Machines à Courant Continu : Principes, Aspects et Applications

COURANT MACHINES

Introduction

La caractéristique la plus en vogue de la machine DC est son utilisation comme moteur. Le principal avantage des moteurs à courant continu par rapport aux moteurs à courant alternatif a été le plus grand degré de flexibilité pour contrôler la vitesse et le couple. Toutefois, il convient de noter qu'en raison de l'essor spectaculaire de l'électronique de puissance, même ces domaines ont diminué en faveur des moteurs AC, dont le coût de fabrication et l'entretien sont réduits. D'autre part, l'utilisation de la machine générant du DC comme dynamo est pratiquement obsolète parce que le CA a plus d'avantages pour la production, le transport et la distribution d'énergie électrique que le courant continu, dû à la simplicité et l'économie qu'implique l'utilisation de transformateurs pour convertir les tensions d'une valeur à une autre.

Aspects constructifs

Une machine à courant continu comporte une partie fixe ou stator et une partie tournante ou rotor. Elle a deux enroulements, l'inducteur qui est responsable de la production du champ magnétique formé par des bobines autour des pôles saillants situés dans le stator et l'induit qui induit une force électromotrice (FEM) ou contre-force que la machine fonctionne comme un moteur ou un générateur est situé dans le rotor. Les enroulements des machines à courant continu sont fermés, ce qui indique que la plaie est fermée sur elle-même sans commencement ni fin. Les enroulements peuvent être imbriqués et ondulés, en fonction de si oui ou non les pièces de la Croix de la bobine vu du côté du collecteur. Les bobines d'enroulement sont les deux faces se composent des actifs qui tombent sous les pôles de noms différents afin d'obtenir le plus de fem que possible. Le collecteur est l'organe qui caractérise précisément ces machines et est responsable de la transformation mécanique de l'AC induite dans les bobines de sortie en courant continu. La fixation de l'ensemble est obtenue grâce à la pression des extrémités coniques des anneaux. Le déplacement ou l'alimentation du collecteur se fait par des balais en graphite, bien que les types modernes soient utilisés en électrographite et en métal.

Principe de fonctionnement

Une machine à courant continu peut fonctionner sous un régime de générateur ou de moteur. Pour comprendre le principe de génération de la force électromotrice dans le rotor tourne, il examinera l'armature en anneau. Dans cette liquidation, tournant le brisés, une force électromotrice est induite drivers n prêts à l'extérieur du noyau d'être coupé par le flux du stator. Dans les conducteurs intérieurs ne vois pas de fem, parce qu'ils ne passent pas par les pôles, parce que leurs lignes de force limitée au circuit à faible réluctance de l'anneau.

Pour utiliser la force électromotrice induite et l'amener à un circuit externe doit être connecté de sortie essuie A et B, situé dans l'axe transversal des pôles afin qu'ils puissent prendre la fem maximum de la liquidation. Ces brosses liquidation divisé en deux branches en parallèle avec l'axe emf même formé par l'alignement des brosses sont appelés ligne neutre. Cette ligne est très importante car elle indique les positions dans lesquelles l'investissement se produit emf dans les bobines d'induit de la bobine pour une branche parallèle à l'autre. Les brosses de la machine ramasser les fougères induites dans les enroulements différents pour une demi-période, la fem résultante dans l'induit est égale à la somme des mesures fougères différentes bobines qui composent chaque branche en parallèle de bobinage. Si elle se compose de conducteurs formant Z Z / 2 est divisé par les bobines et les pinceaux dans des circuits de dérivation 2c, chaque branche est reliée Z/4c bobines en série pour produire une magnitude fem résultante: E = n/60 * Z *Ö * P / C = n * _e * K Ö

Dans tous les cas, faire fonctionner la machine à courant continu en tant que générateur ou du moteur, le passage d'un courant induit par les conducteurs du rotor provoque un couple électromagnétique qui est le caractère résistant à travailler comme un générateur de caractères et le moteur lorsque la machine se déplace un charge mécanique. Moteur ou le fonctionnement du générateur dépend de la valeur relative des champs électromagnétiques sur la tension aux bornes de la machine. Couple de la machine en fonction de la valeur des flux par pôle: T = p * c * 1/2pi / z * o * Ii = K * _T * I _i ô

puissance électromagnétique: _P = EI _i T * T * = U = 2pi * n/60

Réaction induit

Quand une machine à courant continu qui tourne à vide, il n'y a pas de courant dans l'induit et le flux d'air-gap n'est produite que par la fmm de l'inducteur. Lorsque vous fermez le circuit d'induit d'une résistance de charge apparaît la circulation du courant dans les conducteurs du rotor menant à un fff qui, combiné avec le stator produisent le flux résultant de l'écart de la machine. Il est connu comme l'effet induit de réaction exercée par la fmm de l'entrefer avec les valeurs que la machine n'avait pas de charge. Lorsque la machine est au ralenti, de servir l'excitation des pôles, ainsi vous obtenez une distribution de champ magnétique dans le entrehierrro qui est constante et maximale dans chaque pôle et décroît rapidement dans l'espace interpolaire à zéro à la ligne Neutre. Si les balais sont disposés dans la ligne neutre, la fmm armature est maximale dans cette interpolation en ligne, et par conséquent, la fmm de réaction d'induit est transversal par rapport à la fmm de l'inducteur. Si la machine n'est pas saturé, l'aimantation transversale ne change pas sa fem car le flux est conservé trouve.

Comme la réaction est proportionnelle à la charge de courant, le déplacement des balais doit être à taux variable de chargement de la machine. Ce serait une opération complexe que les constructeurs ont essayé d'éviter. Par conséquent, dans la pratique, dans les machines de moyenne à forte puissance empêche le déplacement du neutre atténuer l'effet de contre-réaction. La solution la plus efficace est de neutraliser la réaction d'induit sur toute la périphérie de celle-ci, par l'ajout d'un enroulement de compensation.

Commutation

Les moyens de commutation les phénomènes liés à la variation de courant dans les bobines de l'induit à les déplacer dans la zone où le circuit est fermé par les balais placés dans le collecteur. Une bonne option doit avoir lieu sans la formation d'étincelles dans le collecteur, tandis qu'une commutation pauvres se produit pour un travail prolongé de la machine, une détérioration significative de la surface du collecteur qui perturbe le bon fonctionnement de la machine. à l'instant initial, le I _i courant de sortie de la brosse est prise à partir des 3 mince, le courant dans la section C en question est I _i / 2 et un sens de droite à gauche. Dans une deuxième section intermédiaire C est par la ligne neutre et doit inverser son sens. Le temps où le courant de la bobine est égale à zéro coïncide précisément avec une durée moyenne de la commutation. La fin de celui-ci est obtenue lorsque la brosse rompt le contact avec 3 minces, date à laquelle le courant dans la section C est inversé et a repris ses partidaI valeuri / 2. L'intervalle de temps requis pour la période T section de commutation est appelé commutation.

Génératrices à courant continu: un aperçu

Les génératrices à courant continu ou dynamos convertissent l'énergie mécanique en énergie électrique sous la forme du courant de sortie. Du point de vue du circuit électrique, les machines à courant continu sont constituées d'une inductance ou d'excitation, placée dans le stator, et n-induite collecteur tournant fourni Delgado. Lors de la connexion une charge électrique externe apparaît un courant Ii du mouvement qui entraîne une chute de tension dans l'induit, ce qui est dû en partie à la résistance de ce bobinage Ri lui-même et en partie à la résistance par le contact balais-collecteur. Est appelé

V _esc pour la chute de tension E = V + R * R _{i i} + V _esc

Pour déterminer la transformation de l'énergie mécanique en générateur électrique cc a les équations de circuit suivant:

Inductance: V _e R _e = _e * _I, induite: E = V + R * R _{i i} + V _esc

Du point de vue du comportement et des conditions de travail, il est très important de voir comment ils sont reliés enroulements inducteur et induit, et ainsi se distinguent:

a) les machines à excitation séparée dans le qie inducteur est alimenté par une alimentation externe à la machine

b) les machines auto-excité dans la machine elle-même est très heureux de prendre le champ actuel de l'auto-induite ou le même réseau qui alimente l'armature

L'auto-excitation machines cc sont classés en:

1 - Machines série, dans lequel l'inducteur est en série avec l'induit, dans ce cas, l'enroulement d'excitation est préparée avec quelques tours de fil épais

2 - Machines shunt ou shunt, dont la liquidation est connecté directement aux bornes de la machine, fonctionnant en parallèle avec l'induit, dans ce cas, l'enroulement d'excitation se compose de bobines de fil mince avec un grand nombre de tours.

3 - les combinaisons de machines ou composé, dans lequel l'excitation totale est partagée entre deux bobines, l'un placé en série et une mise en parallèle avec l'induit.

Générateurs de courant continu de caractéristiques de service

1-métrage à vide E = f (I _e), I = 0 et n = constante qui représente la relation entre la fem produite par le générateur et le courant d'excitation lorsque la machine est au ralenti, c'est à dire, l'armature ne se nourrit pas sans frais

2-charge caractéristique V = f (I _e), I = n = constante constante qui représente la relation entre la tension aux bornes et le courant d'excitation pour un courant de charge constant I. En particulier, lorsque R est nulle courbe est obtenue à vide.

3-externe caractéristique V = f (I), I _e = constante n = constante, ce qui représente la tension aux bornes en fonction du courant de charge pour une intensité d'excitation constante.

L'ajustement du dispositif 4 I _e = f (i), V = constante n = constante qui représente la relation entre le courant d'excitation et de courant de charge pour une tension aux bornes constante

a) Caractéristiques d'un générateur à excitation séparée, la différence entre les branches de la fonction de vide est dû à l'hystérésis magnétique. La caractéristique extérieure est parfaitement stable, c'est à dire, avec une augmentation du courant de charge se produit en dehors de la tension diminue. V = f (I) reste constante quand la fois la vitesse du courant d'excitation que le premier moteur.

= _I ER V * I _{i-V esc}

b) Caractéristiques d'une série génératrice: Lorsque la machine est au repos, quand je _e = I = _i = 0, on obtient une petite fem-même est due au magnétisme résiduel des pôles. La courbe de vide nécessaire pour déterminer l'inductance et se nourrissent par une source auxiliaire de tension DC généralement très peu de courant.

c) Les caractéristiques d'un générateur de compound: Le RPM de enroulements en série et shunt sont généralement de même signe, c'est à dire additive, mais peut être connexion soustractive ou différentielles. La caractéristique extérieure de ce générateur, si l'additif est obtenu en ajoutant les propriétés shunt et série. Augmenter le nombre de spires en série, la tension aux bornes peut être augmenté avec la charge, conduisant à la hipercompuesta caractéristique. Sinon, la charge de tension peut être réduite que le shunt générateur, conduisant à la hipercompuesta caractéristique.

Moteurs à courant continu: Général

Un moteur à courant continu convertit l'énergie en une production d'énergie mécanique. E = V + R * R _{i i} + V _esc. Si l'E fem est supérieure à la différence de potentiel V _i, la direction du courant induit dans les matches que de E, et par conséquent, la machine fonctionne comme un générateur électromagnétique alimenter E * R _i. La diminution de la force électromotrice du générateur, ce qui réduit la vitesse de rotation de l'inducteur ou d'excitation, lorsque E est inférieure à la tension V _{i, i} I le courant induit inversée. On dit alors que la machine produit une force électromotrice-contre, parce que E opposition au courant I _i

Moteurs à courant continu: Caractéristiques de performance

· Types: Moteurs à excitation séparée, shunt excités, des séries et composé d'excitation excité.

T = Ö * _M * K I E _i = _i * _i I vR

· Régulation de la vitesse:

-La variation du débit (I _e). Que ce soit ou diminue> augmente n =

-La variation de la tension. Si v diminue diminue n

-Raccordement d'une résistance en série avec R _i. N diminue

n = VR _i * _i I _e K / * Ö

Moteurs à courant continu à excitation séparée et d'aiguillage. Ward-Leonard de contrôle du système

Il se compose d'un moteur triphasé asynchrone est un générateur couplé mécaniquement à excitation séparée DC, dont le réglage permet de tensions d'excitation différents de manière indépendante. La tension requise pour conducteurs électriques est obtenu à partir d'un petit générateur attaché à le contourner l'axe mécanique du moteur-génératrice à courant alternatif en courant continu polarité inducteur du générateur principal peut être inversé afin de procéder au changement de direction moto-réducteur DC

Leonor Ward Système: Moteur triphasé asynchrone chargé de "passer" à l'ensemble du groupe. Deux machines à courant continu à excitation séparée une égalité de l'autre comme un générateur et le moteur. Permet de contrôle de vitesse par le contrôle de la tension d'induit et de courant de commande de l'excitation.

Moteurs à courant continu avec excitation série

Le débit de la machine dépend du courant induit I = I _i et dépend donc de la charge. S'il n'ya pas de saturation dans le circuit magnétique, le flux est directement proportionnel au courant Ii et la caractéristique de charge peuvent être obtenus en utilisant les équations: T = _T K * O * I _i, V = E + R * _i I _i, E = K _E * n * Ö;

Si le moteur n'est pas saturé et répondre à la proportionnalité Ö = K _I * II: T = K * _T * K _i I _i² => I _i = racine de T / _(T K * K _I)

Caractéristique couple: n = V-(R * R _{i i)} / (K * _E Ö) = V / (K K _E * _I * _{I i) R i-/} (K _I K _E *) =

1 / K _E * racine _(t K / K _I) V / racine (T)-R * _i / K _I K _E *