Motorul electric cu curent continuu

Motorul electric cu curent continuu

I. Generatoarele de curent continuu

Daca un rotor se invarte intre doi poli magnetici stationari, curentul din rotor circula intr-o directie pe parcursul unei jumatati de rotatie si in cealalta pe parcursul celeilalte jumatati. Pentru a produce o trecere constanta, intr-o singura directie a curentului dintr-un astfel de dispozitiv, este necesara furnizarea unui mijloc prin care curentul rezultat sa aiba acelasi sens pe parcursul intregii rotatii. La masinile mai vechi aceasta este realizata cu ajutorul unor placute colectoare, un inel de metal impartit in doua, montat pe axul rotorului. Cele doua jumatati sunt izolate  si sunt bornele bobinei. Perii fixe de metal sau carbon sunt tinute pe placutele colectoare in timp ce acestea se rotesc, conectand electric bobina la fire exterioare. In timp ce rotorul se invarte, fiecare perie intra in contact alternativ cu placutele colectoare, schimbandu-si pozitia in momentul cand curentul din bobina isi schimba sensul. Astfel circuitul exterior la care generatorul este conectat este alimentat cu un curent continuu. Generatoarele de curent continuu sunt de obicei folosite la tensiuni mici pentru a evita scanteile dintre perii si placute care rezulta la tensiuni mari. Cel mai mare potential obtinut in general de astfel de generatoare este de 1500 de volti. In unele masini mai noi aceasta inversare se face folosind dispozitive electronice de mare putere, cum ar fi de exemplu diode redresoare.

Generatoarele moderne folosesc rotoare cilindrice care, de obicei sunt constituite dintr-un numar mare de bobinaje asezate longitudinal in lacasuri speciale si conectate la placute colectoare. Intr-un bobinaj in care este un numar mic de lacasuri, curentul produs va creste si scadea in functie de partea de camp magnetic prin care rotorul trece. Un bobinaj compus din mai multe segmente si un rotor circular conecteaza in permanenta circuitul aproape constant deoarece intotdeauna un bobinaj longitudinal se deplaseaza printr-o suprafata cu un camp magnetic intens. Campurile de la generatoarele moderne sunt de obicei din patru sau mai multi poli, pentru a creste marimea si puterea campului magnetic. Cateodata poli mai mici sunt adaugati pentru a compensa distorsiunile din fluxul magnetic cauzat de efectul magnetic al rotorului.

II. Motoarele cu curent continuu

In general, sunt similare in constructie cu generatoarele de curent continuu. Ele pot, de fapt sa fie descrise ca generatoare care "functioneaza invers". Cand curentul trece prin rotorul unui motor, este generat un camp 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 in bobinajul rotorului. Acest voltaj indus are sens opus voltajului exterior aplicat rotorului. In timp ce motorul se roteste mai rapid, voltajul rezultat este aproape egal cu cel indus. Curentul este mic, si viteza motorului va ramane constanta atat timp cat asupra motorului nu actioneaza nici o sarcina, sau motorul nu efectueaza alt lucru mecanic decat cel efectuat pentru invartirea rotorului. Cand 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 il 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. Cand rotorul se afla in 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 in serie a unei rezistente, la inceput, impreuna cu rotorul, pentru a limita curentul pana cand motorul incepe sa dezvolte un curent suficient. Pe parcurs ce motorul prinde viteza, rezistenta este redusa treptat, fie manual ori automat.

Viteza cu care un motor cu curent continuu functioneaza, depinde de puterea campului magnetic care actioneaza asupra rotorului, cat si de curentul rotorului. Cu cat este mai puternic campul magnetic, cu atat este mai mica rata rotatiei necesare sa creeze un curent secundar necesar pentru a contracara curentul aplicat. Din acest motiv viteza motoarelor cu curent continuu poate fi controlata prin variatia campului curentului.