stejnosmĚrnÉ stroje prof.ing. karel pokornÝ, csc. zhotovila: jana zimmerová 2006
DESCRIPTION
STEJNOSMĚRNÉ STROJE prof.Ing. Karel POKORNÝ, CSc. Zhotovila: Jana Zimmerová 2006. Konstrukční uspořádání. 1 – kostra statoru 2 – magnetické póly p – pólová rozteč 3 – budící vinutí 4 – rotor (kotva) 5 – drážky rotoru 6 – komutátor 7 – kartáče – sudý počet (stejně jako počet pólů) - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Konstrukční uspořádání
Konstrukční uspořádání1 – kostra statoru
2 – magnetické póly
p – pólová rozteč
3 – budící vinutí
4 – rotor (kotva)
5 – drážky rotoru
6 – komutátor
7 – kartáče – sudý počet (stejně jako počet pólů)
8 – neutrální osa – geom. osa hlavních mag. pólů
p
Dp 2
.
)( bIf
Indukované napětí v kotvě
Při otáčení rotoru se v 1 vodiči rotoru indukuje napětí:
Střední hodnota Bstř:
nebo při známém mag. toku Φ lze psát:
V rotoru je sériově zapojeno celkem vodičů.
Rychlost rotoru v:
Celkové indukované napětí v kotvě:
Ui lze změřit na kartáčích dynama pouze při chodu naprázdno.
p
dxBBp
stř
0
.1
lSB
pstř .
a
N
21
60..2
60
.. np
nDv p
vlBU i ..
vlBa
NU
a
NU střii ...
2.
211
Vztahy mezi indukovaným a svorkovým napětím
1) Dynama 2) Motory
KARKDKCiSV UIRUUD
.
iSV UUD
KARKMKCiSV UIRUUM
.
iSV UUM
Reakce kotvyje způsobena účinky mag. toku K vytvořeného proudem kotvy IK
na mag. tok stroje vytvořený proudem budícího vinutí Ib.
Obr.1: nezatížený stroj IK = 0
Obr.2: Ib = 0 = 0 IK 0
Obr.3: Ib 0 IK 0
celkový mag.tok:
cel = + K obr.1 obr.2 obr.3
Nepříznivé účinky reakce kotvy:1) změna polohy neutrální osy o zátěžný úhel δ2) zmenšení mag. toku zmenšení Ui a USV Odstranění negativného vlivu reakce kotvy:Kompenzační vinutí se zapojuje do série s vinutím kotvy, protéká vždy proud opačného směru než kotvou pod pólem.
Komutacezměna směru proudu v cívce (cívkách) rotoru nad kartáčem (kartáči).
Kartáče musí být v neutrálních osách, aby nedocházelo ke komutaci, když je na cívkách napětí.
Doba komutace
1- „odporová“ komutace (ideální průběh)
2- skutečný průběh komutace (vlivem L komutující cívky – reaktanční napětí ur)
Pomocné (komutační) póly se zapojují do série s kotvou - v oblasti kartáčů ruší pole od reakce kotvy - v komutujících cívkách indukují komutační napětí, které snižuje reaktanční
napětí.
K
KARK v
bt
Dynamo s cizím buzenímVnější (zatěžovací) ch-ka:
výhoda: „tvrdá“ zatěž. ch-ka
nevýhoda: velké proudy
Ch-ka naprázdno: U0 = f (Ib) při n = konst
Ib = 0 U0 = Ur Ur .. remanentní (zbytkové) napětí
Při malém Ib je malá B a velká permitivita přímkový průběh
Při nasycení mag. obvodu dynama „koleno ch-ky“
Derivační dynamo
- 2) Vnější (zatěžovací) ch-ka:
Usv = f(Izát) při n = konst
Izát = IK – Ib
Usv↓ → Ib↓
IZKR IN
1) Ch-ka naprázdno:
Rbc = Rbv + Rbr
A: U01 = Ib1 (Rbv + Rbr1)
B: U02 = Ib2 (Rbv + Rbr2)
C: labilní stav
Rbv + Rbrmax ~ tgγ
Dynamo kompaundníPři jmenovitém zatížení bude
napětí dynama stejné jako při chodu naprázdno
Kompaundované dynamo ch-ka I.
Zatěžovací ch-ky:
II: překompaundovaný stav – napětí dynama stoupá se zatížením zvýšením počtu závitů sériového bud. vinutí III: podkompaundovaný stav – zvýšením počtu závitů D1,2 IV: protikompaundní dynamo – napětí dynama se zatěžováním prudce klesá. Dynamo se užívá pro obloukové svařování.
Moment stejnosměrného motoru ….. pro 1 vodič kotvy
• Vinutí kotvy má celkem N1 vodičů rozdělených do paralelních větví
• Síla působící na vodiče v mag. poli: F = B.I.l.sinα
(za předpokladu: α = 90°)
• Ve vztahu pro F je proud I = IK
• S užitím Φ = c3.Ib a c5 = c2 . c3 platí
2.D
FM
a
N
21
Ma
NM .
21
p
KIF.
lIBFlS
B střp
stř ...
pD p .
2
2..
21 DF
a
NM
AWbNmIcMa
pNM K ,;..
.2 21
AANmIIcM Kb ,,;..5
Stejnosměrné motoryZákladní vztahy: Ui = c1.Φ.n (1)
USV = Ui + RK.IK + ΔUKAR (2)
M = c2.Φ.IK (3)
Φ c3.Ib (4)
USY Ui + RK.IK c1.Φ.n + RK.IK
Otáčky stejnosměrného motoru: kde: c4 = c1.c3
Moment stejnosměrného motoru: M = c2.Φ.IK c5.Ib.IK kde: c5 = c2.c3
Způsoby řízení otáček stejnosměrných motorů:
• ze vztahu (5) a) napětím
b) odporem v obvodu kotvy
c) změnou Φ (odbuzováním)
b
KKSVKKSV
Ic
IRU
c
IRUn
.
.
.
.
41
nnIc
IR
Ic
Un
b
KKSV 044 .
.
.
Sériový motorbudící vinutí (S1,S2)
Ib = IK = I
Spouštění motoru: a) zdroj regulovatelného
stejnosměrného napětí b) Rsp tak, aby motorem protékal při rozběhu
motoru maximálně jmenovitý proud
Všechny provozní ch-ky se měří při USV = konst.
2) Otáčková ch-ka
n = f(I)
- hyperbola
1) Momentová ch-ka
M = f(I)
M = c2.Φ.IK
Φ c3.Ib M = c5.I2 I ~
Ib = IK = I
3) Mechanická (zatěžovací) ch-ka
n = f(M)
N2.M = K – polytrofa
3 oblasti mech. ch-ky:A…rozběhová oblast velký zátěžový momentB…pracovní oblast „měkká ch-ka“C…oblast chodu naprázdno motor musí být před spouštěním vždy zatížen
TYPICKÝ TRAKČNÍ MOTOR
M
Ic
Un i
.4
I
KONSTn
Ic
UIRUn KARKSV .
.
.
4