Motor universal

Mașină universală sau mașină de curent continuu cu stator înfășurat cu sârmă

Motorul universal sau motorul de curent continuu cu excitație separată sau motorul de curent continuu cu excitație independentă se caracterizează prin rotorul și statorul cu sârmă înfășurată (rotor accesibil prin perii și colector de stuf), poate fi alimentat atât în curent continuu ( curent continuu ), cât și în curent alternativ ( AC ), deși, de fapt, în majoritatea aplicațiilor, acest tip de motor este alimentat de curent alternativ.

Operațiune

Posibilitatea utilizării curentului alternativ apare din faptul că curentul din stator și din rotor este inversat în același timp datorită conectării celor două înfășurări prin intermediul colectorului de stuf; chiar și câmpurile magnetice se comportă în același mod, generând o forță de același tip (atractivă sau respingătoare): cuplul, totuși, nu este constant în timp, dar variază între zero și dublu cuplul mediu cu dublul frecvenței rețelei de alimentare (trebuie verificată rigiditatea la torsiune a arborelui).

Cu toate acestea, în practică, motorul trebuie proiectat ținând cont de faptul că sursa de alimentare este alternativă (trebuie să se țină cont de impedanță în serie și de reticență ), care este totuși în serie cu circuitul, iar factorul de putere poate fi în orice caz fii sus; cu toate acestea, pierderile apar în circuitul magnetic al statorului și rezultatul este, în orice caz, un motor ușor mai puțin eficient dacă este alimentat mai degrabă decât curent alternativ.

Tipologie

Curba de cuplu a 2 motoare electrice universale diferite:
A) Mașină DC cu rotor înfășurat cu conexiune în serie
B) Mașină DC cu rotor înfășurat cu conexiune paralelă

La motoarele de curent continuu statorul poate fi realizat nu cu magneți permanenți, ci, similar cu rotorul, cu înfășurări pe material cu permeabilitate ridicată în care este trecut un curent: acest circuit se numește circuit de excitație. În acest fel, este posibil să aveți puteri mai mari (dar va trebui cheltuită și mai multă energie pentru a alimenta acest nou circuit). Pot exista diverse cazuri în alimentarea circuitului statorului:

• Mașină cu excitație independentă: înfășurarea statorului este alimentată independent de cea a rotorului. Există mai multă flexibilitate în controlul parametrilor (cuplul și viteza) mașinii.
• mașină de excitație paralelă: statorul și rotorul sunt conectate în paralel (cuplu mai mare, viteză mai mică)
• mașină excitată în serie: statorul și rotorul sunt conectate în serie (cuplul mai mic și asimptotic la zero cu viteza crescândă, viteza mai mare, de asemenea, definită ca motor care fugă).

Pot exista, de asemenea, situații intermediare utilizate în trecut, în special în tracțiunea electrică (în care sunt necesare mult cuplu de pornire și viteză mai mare).

Verifica

Introducerea dispozitivelor electronice de control ieftine, cum ar fi triac-urile , facilitează controlul vitezei acestora . Pentru prezența colectorului, este de fapt suficient să reglați tensiunea și nu și frecvența ca în asincron; reglementarea este mai simplă, în limita cu un autotransformator cu prize variabile; reglarea prin parțializare de fază (triac sau SCR) este foarte simplă, dar prin denaturarea formei de undă, face comutarea mai dificilă și crește pierderile de fier; cu toate acestea, este foarte simplu și este generalizat la aparatele de uz casnic. Au existat aplicații în tracțiunea electrică monofazată în unele țări, pentru puteri mari chiar și la frecvențe diferite de 50 Hz (frecvențe feroviare).

Randament

Eficiența acestui motor este relativ scăzută, deoarece este de 30% pentru motoarele mici, în timp ce pentru motoarele mari ajunge până la 70-75% ^[1]

Disponibilitatea rentabilă a dispozitivelor electronice (cum ar fi circuite integrate , punți redresoare , dispozitive de putere semiconductoare etc.), înseamnă că unele aplicații mai modeste care în trecut ar fi fost realizate cu motoare universale sunt acum dezvoltate cu motoare de curent continuu cu magneți permanenți, permițând, de exemplu, un control mai eficient al vitezei și o eficiență electrică mai mare (la motoarele mici, puterea cheltuită pentru excitație este adesea semnificativă, în timp ce devine redusă în procente la motoarele mari).

Reversibilitate

Acest tip de motor poate fi folosit ca dinam doar dacă rotorul și statorul sunt separate electric, iar statorul este alimentat, generând în consecință un câmp magnetic al statorului care va induce o forță electromotivă în rotorul rotativ, care va fi preluată și rectificată de pensulele de pe comutator.

Particularități

Principalul său avantaj este că, în ciuda sursei de curent alternativ, motorul universal are caracteristicile tipice ale unui motor DC: cuplu considerabil la pornire, dimensiuni compacte, viteză mare de rotație (mai mare de o rotație pe perioadă a rețelei electrice, adică 3000 rotații pe minut la 50 Hz și 3600 la 60 Hz); un alt aspect pozitiv este că reglarea se poate face prin variația tensiunii (prin invertor sau reostat), ca la un motor tradițional de curent continuu.

Aspectul negativ este prezența comutatorului de stuf care necesită întreținere deoarece implică uzura periilor și fiabilitatea este afectată: (în plus, secțiunea de înfășurare de comutare este coaxială cu excitația, o forță electromotivă este indusă acolo „transformator” care perturba comutarea: acest emf este proporțional cu frecvența (deci absent în curent continuu) și acest lucru justifică faptul că aceste motoare se rotesc la viteze foarte mari (transformatorul emf poate fi redus doar prin reducerea fluxului, pentru o tensiune și o alimentare date frecvența, astfel încât viteza trebuie să crească).

Aplicații

În aplicațiile industriale, acestea sunt în prezent puțin utilizate în timp ce sunt utilizate pe scară largă în aparatele de uz casnic sau sculele electrice, în special în aplicațiile în care este de dorit o viteză mare de rotație (deoarece aceasta reduce dimensiunea lor cu aceeași putere: blendere, aspiratoare, uscătoare de păr, mașini de spălat, burghiu, frânare și multe altele)

Prin asamblarea a trei motoare în serie pe aceeași axă, se poate obține un motor trifazat; dar mai simplu, se folosește un motor trifazat în serie, cu trei înfășurări statorice și o singură armătură rotativă, alimentat de trei sau șase perii (vezi Motor colector trifazat ). Autoexcitația paralelă poate fi, de asemenea, utilizată pentru această sursă de alimentare, ceea ce este practic imposibil la motoarele monofazate.

Notă

Elemente conexe

• Curent electric
• Motor electric

Alte proiecte

• Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre Universal Engine