Motor de curent continuu
Motorul de curent continuu a fost inventat în 1873 de Zénobe Gramme prin conectarea unui generator de curent continuu la un generator asemănător. Astfel, a putut observa că maşina se roteşte, realizând conversia energiei electrice absorbite de la generator.
Motorul de curent continuu are pe stator polii magnetici şi bobinele polare concentrate care creează câmpul magnetic de excitaţie. Pe axul motorului este situat un colector ce schimbă sensul curentului prin înfăşurarea rotorică astfel încât câmpul magnetic de excitaţie să exercite în permanenţă o forţă faţă de rotor.
În funcţie de modul de conectare a înfăşurării de excitaţie motoarele de curent continuu pot fi clasificate în:
- motor cu excitaţie independentă - unde înfăşurarea statorică şi înfăşurarea rotorică sunt conectate la două surse separate de tensiune
- motor cu excitaţie paralelă - unde înfăşurarea statorică şi înfăşurarea rotorică sunt legate în paralel la aceaşi sursă de tensiune
- motor cu excitaţie serie - unde înfăşurarea statorică şi înfăşurarea rotorică sunt legate în serie
- motor cu excitaţie mixtă - unde înfăşurarea statorică este divizată în două înfăşurări, una conectată în paralel şi una conectată în serie.
Înfăşurarea rotorică parcursă de curent va avea una sau mai multe perechi de poli magnetici echivalenţi. Rotorul se deplasează în câmpul magnetic de excitaţie până când polii rotorici se aliniază în dreptul polilor statorici opuşi. În acelaşi moment, colectorul schimbă sensul curenţilor rotorici astfel încât polaritatea rotorului se inversează şi rotorul va continua deplasarea până la următoarea aliniere a polilor magnetici.
Motorul electric ce curent continuu
Pentru acţionări electrice de puteri mici şi medii, sau pentru acţionări ce nu necesită câmp magnetic de excitaţie variabil, în locul înfăşurărilor statorice se folosesc magneţi permanenţi.
Turaţia motorului este proporţională cu tensiunea aplicată înfăşurării rotorice şi invers proporţională cu câmpul magnetic de excitaţie. Turaţia se reglează prin varierea tensiunii aplicată motorului până la valoarea nominală a tensiunii, iar turaţii mai mari se obţin prin slăbirea câmpului de excitaţie. Ambele metode vizează o tensiune variabilă ce poate fi obţinută folosind un generator de curent continuu (grup Ward-Leonard), prin înserierea unor rezistoare în circuit sau cu ajutorul electronicii de putere (redresoare comandate, choppere). Motor universal folosit la râşniţele de cafea
Cuplul dezvoltat de motor este direct proporţional cu curentul electric prin rotor şi cu câmpul magnetic de excitaţie. Reglarea turaţiei prin slăbire de câmp se face, aşadar, cu diminuare a cuplului dezvoltat de motor. La motoarele serie acelaşi curent străbate înfăşurarea de excitaţie şi înfăşurarea rotorică. Din această consideraţie se pot deduce două caracteristici ale motoarelor serie: pentru încărcări reduse ale motorului, cuplul acestuia depinde de pătratul curentului electric absorbit; motorul nu trebuie lăsat să funcţioneze în gol pentru că în acest caz valoarea intensităţii curentului electric absorbit este foarte redusă şi implicit câmpul de excitaţie este redus, ceea ce duce la ambalarea maşinii până la autodistrugere. Motoarele de curent continuu cu excitaţie serie se folosesc în tracţiunea electrică urbană şi feroviară (tramvaie, locomotive).
Schimbarea sensului de rotaţie se face fie prin schimbarea polarităţii tensiunii de alimentare, fie prin schimbarea sensului câmpului magnetic de excitaţie. La motorul serie, prin schimbarea polarităţii tensiunii de alimentare se realizează schimbarea sensului ambelor mărimi şi sensul de rotaţie rămâne neschimbat. Aşadar, motorul serie poate fi folosit şi la tensiune alternativă, unde polaritatea tensiunii se inversează o dată în decursul unei perioade. Un astfel de motor se numeşte motor universal şi se foloseşte în aplicaţii casnice de puteri mici şi viteze mari de rotaţie (aspirator, mixer).
Schema constructiva a motorului de c.c
.jpg){kind=link}
În general, sunt similare în constructie cu generatoarele de curent continuu. Ele pot, de fapt sa fie descrise ca generatoare care "functioneaza invers". Când curentul trece prin rotorul unui motor, este generat un câmp magnetic care genereaza o forta electromagnetica, si ca rezultat rotorul se roteste. Actiunea periilor colectoare si a placutelor colectoare este exact aceiasi ca la generator. Rotatia rotorului induce un voltaj în bobinajul rotorului. Acest voltaj indus are sens opus voltajului exterior aplicat rotorului. În timp ce motorul se roteste mai rapid, voltajul rezultat este aproape egal cu cel indus. Curentul este mic, si viteza motorului va ramâne constanta atât timp cât asupra motorului nu actioneaza nici o sarcina, sau motorul nu efectueaza alt lucru mecanic decât cel efectuat pentru învârtirea rotorului. Când asupra rotorului se aplica o sarcina, voltajul va fi redus si un curent mai mare va putea sa treaca prin rotor. Astfel, motorul este capabil sa primeasca mai mult curent de la sursa care îl alimenteaza, si astfel sa efectueze mai mult lucru mecanic. Deoarece viteza rotatiei controleaza trecerea curentului prin rotor, mecanisme speciale trebuie folosite pentru pornirea motoarelor cu curent continuu. Când rotorul se afla în repaus, el, efectiv, nu are nici o rezistenta, si daca voltajul normal este aplicat, va trece un curent mare, ceea ce ar putea avaria periile colectoare sau motorul. Mijloacele obisnuite pentru prevenirea acestor accidente este folosirea în serie a unei rezistente, la început, împreuna cu rotorul, pentru a limita curentul pâna când motorul începe sa dezvolte un curent suficient. Pe parcurs ce motorul prinde viteza, rezistenta este redusa treptat, fie manual ori automat.