Uso di motori DC nelle miniere: funzionamento, ispezione e manutenzione

Dopo aver letto questo articolo imparerai a conoscere: - 1. Introduzione al motore DC utilizzato nelle miniere 2. Batterie per locomotive di un motore a corrente continua 3. Stazione di ricarica di un motore a corrente continua 4. Parti 5. Funzionamento 6. Tipi 7. Avvio di un DC Motore 8. Frenatura elettrica 9. Motori ad avvolgimento DC 10. Ispezione e manutenzione dei motori a corrente continua 11. Tabelle di ricerca guasti.

Contenuto:

Introduzione al motore DC utilizzato nelle miniere
Batterie per locomotive di un motore a corrente continua
Stazione di ricarica di un motore a corrente continua
Parti di un motore a corrente continua
Funzionamento di un motore a corrente continua
Tipi di motori a corrente continua
Avvio di un motore DC
Frenatura elettrica
Motori a carica continua
Ispezione e manutenzione dei motori DC
Tabelle di ricerca guasti

1. Introduzione al motore DC utilizzato nelle miniere:

Nel sottosuolo, la maggior parte delle locomotive elettriche in uso sono alimentate da motori a corrente continua che funzionano da una batteria secondaria. Di solito vengono utilizzati i motori a corrente continua della serie, poiché le loro armature sono permanentemente accoppiate alle ruote motrici per impedire qualsiasi possibilità di deragliare il loro carico.

La maggior parte delle locomotive ha due motori di guida, uno a ciascuna estremità; su alcune locomotive due motori sono collegati in serie, altri sono collegati in parallelo.

Ogni motore è dotato di un banco di resistenze di avviamento e il conducente lo spegne progressivamente girando la sua manopola di comando fino a quando tutte le resistenze sono fuori dal circuito quando la locomotiva viaggia a piena velocità. Il conducente usa gli stessi resistori come mezzo per controllare la velocità delle locomotive.

2. Batterie per locomotive di un motore a corrente continua:

Le batterie trasportate da una locomotiva sono di tipo al piombo. Quando sono completamente cariche, le batterie devono immagazzinare energia sufficiente per guidare la locomotiva per un periodo minimo di 3-5 ore. Infatti, le batterie che hanno la capacità richiesta sono necessariamente ingombranti e di solito costituiscono una grande parte della locomotiva.

3. Stazione di ricarica di un motore CC:

Quando la carica utile delle batterie è quasi esaurita, la locomotiva viene portata a una stazione di ricarica sotterranea in modo che le batterie possano essere caricate. Le batterie si trovano su una piattaforma sul telaio della locomotiva. Con alcuni tipi di locomotive, la piattaforma è dotata di rulli in modo che le batterie possano essere spinte su una piattaforma accanto alla locomotiva in modo simile.

In alternativa, le batterie possono essere caricate e scaricate mediante cinghie o cinghie. Mentre ci si trova nella stazione di ricarica, le batterie vengono caricate e fornite l'attenzione di cui hanno bisogno.

La carica delle batterie viene attentamente controllata al fine di ridurre al minimo la velocità con cui viene prodotto l'idrogeno. Durante la prima parte del periodo di ricarica, una forte corrente di carica passa attraverso la batteria. Dopo un periodo di circa cinque ore, inizia la fase di gassificazione e, se il pesante tasso di carica viene continuato, si emettono quantità pericolose di idrogeno.

La carica è, quindi, completata con una corrente ridotta. L'idrogeno viene prodotto durante tutto il periodo di carica ridotta, ma la corrente di carica viene regolata attentamente per ridurre al minimo l'ingranaggio. La ventilazione della stazione di ricarica viene controllata attentamente per garantire che l'idrogeno non possa accumularsi. Il periodo di ricarica totale per una batteria di locomotiva varia da otto a dieci ore.

4. Parti di un motore DC:

Le due parti principali di un motore a corrente continua sono una parte rotante chiamata armatura e una parte fissa chiamata campo. Inoltre, vi è un commutatore montato sull'albero dell'indotto, attraverso il quale viene fornita corrente all'avvolgimento dell'indotto e una serie di spazzole che entrano in contatto con il commutatore e completano un circuito all'armatura.

Ora vediamo quali sono le parti importanti dei motori DC. Di seguito una breve descrizione:

(1) armatura:

L'armatura è costituita da un nucleo cilindrico costituito da laminazioni in ferro dolce e montato su un albero in acciaio. L'indotto porta un avvolgimento, i cui conduttori sono solitamente disposti in fessure longitudinali tagliate nella superficie esterna del nucleo. I singoli conduttori sono isolati l'uno dall'altro e dal nucleo.

Di solito sono tenuti in posizione da cunei di legno o isolanti modellati come la bachelite di prespahn che sigillano le estremità aperte delle fessure. Gli avvolgimenti e i cunei sono tenuti in posizione da bande di fili o fili di acciaio, per impedire loro di volare fuori quando l'indotto ruota a velocità, come mostrato in Fig. 16.1. L'albero dell'indotto è supportato da cuscinetti su entrambe le estremità e sigillato con cappelli interni ed esterni.

(2) Commutatore:

Il commutatore è costituito da una parte rotonda costruita con segmenti di rame, che sono isolati l'uno dall'altro da sottili fogli di mica di alta qualità. I segmenti sono solitamente tenuti in posizione da due viti di fissaggio montate fissate da bulloni o da un dado del disco come mostrato in Fig. 16.2.

La superficie del commutatore rotondo viene lavorata con una finitura molto liscia, in modo che le spazzole che si appoggiano sulla sua superficie possano creare un buon contatto elettrico, mentre l'armatura ruota, con il minimo attrito, vibrazione e oscillazione possibili. Ogni segmento del commutatore è collegato a un punto nell'avvolgimento dell'armatura.

Il nucleo di armatura ha solitamente un diametro maggiore rispetto al commutatore e le connessioni sono quindi realizzate con barre di rame che irradiano dal commutatore. Le connessioni sono chiamate riser del commutatore o radiali del commutatore.

(3) Field Yoke:

Il campo è costituito da avvolgimenti progettati per creare un intenso campo magnetico statico quando connesso all'alimentazione. Gli avvolgimenti di campo sono infatti posti in un cilindro o giogo cavo. Pezzi di poli, o scarpe polari, costruiti con laminazioni di ferro dolce, sono imbullonati all'interno del giogo e l'avvolgimento di campo è costituito da bobine avvolte attorno ai pezzi polari.

La figura 16.3 mostra il giogo con il campo di un motore a corrente continua. La figura fornisce una semplice vista isometrica di un giogo.

(4) Spazzola:

In un motore a corrente continua, la corrente viene fornita all'indotto tramite spazzole di carbone che si appoggiano sulla superficie del commutatore. Una spazzola è solitamente di sezione rettangolare e l'estremità è inserita nell'arco del commutatore per garantire la massima area di contatto e, quindi, la minima resistenza di contatto.

La figura 16.4 (a) mostra una spazzola di carbone. I pennelli sono tenuti in un portaspazzole aperto (o spazzole) in cui sono aderenti, ma liberi di scivolare. Una molla, o una leva caricata a molla, sopporta l'estremità superiore del pennello mantenendo la spazzola a contatto con la superficie del commutatore.

La pressione esercitata dalla molla è sufficiente per mantenere un buon contatto elettrico tra la spazzola e il commutatore e per evitare che la spazzola rimbalzi. La Fig. 16.4 (b) mostra la spazzola in un portaspazzole, per un facile riferimento.

Ogni spazzola è collegata a un terminale fisso mediante un connettore flessibile in treccia di rame. Un'estremità del connettore è incorporata nella parte superiore del pennello e l'altra estremità ha un tag terminale che viene utilizzato per fissarlo al terminale.

Generalmente i pennelli sono divisi in un numero di set. Un set su un piccolo motore può essere costituito da un singolo pennello, ma su una macchina più grande un set sarà costituito da due o più spazzole che entrano in contatto con il commutatore nella stessa posizione radiale.

I set di spazzole sono montati in un anello spazzola isolato che è imbullonato al giogo o all'alloggiamento del motore. Il numero di set di pennelli richiesto da un motore dipende dal modo in cui l'armatura è avvolta. Sono generalmente utilizzati due tipi di avvolgimenti di armatura, ad esempio avvolgimento di avvolgimento e avvolgimento a onda.

Avvolgimento del giro:

In questo tipo, i conduttori sono avvolti su se stessi, formando una serie di anelli (o "giri", come viene chiamato vagamente) o giri attorno all'armatura, i circuiti adiacenti sono collegati a segmenti di commutatore adiacenti.

Il numero di percorsi di corrente attraverso l'avvolgimento di armatura equivale al numero di poli principali nel campo, in modo che il motore abbia lo stesso numero di set di pennelli dei poli di campo. I set di pennelli sono equidistanti attorno al commutatore e collegati alle linee di alimentazione positive e negative.

Wave Windings:

In questo tipo di avvolgimenti i conduttori sono avvolti in avanti in onde attorno all'armatura (e quindi l'avvolgimento dell'onda del nome), in modo che ogni conduttore 'visita' ogni polo del campo a sua volta. Ci sono solo due percorsi di corrente attraverso l'avvolgimento dell'armatura in modo che la macchina abbia bisogno solo di due set di spazzole, indipendentemente dal numero di poli di campo.

La spaziatura dei set di pennelli dipende da ^: il numero di poli; su una macchina a quattro poli, i set di pennelli si posizionerebbero effettivamente ad angolo retto.

5. Funzionamento di un motore a corrente continua:

Sappiamo dal primo principio che un conduttore che trasporta una corrente e posizionato in un campo magnetico tenderà a muoversi attraverso il campo magnetico. La direzione del movimento dipende dalla direzione della corrente nel conduttore e dalla polarità del campo secondo la regola dei motori di sinistra di Fleming.

Infatti, la forza del campo magnetico e la forza della corrente che fluisce nel conduttore determinano insieme la forza della forza che agisce sul conduttore.

In un motore a corrente continua, un campo magnetico stazionario viene prodotto dalla corrente che scorre negli avvolgimenti di campo. I conduttori nell'armatura che giacciono sotto i pezzi polari del campo sono quindi in un intenso campo magnetico. Se una corrente scorre in questi conduttori una forza agisce su di loro.

La direzione del flusso di corrente nei conduttori può essere fatta in modo tale che le forze agiscano nella stessa direzione attorno all'armatura. Viene quindi sviluppata una coppia che ruota l'armatura. Questa, infatti, è la descrizione più semplice. Per maggiori dettagli, si può fare riferimento ai libri che trattano ampiamente di teoria.

Commutazione:

Durante il giro dell'armatura, in qualsiasi punto, i circuiti sono fatti attraverso l'avvolgimento di indotto dai segmenti di commutatore a contatto con spazzole positive, attraverso conduttori immediatamente sotto i poli, a segmenti a contatto con spazzole negative. Mentre l'armatura ruota, nuovi conduttori si trovano sotto ogni polo e nuovi segmenti entrano in contatto con ogni set di spazzole.

Quando un conduttore si allontana, diciamo, da un polo nord, il circuito che lo attraversa viene rotto dai segmenti del commutatore che passano da sotto le spazzole. Mentre l'armatura continua a ruotare, questo conduttore si trova quindi sotto un polo sud. Un circuito viene nuovamente completato attraverso di esso dagli stessi due segmenti di commutatore che arrivano sotto spazzole di polarità opposta.

La corrente scorre attraverso il conduttore nella direzione opposta. Il conduttore, quindi, continua a sviluppare la coppia nella stessa direzione. Poiché i conduttori passano alternativamente sotto poli di polarità opposta, ciascun conduttore trasporta, in effetti, una corrente alternata.

L'oggetto della commutazione è quello di mantenere i percorsi di corrente dell'avvolgimento dell'armatura stazionario nello spazio il più lontano possibile, mentre l'armatura stessa ruota in modo da sviluppare continuamente la coppia. Fig. 16.5 illustra il punto. Notare, tuttavia, che la disposizione dell'armatura è stata semplificata per facilitare l'illustrazione e non presenta un avvolgimento di armatura operativo.

Inversione di rotazione:

La direzione della rotazione del motore adc viene invertita invertendo le connessioni al campo o alle spazzole. La direzione di rotazione rimane la stessa se entrambe le serie di connessioni sono invertite.

EMF:

Quando l'armatura ruota nel campo magnetico, emfs viene indotto nei suoi conduttori a causa del movimento relativo tra i conduttori e il campo. L'emf indotta in qualsiasi momento in qualsiasi conduttore è opposta alla corrente di pilotaggio dell'emf attraverso quel conduttore. L'emf indotta è quindi una backff

Le emf posteriori nei singoli conduttori formano congiuntamente un fem indietro, opponendosi alla tensione di alimentazione collegata attraverso le spazzole. La forza della fem posteriore nell'armatura è proporzionale alla forza del campo e alla velocità di rotazione dell'armatura. Poiché la resistenza dell'avvolgimento dell'armatura è bassa (generalmente inferiore a 1, 0 ohm), la forza posteriore è il fattore principale nel limitare la corrente nel circuito dell'armatura.

Velocità:

Quando il motore è in funzione, la differenza di potenziale che guida la corrente attraverso l'avvolgimento dell'armatura sarà la differenza tra la tensione di alimentazione attraverso le spazzole e la forza posteriore totale dell'armatura. Affinché il motore faccia il suo carico, la corrente che scorre effettivamente nell'armatura deve essere sufficiente a produrre la coppia necessaria. Pertanto, la velocità alla quale il motore gira è quella in cui l'emf posteriore consente a una corrente sufficiente di fluire attraverso l'armatura, per produrre la coppia necessaria per guidare il carico.

Tuttavia, la velocità è influenzata considerevolmente da vari fattori come elencato di seguito:

1. Caricare:

Se il carico aumenta e la coppia prodotta non è sufficiente a guidarla, l'armatura rallenta. A una velocità inferiore, la fem posteriore viene ridotta e fluisce più corrente, in modo da produrre una coppia maggiore per aumentare il carico. Viceversa, se il carico è ridotto, una coppia più piccola, e quindi, è necessaria meno corrente per guidarla. L'armatura accelera e alla fine aumenta la fem posteriore

2. Tensione applicata all'armatura:

La corrente che scorre nell'armatura è proporzionale alla differenza tra la tensione applicata e la tensione dell'emof posteriore. Se la tensione applicata all'armatura viene aumentata, la differenza tra esso e l'emf posteriore aumenta e così anche la corrente che scorre nell'armatura.

La velocità dell'armatura aumenta, ripristinando la differenza tra la tensione applicata e l'emf posteriore. Viceversa, se la tensione applicata all'armatura viene diminuita, allora l'armatura rallenta in modo che la fem posteriore sia ridotta.

3. Forza di campo:

Se la forza del campo aumenta, aumenta la forza posteriore indotta a qualsiasi velocità di rotazione. La corrente di armatura diminuisce e così anche la coppia. Per guidare il suo carico, quindi, l'armatura deve ruotare più lentamente. Viceversa, se la forza del campo viene ridotta, la fem posteriore a qualsiasi velocità di rotazione viene ridotta e la corrente di armatura aumenta.

Il motore, quindi, tende a guidare il suo carico più velocemente se si riduce la forza del campo. Tuttavia, poiché la coppia dipende sia dalla forza del campo che dalla forza della corrente di armatura, è necessaria più corrente nell'armatura per guidare un determinato carico, se l'intensità del campo è ridotta.

4. Reazione dell'armatura:

Quando un motore è in funzione, la corrente circola negli avvolgimenti dell'armatura e crea un campo magnetico. La forza del campo dell'armatura dipende dalla forza della corrente che scorre nell'armatura e, quindi, dalla coppia esercitata dal motore.

Il campo creato dall'armatura è stazionario nello spazio ma la sua polarità non coincide con la polarità del campo principale. Il campo effettivo in cui l'armatura è in esecuzione è il risultante del campo principale e il campo dell'armatura come mostrato in Fig. 16.6.

L'asse di polarità del campo risultante non coincide con l'asse dei pezzi dei poli meccanici e la sua posizione varia con il carico azionato dal motore. La distorsione del campo effettivo del motore è chiamata reazione di armatura.

5. Posizione pennello:

Le spazzole devono essere posizionate attorno al commutatore in modo tale che la direzione della corrente in ciascun conduttore sia cambiata mentre quel conduttore si trova in una posizione neutra tra due pezzi. Se la posizione della spazzola non è corretta, il cambio nella direzione corrente avviene sotto un palo; in modo che, per una parte del tempo il conduttore si trovi sotto un polo, la corrente scorra nella direzione sbagliata.

Si verificano forti scintille a livello delle spazzole e il commutatore è probabile che venga caricato di conseguenza. I poli sotto i quali passano i conduttori sono i poli del campo magnetico efficace e non i poli polari fisici dell'avvolgimento di campo.

Il campo magnetico effettivo è il risultante tra il campo magnetico prodotto dagli avvolgimenti di campo e quello prodotto dall'armatura. La posizione precisa dei poli effettivi, e quindi la corretta posizione delle spazzole, viene quindi determinata dalla forza della corrente di armatura.

Poiché la forza della corrente di armatura è determinata dalla velocità del motore e dal carico guidato, la posizione precisa dei poli effettivi, e quindi la posizione corretta della spazzola, dipende anche dalla velocità e dal carico. Un motore a corrente continua come finora descritto, con spazzole in una posizione fissa, potrebbe quindi funzionare efficientemente a una sola velocità e carico.

6. Spazzola a dondolo:

Un metodo per accogliere il cambiamento della posizione del campo risultante è spostare i pennelli sull'anello del pennello che possono essere ruotati (o oscillati) attorno all'asse del commutatore. La posizione delle spazzole può quindi essere impostata per qualunque carico si verifichi il motore.

Questo metodo è adatto solo per motori che sono utilizzati per guidare un carico a velocità costante e quando i cambiamenti di carico si verificano a intervalli non frequenti. Non è adatto ai motori destinati a funzionare in condizioni di carico e velocità variabili e viene raramente utilizzato su macchine moderne.

7. Inter-poli:

I motori progettati per funzionare a velocità variabile, o per sopportare carichi molto diversi, sono solitamente dotati di inter-poli cioè avvolgimenti di piccoli poli posti tra i poli principali del campo per stabilizzare il campo risultante. Inter-poli creano un campo magnetico che si oppone all'effetto della reazione dell'armatura.

Gli avvolgimenti sono collegati in serie con l'armatura in modo che la forza del campo interpolare aumenti o diminuisca con la forza della reazione dell'armatura. Gli inter-poli stabilizzano il campo magnetico effettivo su una gamma di carichi e velocità. La posizione di una spazzola rimane corretta su questo intervallo in modo che il motore possa guidare carichi variabili in modo efficiente e senza scintille sulle spazzole.

6. Tipi di motori a corrente continua:

Gli avvolgimenti di campo del motore possono essere collegati in serie con l'indotto o in parallelo con esso. Questi due metodi di connessione sul campo producono due diversi tipi di motore con caratteristiche diverse. Un terzo tipo di motore combina le loro caratteristiche.

1. Motore shunt:

Gli avvolgimenti di campo sono collegati in parallelo con l'armatura come mostrato in Fig. 16.7. Sia il campo che l'armatura sono quindi collegati direttamente attraverso l'alimentazione. La corrente che scorre negli avvolgimenti di campo è costante, quindi anche l'intensità del campo è costante.

La corrente che scorre nell'armatura, e quindi la velocità del motore, dipende dal carico, ma la variazione di velocità necessaria di solito è una percentuale piuttosto piccola della velocità complessiva del motore. Pertanto, un motore di derivazione viene utilizzato dove è richiesta una velocità quasi costante su un ampio intervallo di carico.

2. Motori serie:

In Fig. 16.7 (b) è mostrato che gli avvolgimenti di campo sono collegati in serie con l'indotto. La corrente di campo, e quindi l'intensità del campo, è quindi determinata dalla corrente di armatura. Quando la corrente di armatura è alta il campo è forte e quando la corrente di armatura è bassa il campo è debole.

La velocità di un motore in serie varia considerevolmente con il carico. Quando si guida un carico pesante, è necessaria una forte corrente. Il campo naturalmente è forte, e una forte emf posteriore viene indotta ad una velocità piuttosto bassa, così che l'armatura gira lentamente. Su carichi leggeri, è necessaria una corrente di armatura ridotta in modo che il campo sia debole.

L'armatura, quindi, raggiunge un'alta velocità prima che venga indotta l'emf posteriore richiesta. Viene utilizzato un motore in serie in cui è richiesto il controllo della velocità e una coppia di avviamento pesante, ad esempio come un motore di trazione per una locomotiva elettrica. In effetti un motore in serie non dovrebbe mai essere lasciato funzionare senza carico perché potrebbe correre fuori controllo e l'armatura potrebbe essere in pericolo di disintegrazione e causare gravi danni all'isolamento.

3. Motore composto:

In questo tipo di motore ci sono due avvolgimenti di campo, uno in serie con l'armatura e uno in parallelo con esso, come mostrato in Fig. 16.7 (c). Un motore composto, infatti, può, come un motore in serie, esercitare una coppia elevata a basse velocità, ma viene impedito dall'avvolgimento dello shunt proveniente dalle corse quando è spento.

7. Avvio di un motore a corrente continua:

Alcuni motori shunt possono essere avviati collegando l'alimentazione direttamente al motore. L'avvolgimento dell'armatura ha una resistenza molto bassa solitamente inferiore a 1 ohm. Al momento dell'avvio non vi è alcuna emf posteriore Se la piena tensione di alimentazione è collegata all'armatura, fluirà una corrente molto pesante e l'armatura potrebbe bruciarsi prima di poter iniziare a ruotare.

Una resistenza è, quindi, collegata in serie con l'armatura per limitare la corrente all'avviamento. La resistenza viene progressivamente ridotta man mano che il motore accelera e si disinserisce completamente quando viene raggiunta la piena velocità di marcia, come mostrato in Fig. 16.8. Tuttavia, una serie o un motore avvolto composto può essere avviato mediante commutazione diretta, poiché la resistenza combinata del campo e dell'armatura della serie è sufficiente per impedire una corrente pericolosamente forte che fluisce.

La resistenza totale del motore è probabilmente non superiore a pochi ohm, quindi la corrente di avviamento sarà parecchie volte superiore alla corrente a pieno carico. Di conseguenza, la coppia di avviamento è molto elevata, ad esempio sette o otto volte la coppia a pieno carico, in modo che possa essere necessaria una resistenza all'avviamento per limitare questa coppia come mostrato in Fig. 16.8. (b) La resistenza viene progressivamente ridotta man mano che il motore accelera.

Controllo di velocità:

La velocità di un motore di derivazione può essere ridotta utilizzando le resistenze di avviamento in serie con l'armatura come spiegato in Fig. 16.8 (a). Infatti, in questo metodo, un aumento della resistenza in serie diminuisce la velocità del motore e viceversa. Tuttavia, il metodo dell'autore per controllare la velocità di un motore shunt è quello di collegare una resistenza variabile in serie con il campo, come mostrato in Fig. 16.9. (un). Questa resistenza viene utilizzata per variare la corrente di campo e quindi la forza del campo.

Qualsiasi aumento qui nella resistenza aumenta la velocità del motore, (ma diminuisce il carico massimo che il motore guiderà) e viceversa. Per una serie o un motore composto, la velocità è controllata da una resistenza variabile in serie con l'intero motore [vedere Fig. 16.8. (b)], o in parallelo con il campo serie [vedi Fig. 16.9. (B)]. Un aumento della resistenza diminuisce la velocità del motore e viceversa.

8. Frenatura elettrica:

I motori possono essere utilizzati per applicare una coppia frenante al carico. Vengono comunemente utilizzate due forme di frenata: dinamica e rigenerativa. In una frenatura dinamica, il motore viene utilizzato come un generatore ed è realizzato per alimentare energia elettrica a un carico di resistenza. Questo potere viene dissipato sotto forma di calore. La frenata a recupero di energia utilizza il motore come un generatore, ma riporta l'energia elettrica alla rete elettrica.

La frenatura dinamica è più flessibile della frenata rigenerativa, ma dà il problema di dissipare il calore dalla resistenza. È meno efficiente della frenata rigenerativa ed è la forma di frenata adottata su molti avvolgitori ac. La frenatura rigenerativa è la forma utilizzata sugli azionamenti degli avvolgitori cc, mentre l'energia rimossa dall'erogazione dei convogliatori viene ripristinata all'alimentazione.

9. Motori a carica continua:

Qualsiasi motore a corrente continua, utilizzato per azionare un motore di carica in miniera, deve essere adatto al funzionamento in entrambe le direzioni, in avanti o all'indietro, e in grado di produrre la massima coppia in uscita a tutte le velocità, da fermo fino alla massima velocità.

La connessione degli avvolgimenti di campo su un tale motore differisce dai tipi precedenti e sono i seguenti: -

(a) Le bobine sui poli principali sono simili al tipo di shunt ma sono collegate a un'alimentazione a tensione costante separata.

(b) Gli interpollegamenti sono collegati in serie con l'armatura come nei tipi precedenti.

(c) Viene utilizzato un avvolgimento di compensazione che consiste di barre di rame isolate lasciate nelle fessure nelle facce dei poli principali in modo che siano il più vicino possibile all'armatura. Le estremità della barra sono collegate da un nastro di rame isolato, formato per dare l'avvolgimento, che è collegato in serie con l'armatura. Questo avvolgimento neutralizza ulteriormente gli effetti della reazione di armatura descritta in precedenza.

Questo tipo di motore viene solitamente indicato come "eccitato separatamente", e entro limiti minimi (a causa di perdite e cadute di RI) è direttamente proporzionale al valore della tensione di armatura applicata (e alla sua polarità), a tutte le coppie di uscita da zero al massimo . La coppia di uscita, infatti, è proporzionale alla corrente dell'indotto. Si vedrà che alimentando la corrente di armatura da una sorgente di tensione variabile si può controllare la velocità del motore.

Questo tipo di macchine si presta in modo mirabile a compiti che richiedono un controllo preciso della velocità durante l'accelerazione e il rallentamento nelle direzioni in avanti e in senso inverso come nel mulinello o nei laminatoi.

Esistono, infatti, due metodi comuni in uso per ottenere la tensione continua a corrente continua per il controllo della velocità del motore a corrente continua, ovvero:

(1) Il sistema Ward-Leonard, e

(2) Il sistema del raddrizzatore.

(1) Controllo tramite sistema Ward-Leonard:

In questo sistema la tensione variabile è ottenuta da un gruppo elettrogeno costituito essenzialmente da un motore a corrente continua relativamente costante (ad es. Induzione a slittamento, o di tipo sincrono) solidamente e meccanicamente accoppiato ad un generatore di corrente continua eccitato separatamente. Il sistema è spiegato schematicamente in Fig. 16.10.

I terminali di uscita del generatore di corrente continua sono accoppiati elettricamente ai terminali di ingresso del motore a corrente continua per formare un circuito ad anello di armatura a corrente elevata. La velocità e la direzione del motore a corrente continua dipendono pertanto dalla grandezza e dalla polarità del campo del generatore di corrente continua che è opportunamente controllato dal movimento della leva di comando degli avvolgimenti degli avvolgimenti.

Nella sua forma semplice e originale, questo controllo consisteva in un circuito in serie da una tensione continua a corrente continua con un reostato a resistenza variabile (azionato dalla leva di comando) contattori di campo e avanti e indietro (selezionati anche dalla leva) che controllano la direzione del flusso di corrente.

La direzione del flusso di corrente nel campo del generatore di corrente continua determina la polarità della tensione di uscita e quindi la direzione di rotazione del motore cc. La grandezza della corrente di campo del generatore di corrente continua determina la tensione di uscita e quindi la velocità del motore a corrente continua.

L'alimentazione a tensione costante in cc per il campo motore a corrente continua, il campo generatore cc e i circuiti di controllo è derivata da un eccitatore cc separato che può far parte del gruppo elettrogeno del motore o azionato separatamente da un motore a corrente alternata. In questo semplice sistema di controllo, tuttavia, a qualsiasi valore particolare della tensione applicata, la velocità del motore diminuirà leggermente con l'aumento del carico ed è nota come un sistema "anello aperto".

Sulla maggior parte degli avvolgitori Ward Leonard installati dalla fine degli anni quaranta, il controllo era del sistema a circuito chiuso. Con questo sistema non c'è variazione di velocità con il carico. Questo è necessario per l'avvolgimento automatico per assicurare un decking preciso delle gabbie agli sbarchi. Nel controllo ad anello chiuso viene effettuato un confronto tra la velocità del motore richiesta dalla posizione della leva del conducente e la velocità effettiva del motore.

Questo è mostrato in Fig. 16.11. La leva del guidatore, ovviamente, aziona un potenziometro da cui si ottiene una tensione di riferimento proporzionale al movimento della leva e la velocità del motore richiesta, vale a dire 100 percento di tensione di riferimento a piena apertura della leva che richiede il 100 percento della velocità del motore, 50 percento di riferimento tensione a metà leva del tiro che richiede una velocità del 50 percento, o zero tensione di riferimento con leva in folle che richiede motore fermo.

Un motore tachimetrico viene azionato dal motore per fornire un'uscita di tensione proporzionale alla velocità effettiva del motore. Queste due tensioni sono confrontate e la differenza, nota come tensione di errore, e opportunamente amplificata viene utilizzata per aumentare o diminuire la corrente del campo del generatore fino a quando non vi è alcun errore, cioè il motore funziona alla velocità richiesta dalla posizione del leva del conducente.

(2) Sistema raddrizzatore:

In questo sistema l'alimentazione cc del motorino di avvolgimento è fornita da un raddrizzatore. In passato, questi erano di solito del tipo ad arco di mercurio in cui la tensione di uscita è controllata tramite le griglie degli anodi. Le griglie possono essere polarizzate per trattenere l'istante di accensione anodica durante il semiperiodo positivo e quindi variare la tensione di uscita dal massimo a zero. Nel sistema attuale e moderno, per questo tipo di controllo, vengono utilizzati i tiristori.

In questo libro, non approfondiremo i dettagli del principio di questo sistema. Tuttavia, è importante notare che la corrente attraverso il raddrizzatore essendo unidirezionale, è necessario invertire il campo del motore avvolgitore per far ruotare il motore nella direzione opposta.

10. Ispezione e manutenzione dei motori DC:

La regolare manutenzione ordinaria dei motori a corrente continua è riportata di seguito in modo sistematico:

(1) Commutatore e pennello:

A intervalli regolari i depositi di carbonio vengono eliminati dall'interno dell'alloggiamento degli ingranaggi delle spazzole e dalla superficie del commutatore. I collettori vengono regolarmente esaminati per la sua superficie perfetta adatta per un buon contatto elettrico. I pennelli vengono anche esaminati per assicurarsi che siano ancora inseriti correttamente nel commutatore e per accertare se richiedono il rinnovo.

Le spazzole devono essere rinnovate prima che il connettore di rame che è incorporato in esse sia esposto sulla superficie di contatto, altrimenti la spazzola danneggerà il commutatore. I produttori specificano la quantità di usura permessa prima che la spazzola sia rinnovata. Se vi sono segni di forti scintille sulle spazzole, ad es. Se ci sono segni di bruciatura sui segmenti del commutatore, è necessario individuare e correggere la causa prima che il motore venga nuovamente messo in servizio.

(2) Ispezione di isolamento:

L'isolamento del campo e gli avvolgimenti dell'indotto sono controllati di volta in volta per qualsiasi segno di deterioramento.

Le seguenti condizioni indicano che è richiesta attenzione:

(a) Umidità e sporcizia, che riducono il valore della resistenza di isolamento.

(b) Vernice incrinata, che renderà l'isolamento vulnerabile alla penetrazione da sporco e umidità.

(3) Test di resistenza d'isolamento:

La resistenza di isolamento deve essere controllata tra:

(a) Gli avvolgimenti di campo e il telaio del motore.

(b) I segmenti del commutatore (prendendo l'avvolgimento dell'indotto) e il nucleo dell'indotto.

(c) L'ingranaggio della spazzola e il telaio della macchina sono testati periodicamente, di solito con un tester di resistenza d'isolamento, come un Metro-ohm o un Megger. Le letture ottenute in prove successive vengono registrate, in modo che qualsiasi tendenza a deteriorarsi possa essere notata, e le necessarie azioni preventive possono essere intraprese immediatamente. Se i due avvolgimenti di campo di un motore avvolto composto possono essere scollegati elettricamente, è usuale anche prendere la resistenza di isolamento tra due serie di avvolgimenti.

(4) Test di resistenza all'avvolgimento:

A intervalli regolari, la resistenza di ciascun avvolgimento del campo viene misurata con un ohmmetro a lettura diretta e deve essere confrontata con il valore corretto fornito dal produttore.

(5) Esame di armature:

Quando l'armatura viene rimossa dal motore durante una revisione, la seguente ispezione deve essere eseguita senza problemi:

(1) Le strisce di armatura che fissano gli avvolgimenti sono ispezionate per assicurarsi che siano in buone condizioni, ovvero che non vi siano giri sciolti di cavi di rilegatura e che le clip di saldatura e di fissaggio siano sicure.

(2) Un test di resistenza d'isolamento viene solitamente condotto tra le bande e l'avvolgimento dell'armatura e anche tra le bande e il nucleo dell'indotto.

(3) L'accumulo di sporcizia e la polvere di carbone dalle spazzole vengono rimossi dai dintorni del commutatore, ad esempio tra i riser del commutatore e le superfici esposte degli anelli terminali isolanti.

(4) La superficie di lavoro del commutatore viene sottoposta ad un esame molto approfondito, se vi è alcun segno di bruciatura o vaiolatura, la superficie può essere risolta facendo una svolta molto attenta. La causa di eventuali scintille o abrasioni che hanno danneggiato la superficie del commutatore deve essere contemporaneamente accertata e corretta.

(5) Vengono esaminati i segmenti di mica del commutatore. Se c'è qualche segno di bruciore o carbonizzazione, i segmenti di mica devono essere sostituiti.

(6) La superficie del commutatore viene esaminata per garantire che nessun segmento di mica stia fuori dai segmenti di rame. I segmenti di mica sono generalmente sottosquadrati leggermente al di sotto (diciamo da 1/32 di pollice a 1/6 di pollice di profondità) il livello dei segmenti di rame per evitare qualsiasi possibilità di incrostazione con le spazzole. Sulla maggior parte delle macchine, tuttavia, le micas sono rifinite a filo con i segmenti di rame.

(7) Le connessioni saldate al commutatore vengono esaminate per assicurarsi che la saldatura non sia stata lanciata e che i giunti non siano fessurati. Il lancio di saldatura indica avvolgimenti allentati nelle fessure dell'armatura.

La resistenza dei conduttori di armatura è ottenuta testando ogni coppia di segmenti di commutatore adiacenti. È possibile utilizzare un ohmmetro a lettura diretta sensibile come un ducter, ma i risultati più accurati si ottengono passando una corrente pesante attraverso l'armatura e misurando la caduta millivolt tra i segmenti.

La resistenza tra ogni coppia di segmenti dovrebbe essere la stessa entro una tolleranza specificata dal produttore. Qualsiasi variazione fuori tolleranza indica un guasto. Un'alta resistenza (o una caduta in millivolt) tra una coppia di segmenti indica un circuito aperto nell'avvolgimento mentre una bassa resistenza (o una caduta in millivolt) indica un cortocircuito. La caduta in millivolt deve essere vicina o uguale ai risultati forniti dal produttore.

11. Tabelle di ricerca guasti:

(a) Quando il motore non funziona:

1. L'armatura non è libera di correre:

Probabilmente un guasto nella trasmissione meccanica della macchina. L'armatura di un motore in serie può, tuttavia, bloccarsi contro gli avvolgimenti di campo se la macchina è stata lasciata correre e le bande di armatura sono state scoppiate o si è verificato un blocco meccanico.

2. Collegamenti terminali interrotti:

A causa di surriscaldamento / maltrattamento, per essere immediatamente rettificato.

3. Percorso corrente attraverso i pennelli interrotti:

Uno o più pennelli non entrano in contatto con il commutatore o una connessione interrotta al brushgear.

4. Circuito aperto in avvolgimenti di campo:

Prova la resistenza degli avvolgimenti di campo con ohm-meter a bassa lettura.

5. Cortocircuito nell'avvolgimento di campo:

Prova la resistenza degli avvolgimenti di campo con ohm-meter a bassa lettura.

(b) Quadri di comando del motore:

Possibile sintomo di errore: / Cause

1. Circuito di apertura nel resistore di avviamento:

Questo guasto impedirebbe al motore di iniziare con la resistenza nel circuito. L'operatore non deve spostare la maniglia di avviamento nella posizione "RUN" se il motore non si avvia normalmente.

2. Il contattore principale o l'interruttore di inversione non completano il circuito.

Esaminare i contatti per le condizioni generali. Assicurarsi che i contatti facciano con una pressione adeguata.

(c) Bassa velocità del motore (sotto la velocità nominale):

Possibile sintomo di guasto / Cause e / o individuazione delle cause

1. La resistenza nel pannello di avviamento non è stata disattivata correttamente:

L'interruttore potrebbe essere difettoso. Controllare e rimuovere l'errore.

2. Alta resistenza in armatura:

Controllare i giunti saldati tra i riser del commutatore e le resistenze dei conduttori dell'armatura.

3. Cortocircuito in armatura:

Effettuare un test di caduta di tensione sull'armatura e / o un test di induzione.

4. Contatto inadeguato tra spazzole e commutatore:

Esaminare le spazzole per assicurarsi che la loro superficie di contatto sia inserita nell'arco del commutatore e che non siano danneggiate, provocate da scintille o coperte da un film causato dall'ossidazione.

5. Pressione della molla della spazzola inadeguata:

Misurare la pressione delle molle delle spazzole con un bilanciamento della molla. Assicurarsi che le spazzole non siano consumate oltre il punto in cui le molle a spazzola o la leva caricata a molla possano sopportarle efficacemente.

(d) Alta velocità (sopra la velocità nominale):

Sintomo / cause e / o individuazione delle cause

1. Avvolgimento composto o interpolare cortocircuitato, aperto o invertito:

Esaminare le connessioni a questi avvolgimenti. Metti alla prova la loro resistenza con un ohmmetro a bassa lettura.

2. Alta resistenza nell'avvolgimento dello shunt:

Esaminare le connessioni agli avvolgimenti testarne la resistenza con un ohmmetro a bassa lettura. Se il motore dispone di un'unità di controllo della velocità del campo di derivazione, assicurarsi che la resistenza sia completamente disattivata.

3. Una o più bobine shunt invertite:

Controlla le connessioni.

4. Cortocircuito nel campo di serie:

Misura la resistenza degli avvolgimenti.

5. Posizione della spazzola disturbata:

Check the brush gear for any signs of movements, examine the surface of the commutator for burns pitting and other signs of sparking.

6. Machine on light load:

This is only for series motor.

(e) Overheating:

1. Cooling system not effective:

The motor may have been working covered by coal dust, or otherwise covered so that air cannot reach the cooling surfaces. If a fan is fitted, ensure that it is working properly and that the air ducts are not blocked by coal dust or any other type of dirt and dust.

2. Continuous working on overload:

It must be checked that the motor is driving the rated load. Check for faults in the mechanical drive, couplings, gearbox etc. which may impose excessive load on the motor.

3. Short circuit in field winding:

Carry out a voltage drop test on armature or / and induction test.

4. Poor brush contact:

Measure the brush spring pressure with a spring balance. Check that the brushes are not worn beyond the point where the brush springs or spring levers are fully effective. Examine the condition of the brush contact surfaces and the commutator working surface.

5. Brush friction:

Examine the brush contact surfaces and the commutator working surface, for roughness and abrasion. Ensure that the brush spring pressure is not too great.

6. Excess current caused by tracking between commutator segments:

Examine the commutator for deposits of dirt or carbon dust, in the slots between commutator segments or between the risers. And clean at regular intervals of maximum 500 hours operation.

(f) Vibration:

Possible Fault:

1. Commutator should be checked for:

(a) Mica segments standing out of the copper segments.

(b) Some copper segments out of line.

Remedial Action:

Any or all of the defects must be corrected in a well-equipped workshop.

Possible Fault:

2. Armature core loose on shaft:

Movements of the armature core on its shaft can sometimes be detected by the appearance of rusty powder around the centre of the core, and between the lamination of the cores. The equipment should be attended in a workshop efficiently.

3. Worn or damaged bearings:

Worn bearing are usually noisy when the motor is running and also cause heat loss. Sometimes due to defect in bearing if not detected early armature can rub with the field core, and thus damage the whole motor.