Stejnosmerne stroje ZEL - WordPress.com...vinutí. Za čátky a konce cívek rotorového vinutí...
Transcript of Stejnosmerne stroje ZEL - WordPress.com...vinutí. Za čátky a konce cívek rotorového vinutí...
-
Základy elektrotechnikyPřednáška
Stejnosměrné stroje
1
-
2
Konstruk ční uspořádání stejnosměrného stroje
1 - hlavní póly 5 - vinutí rotoru2 - magnetický obvod statoru 6 - drážky rotoru 3 - pomocné póly 7 - komutátor4 - rotor (kotva) 8 - kartáče (uhlíky)
-
3
Stejnosměrný stroj (DC)
1 – kostra statoru (nedělená)
2 – magnetické póly (cívka nebo permanentní magnet)
τp – pólová rozteč 3 – budící vinutí
4 – rotor (kotva)
5 – drážky rotoru
6 – komutátor
7 – kartáče – stejný počet jako počet pólů
8 – neutrální osa (geometickáosa hlavních pólů
-
4
Princip funkce DC stroje
Komutace - změna směru proudu v cívce (cívkách) rotoru nad kartáčem (kartáči)..
Kartáče musí být v neutrálních osách, aby nedocházelo ke komutaci, když je na cív-kách napětí.
-
Princip funkce ss. stroje
BIlF =
BlvU i =
Princip funkce spočívá v chování vodiče, který je umístěn v magnetickém
poli. Vodič se buď pohybuje (dynamo) nebo je protékán elektrickým
proudem (motor).
Síla působící na vodič, kterým protéká proud:
Indukované napětí v pohybujícím se vodiči:
Elektromagnetický moment: IkM Φ=
ωΦ= kU i
Každý stejnosměrný stroj může pracovat jako generátornebo motor
5
-
Stejnosměrné stroje
Stator se skládá z ocelového prstence, na kterém jsou uloženy póly s
budicím vinutím.
Rotor se skládá ze svazku elektrotechnických plechů, v nichž je umístěno
vinutí. Začátky a konce cívek rotorového vinutí jsou zapájeny do lamel
komutátoru.
Po lamelách komutátoru kloužou sběrné uhlíkové kartáče.
Princip činnosti: statorové vinutí napájené ze stejnosměrného zdroje
vytváří magnetické pole. Magnetický tok Φb prostupuje vinutím otáčeného
rotoru→ v rotorovém vinutí se indukuje střídavé napětí Ui, které je
usměrněno pomocí komutátoru.
6
-
7
Uspořádání stejnosměrných strojů
Každý stejnosměrný stroj může pracovat jako:
a) generátor (dynamo)
b) motor
Bude-li k dynamu, na jehož svorkách bude napětí UD, připojena
akumulátorová baterie se s napětím UB, pak:
bude-li UD > UB, poteče proud z dynama do baterie a ta bude dobíjena,
bude-li UD < UB, např. poklesem otáček dynama, změní se směr proudu,
poteče z baterie do dynama a stroj přejde do stavu, kdy pracuje jako
stejnosměrný motor.
Dnes se stejnosměrné dynamo jako zdroj DC proudu používá jen výjimečně. DC proud se získává usměrněním střídavého proudu pomocí polovodičových (řízených) usměrňovačů. Používá se jen tachodynamav regulačních obvodech k měření otáček.
-
Náhradní zapojení ss. strojů
kki IRUU −=kki IRUU +=
kki IRUU +=8
-
Činnost stejnosměrných generátorů
• Indukované napětí Ui
v rotoru závisí na budicím toku Φb a na úhlové rychlosti rotoru ω
Ui = k · Φb · ω = kE · Φb · n
• Svorkové napětí U
je sníženo o úbytek v obvodu rotoru
U = Ui − Rk·I k
9
-
Stejnosměrné generátory (základní dělení)
Podle způsobu zapojení vinutí statoru a rotoru dělíme dynama na:• dynamo s permanentním magnetem• dynamo s cizím buzením- nutný cizí zdroj pro napájení
budicího vinutí, změnou polarity budicího proudu se mění polarita výstupního napětí, tvrdý zdroj.
• derivační dynamo (budicí vinutí paralelně k vinutí rotoru) -vhodné pro malé proudové odběry.
• sériové dynamo(budící vinutí zapojeno sériově se zátěží).• kompaundní dynamo- kombinace derivačního a sériového
dynama, sériové vinutí kompenzuje pokles napětí paralelního vinutí při nárůstu zatížení.
10
-
Stejnosměrné motory
• Princip činnosti: konstrukce jako u stejnosměrných generátorů, na
kartáče je však připojen zdroj stejnosměrného napětí. Budicí vinutí
vytváří magnetické pole, které působí na vodiče rotoru silovým
momentem a rotor roztáčí.
• Vlastnosti vyjadřuje momentová charakteristika, závislost otáček
motoru n (ω) na zatěžovacím momentu M. S rostoucím momentem
otáčky klesají. Vedle momentové charakteristiky je pro použití
motoru určující možnost regulace otáček, reverzace chodu, způsob
brždění a spouštění.
• Základní rovnice: M = k Φb Ia, U = Ui +Ra Ia, Ui = k Φb ω11
-
Vlastnosti stejnosměrných strojůMotor s cizím buzením– budicí vinutí napájeno z vnějšího zdroje
stejnosměrného napětí, otáčky jsou stabilní i při kolísání napětí, před
připojením rotoru ke zdroji musí být motor nabuzen – jinak
nebezpečný nárůst otáček, motor umožňuje regulaci otáček ve velkém
rozsahu, vhodný pro pohon strojů s proměnným mechanickým odporem,
např. obráběcích strojů.
Derivační motor – elektromagnet statoru napájený paralelně s rotorem.
Otáčky tohoto motoru jsou méně závislé na zátěži motoru. Navíc lze proud
statoru samostatně regulovat. Proto se tento typ motoru využívá především
u strojů, kde jsou požadovány relativně neměnné otáčky.
12
-
Stejnosměrný motor se sériovým buzením
U tohoto motoru protéká budicím vinutím stejný proud jako rotorem
13
-
Motor se sériovým buzením (sériový motor ) – budicí vinutí v sérii s
rotorovým vinutím, má největší záběrový moment. Při chodu naprázdno
dosáhne nebezpečně velkých otáček, otáčky jsou velmi závislé na
zatížení, sériové motory se používají pro pohon vozidel (nákladní káry,
tramvaje, trolejbusy, lokomotivy), sériový motor je značně přetížitelný,
používá se tam, kde je nutný velký moment po krátkou dobu a kde
přitom nevadí pokles otáček.
Kompaundní motory – mají sériové i paralelní budicí vinutí, jejichž
magnetické toky působí buď souhlasně, nebo proti sobě. Působí-li vinutí
stejným směrem, má motor větší záběrný moment než motor s paralelním
buzením a otáčky se nesnižují tolik jako u motoru se sériovým buzením.
Používá se k pohonu výtahů, bagrů, trolejbusů atd.14
-
Komutátorový stroj buzený permanentními magnety
Magnetický obvod statoru je tvořený permanentními magnety. Rotující
kotva ve formě elektromagnetu s dvěma póly je přes kartáče a komutátor
napájena ze stejnosměrného zdroje.
Rotační přepínač zvaný komutátor mění směr elektrického proudu a
polaritu magnetického pole (směr indukčních siločar v cívce)
procházejícího kotvou dvakrát během každé otáčky. Tím zajistí, že síla
působící na póly rotoru má stále stejný směr. V okamžiku přepnutí polarity
(mrtvý úhel motoru) udržuje běh tohoto motoru ve správném
směru setrvačnost.
15
-
Komutátorový stroj buzený permanentními magnety
16