|
|
|
MOTOARE ELECTRICE
Un motor electric (sau electromotor) este un dispozitiv electromecanic ce transforma energia electrica in energie mecanica. Transformarea in sens invers, a energiei mecanice in energie electrica, este realizata de un generator electric. Nu exista diferențe de principiu semnificative intre cele doua tipuri de mașini electrice, același dispozitiv putand indeplini ambele roluri in situații diferite.
Majoritatea motoarelor electrice funcționeaza pe baza forțelor electromagnetice ce acționeaza asupra unui conductor parcurs de curent electric aflat in camp magnetic. Exista insa și motoare electrostatice construite pe baza forței Coulomb și motoare piezoelectrice.
Fiind construite intr-o gama extinsa de puteri, motoarele electrice sunt folosite la foarte multe aplicații: de la motoare pentru componente electronice (hard disc, imprimanta) pana la actionari electrice de puteri foarte mari (pompe, locomotive, macarale).
Motoarele electrice pot fi clasificate dupa tipul curentului electric ce le parcurge: motoare de curent continuu și motoare de curent alternativ. In funcție de numarul fazelor curentului cu care funcționeaza, motoarele electrice pot fi motoare monofazate sau motoare polifazate (cu mai multe faze).
Funcționeaza cu curent ce nu-și schimba sensul, curent continuu. In funcție de tipul de excitație se impart in trei categorii:
Indiferent de tipul motorului, acesta este construit din doua parți componente: stator și rotor. Statorul este partea fixa a motorului, in general exterioara, ce include carcasa, bornele de alimentare, armatura feromagnetica statorica și infașurarea statorica. Rotorul este partea mobila a motorului, plasata de obicei in interior. Este format dintr-un ax și o armatura rotorica ce susține infașurarea rotorica. Intre stator și rotor exista o porțiune de aer numita intrefier ce permite mișcarea rotorului fața de stator. Grosimea intrefierului este un indicator important al performanțelor motorului.
Motorul de curent continuu a fost inventat in 1873 de Zénobe Gramme prin conectarea unui generator de curent continuu la un generator asemanator. Astfel, a putut observa ca mașina se rotește, realizand conversia energiei electrice absorbite de la generator.
Motorul de curent continuu are pe stator polii magnetici și bobinele polare concentrate care creeaza campul magnetic de excitație. Pe axul motorului este situat un colector ce schimba sensul curentului prin infașurarea rotorica astfel incat campul magnetic de excitație sa exercite in permanența o forța fața de rotor.
In funcție de modul de conectare a infașurarii de excitație motoarele de curent continuu pot fi clasificate in:
Motoarele de curent alternativ funcționeaza pe baza principiului campului magnetic invartitor. Acest principiu a fost identificat de Nikola Tesla in 1882. In anul urmator a proiectat un motor de inducție bifazat, punand bazele mașinilor electrice ce funcționeaza pe baza campului magnetic invartitor. Ulterior, sisteme de transmisie prin curent alternativ au fost folosite la generarea și transmisia eficienta la distanța a energiei electrice, marcand cea de-a doua Revoluție industriala. Un alt punct important in istoria motorului de curent alternativ a fost inventarea de catre Michael von Dolivo-Dobrowlsky in anul 1890 a rotorului in colivie de veverița.
Motorul de inducție trifazat (sau motorul asincron trifazat) este cel mai folosit motor electric in acționarile electrice de puteri medii și mari. Statorul motorului de inducție este format din armatura feromagnetica statorica pe care este plasata infașurarea trifazata statorica necesara producerii campului magnetic invartitor. Rotorul este format din armatura feromagnetica rotorica in care este plasata infașurarea rotorica. Dupa tipul infașurarii rotorice, rotoarele pot fi de tipul:
In cazul in care sistemul trifazat de tensiuni nu este accesibil, cum este in aplicațiile casnice, se poate folosi un motor de inducție monofazat. Curentul electric monofazat nu poate produce camp magnetic invartitor ci produce camp magnetic pulsatoriu (fix in spațiu și variabil in timp). Campul magnetic pulsatoriu nu poate porni rotorul, insa daca acesta se rotește intr-un sens, atunci asupra lui va acționa un cuplu in sensul sau de rotație. Problema principala o constituie deci, obținerea unui camp magnetic invartitor la pornirea motorului și aceasta se realizeaza in mai multe moduri.
Prin atașarea pe statorul mașinii la un unghi de 90° a unei faze auxiliare inseriata cu un condensator se poate obține un sistem bifazat de curenți ce produce un camp magnetic invartitor. Dupa pornirea motorului se deconecteaza faza auxiliara printr-un intrerupator centrifugal. Sensul de rotație al motorului se poate schimba prin mutarea condensatorului din faza auxiliara in faza principala.
In locul fazei auxiliare se poate folosi o spira in scurtcircuit plasata pe o parte din polul statoric pentru obținerea campului invartitor. Curentul electric indus in spira se va opune schimbarii fluxului magnetic din infașurare, astfel incat amplitudinea campului magnetic se deplaseaza pe suprafața polului creand campul magnetic invartitor.
Servomotorul asincron monofazat este o mașina de inducție cu doua infașurari: o infașurare de comanda și o infașurare de excitație. Cele doua infașurari sunt așezate la un unghi de 90° una fața de cealalta pentru a crea un camp magnetic invartitor. Rezistența rotorului este foarte mare pentru a realiza autofranarea motorului la anularea tensiunii de pe infașurarea de comanda. Datorita rezistenței rotorice mari, randamentul motorului este scazut și motorul se folosește in acționari electrice de puteri mici și foarte mici.
Motorul sincron trifazat este o mașina electrica la care turația rotorului este egala cu turația campului magnetic invartitor indiferent de incarcarea motorului. Motoarele sincrone se folosesc la acționari electrice de puteri mari și foarte mari de pana la zeci de MW.
Infașurarea rotorica (de excitație) a motorului parcursa de curent continuu creeaza un camp magnetic fix fața de rotor. Acest camp "se lipește" de campul magnetic invartitor statoric și rotorul se rotește sincron cu acesta. Datorita inerției, campul magnetic rotoric nu are timp sa se lipeasca de campul magnetic invartitor și motorul sincron nu poate porni prin conectare directa la rețea. Exista trei metode principale de pornire a motoarelor sincrone:
Este realizat uzual ca motor sincron reactiv cu sau fara magneți permanenți pe rotor. Asemanator motoarelor de inducție monofazate, motoarele sincrone monofazate necesita un camp magnetic invartitor ce poate fi obținut fie folosind o faza auxiliara și condensator fie folosind spira in scurtcircuit pe polii statorici. Se folosesc in general in acționari electrice de puteri mici precum sistemele de inregistrare și redare a sunetului și imaginii.
Motorul pas cu pas este un tip de motor sincron cu poli aparenți pe ambele armaturi. La apariția unui semnal de comanda pe unul din polii statorici rotorul se va deplasa pana cand polii sai se vor alinia in dreptul polilor opuși statorici. Rotirea acestui tip de rotor se va face practic din pol in pol, de unde și denumirea sa de motor pas cu pas. Comanda motorului se face electronic și se pot obține deplasari ale motorului bine cunoscute in funcție de programul de comanda. Motoarele pas cu pas se folosesc acolo unde este necesara precizie ridicata (hard disc, copiatoare).
