȘI PEDAGOGICĂ,BUCUREȘTI-1974

8.MIHAI STRATULAT ,MIHAI ȘOIMAN, DAN VĂITEANU, DIAGNOSTICAREA AUTOMOBILELOR,EDITURA TEHNICĂ,

BUCUREȘTI-1967

9.Mr.ing PAPUC FLORINEL, Mr. ing. COJOCARU ION, Cpt. Ing. BUCȘĂ ALEXE, VERIFICAREA ȘI ÎNCERCAREA ECHIPAMENTULUI ELECTRIC AL AUTOVEHICOLELOR, BUCUREȘTI-1967

10.MANUAL DE CUNOASTERE ȘI EXPLOATARE A MAȘINII DE LUPTA A INFANTERIEI MLI-84, BUCUREȘTI-1994

11.MANUALUL TANCULUI T-55

12.LECTOR UNIV.ING. GHEORGHE RATIU ȘI LĂCRAMIOARA JURCĂ,SISTEME,AUTOMATIZĂRI,ACȚIONĂRI REGLABILE,EDITURA ACADEMIEI FORȚELOR TERESTRE,SIBIU-1999

ANEXA 1

Schema longitudinală și transversala a masinii de c.c

ANEXA 2

MOTOR ELECTRIC DE PORNIRE ÎN FORMA SA CEA MAI GENERALĂ

ANEXA 3

MECANISM DE CUPLARE ELECTROMAGNETIC

ANEXA 4

SCHEMA INSTALAȚIEI DE PORNIRE ELECTRICĂ A MOTORULUI

CE ECHIPEAZA MLI-84

ANEXA 5

SCHEMA RELEU DE BLOCARE SI REPETARE A PORNIRII MLI-84

L59-COLECTORUL RELEULUI, L59/1-PINUL DE ALIMENTARE, L59/2-PINUL DE PRIMIRE A COMENZII, L59/3-PINUL DE CONECTARE LA MASA, l59/4-PINUL DE COMANDA PT BLOCAREA PORNIRII, L59/5-PINUL DE PRIMIRE A COMENZII DE TEMPORIZARE, L59/6-PINUL DE TRANSMITERE A COMENZII DE PORNIRE

ANEXA 6

SECȚIUNE DEMAROR T-55

1-CARCASA 2-POLUL 3-SURUB 4-ÎNFĂȘURARE DE EXCITAȚIE 5-MIEZUL ROTORULUI 6-AXUL ROTORULUI 7-ÎNFĂȘURAREA ROTORULUI 8-COLECTORUL 9ȘI 34-OLECTORUL 10 ȘI 35-RULMENȚI 11-CAPACUL RULMENTULUI 12-BUTON DE BLOCARE 13-PLACA SUPORT 14-PERIILE 15-COLIERUL DE PROTECȚIE AL COLECTORULUI 16-CAPACUL MEC.DE CUPLARE 17-TIJA 18-ARCUL READUCATOR 19-COLIERUL DE PROTECȚIE AL RELEULUI 20-CARCASA MEC.RELEULUI DE CUPLARE 21-INFASURAREA RELEULUI 22-MIEZ 23-ARC 24-ARMĂTURA MOBOLA A RELEULUI

=== CAPITOLUL III ===

CAPITOLUL III

PARTEA APLICATIVĂ

3.1 POSIBILITĂȚI DE VARIERE A VITEZEI UNUI MOTOR ELECTRIC

Motarele de curent continuu prezintă în privința reglarii vitezei (manual sau automat) avantaje nete față de motoarele de curent alternativ, atât în privința limitelor de reglare, cât și a economicității reglării. În unele cazuri, motoarele de curent continuu sunt din acest punct de vedere de neînlocuit. Necesitatea reglării vitezei la cuplu constant este evidentă când este vorba de instalații de tracțiune electrică.

Prin urmare rezultă următoarele metode de variere a vitezei motoarelor de c.c:

1. înscrierea în circuitul motorului a unei rezistențe variabile

2. varierea tensiunii de alimentare

3. cu ajutorul unui câmp magnetic învârtitor

4. variația frecvenței primare

5. impulsuri

1. Modificarea vitezei prin înscrierea unei rezistențe variabile în circuitul rotoric prezintă un randament scăzut deoarece rezistența ramâne înserata un timp mai îndelungat în circuitul rotoric sunt pierderi mari de energie de unde rezultă și descreșterea foarte mare a randamentului.

2. Modificarea vitezei prin varierea tensiunii se poate realiza aproape fără pierderi prin micșorarea tensiunii obținute. Valoarea vitezei care se realizează prin micșorarea tensiunii este cu atât mai mică cu cât alunecarea normală a motorului este mai mare.

3. Modificarea vitezei cu ajutorul unui câmp magnetic învârtitor invers se poate realiza prin:

– cuplarea mecanică a doua motoare, în așa fel încât câmpurile lor magnetice să se rotească în sens contrar

– alimentarea asimetrică a motorului

4. Modificarea vitezei motoarelor electrice prin impulsuri

Principiile acestei metode constă în variația periodică de scurtă durată a tensiunii aplicate motorului în așa fel încât viteza să apară la o valoare medie în decursul unui ciclu de variație a parametrilor.

Valoarea medie a vitezei se poate realiza cu ajutorul unei legături potrivite între durata accelerării și decelerării motorului.

Variația parametrilor acționarii poate fi executată cu ajuturul aparatelor electrice cu acțiune rapidă ca relee și comutatoare, dar mai ales prin tiristoare. Dacă reconectările periodice se executa în timp îndelungat cu o frecvență dată și cu o legătura fixă între durata accelerării și decelerării motorului atinge o valoare medie constanta deși valoarea sa este momentan variabilă. În schimb dacă la o încărcare constanta variază durata conectării și deconectării, atunci viteza acestuia se modifică.

Motoarele de c.c utilizate pe tehnica de luptă a infanteriei oferă posibilitatea reglării în limite foarte largi a vitezei acționării mecanismelor de ochire în direcție și înălțime.

Modificarea tensiunii de comandă se poate face cu ajutorul sistemelor realizate cu tiristoare și care oferă posibilitatea alimentarii motoarelor de c.c cu o, tensiune variabilă de forma unor impulsuri periodice de înălțimea U0 și de o perioada T dată ,durata impulsului t0 și durata pauzei fiind variabile.

Fig 3.1 Schema reglării turației unui motor de c.c

O astfel de tensiune se poate realiza în principal cu ajutorul unei scheme compuse dintr-un întrerupător k care închide și deschide circuitul de excitație al unui motor de c.c cu perioada T, timpul de închidere fiind t0.

3.2 MONTAJ PENTRU BLOCAREA REPETĂRII PORNIRII

Simulare funcționare instalație pornire motor Diesel

Montajul cel voi propune ulterior reprezinta o simulare a unui dispozitiv de construcție simplă care are ca principală destinație existența blocării accidentale a demarorului după ce motorul termic este pornit și urmarește prin aceasta să protejeze demarorul și bateriile de acumulatori.

Compunere montaj:

-2 trasnsformatoare TR-1 și TR-2 cu urmatoarele caracteristici:

Ui=220V

Uo=12V

– 2 punti de diode cu rolul de a transforma curentul alternativ scos de transformator în curent continuu

-1 releu RB

-1 electromotor de c.c cu U=12V B

-2 comutatore K1și K2

-1 bec B

-1 potențiometru pentru reglarea turației motorului

Pentru a face montajul mai simplu de construit fiecare din componența lui ține locul unui dispozitiv electric aflat pe tehnica de luptă și anume:

-transformatorul 1 = bateria de acumulator

-transformatorul 2 = alternatorul

-electromotorul = demarorul

FUNCȚIONAREA MONTAJULUI

-Alimentarea montajului se realizează de la o priză cu U=220V după care se acționează comutatorul K1 care închide circuitul electromotorul și acesta pornește.Voi considera că odata pornit motorul Diesel , acesta va antrena alternatorul (transformatorul 2) care introduce la rândul sau tensiune în circuit.

Astfel plusul de la releu se închide prin bobina transformatorului 2 la minusul diodei și va realiza deschiderea circuitului electromotorului pe toată perioada funcționării transformatorului 2 (alternatorului ), deci a motorului Diesel.

Avantajele unei astfel de constructii o reprezinta eliminarea temporizării care va duce automat la creșterea vitezei de răspuns al tehnicii de lupta.

SCHEMA MONTAJULUI PENTRU BLOCAREA REPETĂRII

PORNIRII