Generalitati despre actionarile cu motoare de curent continuu

Generalitati despre actionarile cu motoare de curent continuu

motoarele de curent continuu (MCC) sunt foarte mult folosite in actionarile electrice reglabile, ele oferind posibilitatea realizarii unor game largi de reglare in conditii tehnico-economice favorabile. Pentru restrangerea domeniului de abordat, se face precizarea ca se va discuta in continuare despre actionarile cu servomotoare de cc (MCC cu excitatie constanta - separata sau cu magneti permanenti). Plecand de la constructia unui MCC (fig.4.14 - micromotor de cc cu rotor pahar), se aminteste principiul de functionare, pe baza ecuatiilor fundamentale:

Tensiunea electromotoare indusa:

E₀ = k_E V F_E

Constanta constructiva:

k_E = pN / (2·p·a)

Cuplul electromagnetic:

M = k_E F_E I_A (nu este f(V) )

caracteristica mecanica:

V = U_A / ( k_E F_E ) - (R_A+R)·M / ( k_E² F_E

Fig.4.14. Servomotorul de curent continuu: a) constructie; b) caracteristica mecanica naturala: c) caracteristica mecanica artificiala

Caracteristica cuplului electromagnetic (neglijand pierderile):

M = k I_A

Caracteristicile mecanice ale MCC au un caracter rigid in sensul ca turatia scade relativ putin la marirea cuplului rezistent. Reglarea turatiei (vitezei unghiulare) se poate realiza prin mai multe metode:

a.   prin tensiunea de alimentare U_A , la flux de excitatie constant (fig.4.14a). aceasta solutie este cea mai folosita in cazul servomotoarelor de cc datorita randamentului si gamei de reglare a turatiei pe care o asigura;

b.   prin slabirea fluxului de excitatie, la MCC cu excitatie separata;

c.   prin intercalarea unei rezistente in serie cu indusul sau suntarea acestuia cu o rezistenta (fig.4.14c);

Din punct de vedere a sensului relativ dintre cuplul M si viteza unghiulara, se disting regimurile de motor si de frana. considerand caracteristicile mecanice prezentate anterior, functionarea unei actionari electrice poate avea loc in 4 cadrane (fig.4.15a):

in cadranele I si III in regim de motor (momentul motor este in acelesi sens cu sensul miscarii, deci cu v sau V

in cadranele II si IV in regim de frana (momentul motor este in sens contrar cu sensul miscarii;

a)  b)

fig.4.15. Functionarea unei actionari in 4 cadrane:

a) sensurile cuplului si vitezei unghiulare; b) exemple practice

Sub aspectul modului de desfasurare al fenomenelor de franare, acestea se pot asocia la 2 cazuri frecvent intalnite in practica (fig.4.15b):

-mecanismul de ridicare, in care regimul de motor este posibil numai in cadranul I ( la ridicare M este pozitiv si viteza de deplasare are normal acelasi sens), iar regimul de frana numai in cadranul IV (la coborare viteza are sensul minus corespunzator deplasarii in jos, dar cuplul M are sens pozitiv exact ca la regimul motor, opunandu-se accelerarii coborarii).

-mecanismul de translatie, de exemplu pentru un carucior sau un vehicul, in care regimul de motor este posibil in ambele cadrane  I si III (corespunzator celor 2 sensuri posibile ale miscarii) si corespunzator regimul de franare poate exista, de asemenea, in ambele cadrane II si IV.

Alaturi de (servo)motoarele de cc de tipul celui prezentat in fig.4.14, in prezent se intalnesc in actionarile moderne MCC cu comutatie statica (fara perii - Brushless DC servomotor ), la care comutarea alimentarii cailor de curent se realizeaza cu contactoare statice comandate de senzori de pozitie (cu traductoare Hall) (fig.4.16), evitandu-se uzura si inlaturand cuplul de frecare al ansamblului colector-perie.

fig.4.16. Servomotorul de c.c. fara perii.