Motorul de curent continuu a fost inventat în 1873
de Zénobe Gramme prin conectarea unui generator de curent continuu la un
generator asemănător. Astfel, a putut observa că mașina se rotește, realizând
conversia energiei electrice absorbite de la generator. Astfel el a constatat,
că generatorul "inițial" era de fapt o mașină electrică reversibilă,
care putea lucra ca un convertizor de energie bidirecțional.
Motorul de
curent continuu are pe stator polii magnetici și bobinele polare concentrate care creează câmpul
magnetic de excitație. Pe axul motorului este situat un colector
ce schimbă sensul curentului prin înfășurarea rotorică astfel încât câmpul
magnetic de excitație să exercite în permanență o forță față de rotor.
În funcție de
modul de conectare a înfășurării de excitație motoarele de curent continuu pot
fi clasificate în:
- motor cu excitație independentă - unde înfășurarea statorică și înfășurarea rotorică sunt conectate la două surse separate de tensiune
- motor cu excitație paralelă - unde înfășurarea statorică și înfășurarea rotorică sunt legate în paralel la aceași sursă de tensiune
- motor cu excitație serie - unde înfășurarea statorică și înfășurarea rotorică sunt legate în serie
- motor cu excitație mixtă - unde înfășurarea statorică este divizată în două înfășurări, una conectată în paralel și una conectată în serie.
Înfășurarea
rotorică parcursă de curent va avea una sau mai multe perechi de poli magnetici
echivalenți. Rotorul se deplasează în câmpul magnetic de excitație până când
polii rotorici se aliniază în dreptul polilor statorici opuși. În același
moment, colectorul schimbă sensul curenților rotorici astfel încât polaritatea
rotorului se inversează și rotorul va continua deplasarea până la următoarea
aliniere a polilor magnetici.
Pentru
acționări electrice de puteri mici și medii, sau pentru acționări ce nu necesită
câmp magnetic de excitație variabil, în locul înfășurărilor statorice se
folosesc magneți permanenți.
Turația
motorului este proporțională cu tensiunea aplicată înfășurării rotorice și
invers proporțională cu câmpul magnetic de excitație. Turația se reglează prin
varierea tensiunii aplicată motorului până la valoarea nominală a tensiunii,
iar turații mai mari se obțin prin slăbirea câmpului de excitație. Ambele
metode vizează o tensiune variabilă ce poate fi obținută folosind un generator
de curent continuu (grup Ward-Leonard), prin înserierea unor rezistoare în circuit sau cu ajutorul
electronicii de putere (redresoare comandate, choppere).
Motor universal
folosit la râşniţele de cafea
Cuplul
dezvoltat de motor este direct proporțional cu curentul electric prin rotor și
cu câmpul magnetic de excitație. Reglarea turației prin slăbire de câmp se
face, așadar, cu diminuare a cuplului dezvoltat de motor. La motoarele serie
același curent străbate înfășurarea de excitație și înfășurarea rotorică. Din
această considerație se pot deduce două caracteristici ale motoarelor serie:
pentru încărcări reduse ale motorului, cuplul acestuia depinde de pătratul
curentului electric absorbit; motorul nu trebuie lăsat să funcționeze în gol
pentru că în acest caz valoarea intensității curentului electric absorbit este
foarte redusă și implicit câmpul de excitație este redus, ceea ce duce la
ambalarea mașinii până la autodistrugere. Motoarele de curent continuu cu
excitație serie se folosesc în tracțiunea electrică urbană și feroviară (tramvaie,
locomotive).
Schimbarea
sensului de rotație se face fie prin schimbarea polarității tensiunii de
alimentare, fie prin schimbarea sensului câmpului magnetic de excitație. La
motorul serie, prin schimbarea polarității tensiunii de alimentare se realizează
schimbarea sensului ambelor mărimi și sensul de rotație rămâne neschimbat.
Așadar, motorul serie poate fi folosit și la tensiune alternativă, unde
polaritatea tensiunii se inversează o dată în decursul unei perioade.
Un astfel de motor se numește motor universal și se folosește în
aplicații casnice de puteri mici și viteze mari de rotație (aspirator, mixer).
