OSNOVI ELEKTROTEHNIKE (Mr Branislav Karadžić, dr Mirko Babić)
ELEKTRIČNE OSOBINE MATERIJE Elektron i proton su naelektrisane čestice, dok je neutron nenaelektrisan. Naelektrisanja elektrona i protona su različite vrste. Usvojeno je da se te dve vrste naelektrisanja nazivaju "pozitivna" i "negativna" pri čemu je naelektrisanje protona pozitivno, a naelektrisanje elektrona negativno. Ako se sa e označi elementarna (najmanja) količina naelektrisanja koja odgovara jednom protonu odnosno elektronu (+e za proton, -e za elektron), količina naelektrisanja koja se označava sa Q, biće: Q=ne
(1)
gde je n broj naelektrisanih elementarnih čestica. Iz praktičnih razloga, za jedinicu naelektrisanja usvojena je jedinica koja je jednaka naelektrisanju 0.624181·1019 protona. Ta jedinica se naziva Kulon i skraćeno se označava sa C. U električnom pogledu svi materijali se dele u tri grupe: provodnici, poluprovodnici i izolatori. Provodnici su materijali u čijem sastavu postoji veliki broj naelaktriasanih čestica koje mogu relativno slobodno da se kreću kroz materijal, a oni se pod dejstvom elaktričnih sila mogu dovesti u usmereno kretanje u pravcu tih sila. Najvažniji provodnici su metali i to: srebro, bakar, aluminijum i dr. Poluprovodnici su materijali kod kojih je broj naelektrisnih čestica koje mogu slobodno da se kreću pod dejstvom električnih sila mnogo manji nego kod provodnika. Izolatori ili dielektrici su materijali kod kojih su, u normalnim uslovima, elektroni iz spoljašnje ljuske čvrsto vezani za svoj atom ili grupu atoma koji obrazuju molekul. U izolatore spadaju guma, hartija, vazduh, porculan, smole i dr.
JEDNOSMERNE STRUJE ELEKTRIČNA STRUJA Električna struja je usmereno kretanje naelektrisanih čestica. Električna struja kod koje se ne menja intenzitet i smer u toku vremena naziva se jednosmernom strujom, električna struja kojoj se u toku vremena menja samo intenzitet naziva se pulsirajućom strujom, dok se električna struja kojoj se u toku vremena menja smer naziva naizmeničnom srujom. Kod metala pokretljive naelektrisane čestice su elektroni. Oni obrazuju električnu struju pod dejstvom električnog polja za čije je održavanje neophodno trošiti energiju. Ta energija se dovodi pomoću uređaja koji se naziva generator. Kretanje elektrona u provodnicima vrlo je složeno. Još pre uspostavljanja električnog polja elektroni se kreću haotično, po cik-cak putanjama. Kada se u provodniku uspostavi strano električno polje na ovo haotično kretanje superponira se kretanje pod uticajem električnog polja, u smeru suprotnom od smera polja. Makroskopski posmatrano, sve se dešava kao da se elektroni kreću duž provodnika stalnom brzinom u smeru suprotnom smeru polja. JAČINA, SMER I GUSTINA ELEKTRIČNE STRUJE Električna struja kao usmereno kretanje velikog broja naelektrisanih čestica karakteriše se pomoću fizičke veličine, koja se naziva intenzitet ili jačina električne struje. Ta veličina je skalarna veličina, i definiše se u odnosu na odredenu površinu, i predstavlja brzinu proticanja naelektrisanih čestica kroz datu površinu. Ovako definisan intenzitet ili jačina električne struje može se izraziti sledećom jednačinom:
I =
Q
(1)
t
gde je I - vrednost intenziteta električne struje, a Q - količina pozitivno naelektrisanih čestica, koje su za vreme t prošle kroz presek. Umesto naziva "jačina električne struje" ili "intenzitet električne struje' često se koristi termin „struja" . Ovo treba imati u vidu s obzirom na rasprostranjenost tog termina. Prema jednačini (1) jedinica za jačinu električne struje je kulon u sekundi. Zbog svoje važnosti, ova jedinica je dobila posebno ime - amper, i označava se sa A, I j =
kulon sekunda
=
C s
(2)
= amper = A
Instrument pomoću koga se meri jačina električne struje naziva se ampermetar. Ampermetar se uključuje u kolo redno, tj. kolo se prekida i u njega ubacuje ampermetar. Ampermetri se ina če tako konstruišu da svojim prisustvom u kolu što manje poremećuju struju koja se imala pre njihovog uključenja u kolo. ELEKTRIČNO KOLO. ELEKTRIČNI GENERATORI Da bi ee uspostavila i održavala stalna jednosmerna struja, pored postojanja naelektrisanih čestica mora se formirati zatvoreni put od materijala kroz koji se naelektrisane čestice mogu kretati, i mora postojati nekakav mehanizam koji će naelektrisane čestice pokretati. Taj zatvoreni put se naziva električno kolo, dok navedeni mehanizam poseduju uređaji koji se nazivaju električnl izvori ili generatori. Ako se na priključke generatora vežu krajevi nekog provodnika, npr. metalna žica, u njemu će se uspostaviti električno polje, i pod njegovim dejstvom će se u zatvorenom kolu obrazovati električna struja. Sposobnost generatora da održava struju u kolu i da vrši pretvaranje drugih vidova energlje u električnu, karakteriše se pomoću veličine koja se naziva elektromotorna sila, ili skraćeno ems i obeležava se sa E . Elektromotorna sila nekog generatora definiše se kao količnik rada A sto ga izvrši generator kada kroz njega protekne količina naelektrisanja Q, i samog tog naelektrisanja: E =
A
(3)
Q
Naziv elektromotorna sila nije adekvatan jer ona nije sila u pravom smislu re či, a uveden je analogno sa silom kao uzrokom kretanja mase, pošto je elektromotorna sila uzročnik kretanja elektriciteta. Iako je ems skalarna veličina, uobičajeno je da se prikazuje i njen smer, orijentisan kroz generator od negativnog ka pozitivnom priključku, sl.3. Kada generator u kolu održava struju jačine I onda on, po definiciji (5), u vremenu t izvrši rad, A = E ⋅ Q = E ⋅ I ⋅ t
(4)
Deobom izraza intervalom vremena t dobija se snaga generatora: P =
A t
= E ⋅ I
(5)
Snaga generatora jednaka je proizvodu ems E i jačine struje kroz generator I . Ona predstavlja snagu kojom se neki drugi oblik energije, najčešće mehanička, pretvara u električnu.
OMOV ZAKON. ELEKTRIČNA OTPORNOST Pošto je električna struja u nekom provodniku posledica električnog polja u njemu, jačina struje I u provodniku je u opštem slučaju funkcija napona U na njegovim krajevima. Eksperimenti pokazuju da je kod mnogih provodnika, naročito metala, kada se temperatura održava konstantnom, jačina struje direktno srazmerna naponu tj. I =
U
(6)
R
Relacija (6) predstavlja matematički izraz Omovog zakona. Omov zakon glasi: Jač ina struje je upravo srazmerna naponu, a obrnuto srazmerna elektri č noj otpornosti. Omov zakon predstavlja jedan od osnovnih zakona elektrotehnike. Omov zakon u navedenom obliku važi samo za one provodnike kod kojih odnos U/I tj. otpornost ne zavisi od jačine struje. Takvi provodnici se nazivaju linearni provodnici. Pošto je prema (10) otpornost definisana količnikom napona i struje jedinica za otpornost je volt po amperu. Ta jedinica ima posebno ime i naziva se Om a obeležava se gr čkim slovom omega (Ω): Rj =
U j I j
=
volt amper
=
V A
= Om = Ω
(11)
Otpornost od jednog oma ima provodnik kod koga struja ja čine jednog ampera stvara potencijalnu razliku između krajeva od jednog volta. Kada se temperatura provodnika održava konstantnom, otpornost zavisi od oblika i dimenzija provodnika i od vrste materijala od koga je on načinjen. Ako se radi o žičanom provodniku konstantnog preseka i od homogenog materijala, eksperiment pokazuje da je otpornost direktno srazmerna dužini provodnika l a obrnuto srazmerna površini S poprečnog preseka tj. ,
R = ρ
l S
(7)
Koeficijent srazmernosti ρ je fizička veličina koja zavisi od prirode provodnog materijala i naziva se specifična električna otpornost ili kraće specifična otpornost. Jedinica za specifičnu otpornost je om· metar tj. Ωm. Prema jednačini (7), specifična otpornost nekog materijala predstavlja otpornost provodnika izrađenog od tog materijala dužine 1 m , poprečnog preseka 1 mm2, pri temperaturi θ = 20 oC. DŽULOV ZAKON Jedna od veoma važnih manifestacija električne struje je njen toplotni efekat tj. zagrevanje provodnika, odnosno, otpornika. Ovaj efekat se naziva Džulov efekat, po imenu engleskog naučnika Džula (J.P. Joule), koji ga je eksperimentalno proučio i postavio kvantitativne odnose između veličina koje učestvuju u pojavi. Stavivši izolovan provodnik u kalorimetar, i mereći količinu toplote koja se oslobađa pri različitim jačinama stalne jednosmerne struje i pri drugim različitim okolnostima, Džul je ustanovio da je oslobođena toplotna energija srazmerna kvadratu jačine struje i vremena, dok je koefecijent srazmernosti otpornost provodnika R: W = R ⋅ I 2 ⋅ t
(8)
Do tog zaključka može se doći i sledećim razmatranjem: Posmatra se otpornik otpornosti R kroz koji protiče struja I . Ako na krajevima otpornika deluje napon U kroz otpornik će u nekom vremenskom intervalu t proteći količina naelektrisanja Q = I · t . Tu količinu elektriciteta su kroz otpornik prenele električne sile, pri čemu se izvesna energija električnog polja pretvorila u otporniku u toplotnu energiju. Naime, elektroni krećući, se kroz provodnik pod dejstvom električnog polja, predaju svoju stečenu kinetičku energiju česticama provodnika, i tako povećavaju njegovu toplotnu energiju. Prema definiciji napona, električne sile su pri prenošenju količine naelektrisanja Q kroz otpornik izvršile rad: (9)
A=U·I·t
Po zakonu o održanju energije, energija brojno jednaka ovom radu pretvorila se u otporniku u toplotu (10)
W = U·I·t
Korišćenjem Omovog zakona dobijaju se drugi oblici Džulovog zakona: W = R ⋅ I 2 ⋅ t =
U 2 R
⋅ t
(11)
Jedinica za energiju je Džul (J) a za snagu vat (W). U praktičnim primenama za energiju se koristi i jedinica kilovatčas (kWh). Kilovatčas je jednak energiji koju prijemnik snage 1 kW transformiše u toplotu (ili neki drugi oblik energije) u toku jednog časa. Znači, 1 kWh=1000·3600 Ws=3.6·106 J Instrumenti za merenje snage nazivaju se vatmetri. Toplotni efekat električne struje nalazi značajne i brojne primene u elektrotehnici, pošto se na njemu zasniva rad svih elektrotermi čkih uređaja. Medutim, u svim onim. slučajevima gde pretvaranje električne energije u toplotnu nije cilj, kao što je to npr. kod električnih generatora i motora, transformatora i prenosnih vodova, razvijanje toplote javlja se kao nepoželjna i štetna propratna pojava. PROSTO KOLO JEDNOSMERNE STRUJE Električna kola mogu biti u opštem slučaju prosta i složena. Prosta električna kola predstavljaju zatvorenu rednu vezu osnovnih elemenata kola. Osnovni elementi kola su izvor električne struje ili električni generator, prijemnik (potrošač) električne energije i provodnici. Pored osnovnih, u kolu mogu da budu uključeni i pomoćni elementi kola u koje spadaju osigurač, prekidač i razni instrumenti. Na slici 5 šematski je predstavljeno jedno prosto kolo jednosmerne struje koje se sastoji od generatora elektromotorne sile E i unutrašnje otpornosti R g i potrošača otpornosti R koji je sa generatorom povezan sa dva provodnika, dovodnim i odvodnim, čije su otpornosti R v1 i R v2. U električnim šemama fizičke osobine rasprostranjenih delova kola prikazuju se takozvanim koncentrisanim parametrima kola koji su međusobno povezani linijama - idealnim provodnicima bez otpornosti.
Sl. 1. Prosto električ no kolo
Na osnovu izraza za snagu generatora, tj . snagu kojom se neelektrična energija pretvara u električnu, kao i Džulovog zakona za kolo na slici 1 može se napisati sledeća relacija: EI − Rg I 2 − Rv1I 2 − Rv 2 I 2 − RI 2 = 0
(12)
Deljenjem predhodnog izraza sa strujom I dobija se: E − Rg I − Rv1 I − Rv 2 I − RI = 0
ili (13)
E = Rg I + Rv1 I + Rv 2 I + RI
Kako se proizvod RI naziva padom napona, iz izraza (13) sledi da je u prostom kolu jednosmerne struje elektromotorna sila jednaka zbiru padova napona u kolu. U slučaju kada u kolu postoji više redno vezanih elektromotornih sila, jednačina naponske ravnoteže ima oblik:
∑ E − ∑ RI = 0
(14)
∑ E = ∑ RI
(15)
ili
SLOŽENO KOLO JEDNOSMERNE STRUJE. KIRHOFOVI ZAKONI Za razliku od prostog kola jednosmerne struje koje predstavlja zatvorenu vezu elemenata kola, složeno električno kolo, ili ilektrična mreža, predstavlja složenu vezu elemenata kola, gde su oni međusobno povezani na različite načine. Složeno električno kolo se u praksi znatno češće sreće nego prosto kolo. Radi ilustracije na slici 6a prikazan je primer jednog složenog električnog kola jednosmerne struje. Složeno električno kolo karakterise se čvorovima, granama i zatvorenim konturama. Čvor je mesto u složenom električnom kolu gde se sustiču tri, ili više provodnika. Grana je deo složenog električnog kola koji se sastoji od jednog, ili više redno vezanih elemenata kola između dva čvora. Zatvorena kontura je deo složenog električnog kola koga čine redno vezani elementi, a kod koga se polazna i krajnja tačka poklapaju. Na osnovu navedenih definicija može se zaključiti da složeno električno kolo predstavljeno na slici ima 2 čvora i 3 grane.
Sl. 2. Složeno električ no kolo
Prvi Kirhofov zakon glasi: Algebarski zbir intenziteta svih dolazećih i odlazećih struja jednak je nuli. Pri ovome intenziteti struja grana imaju algebarsko značenje prema intenzitetu smerovima u granama, a njihov algebarski zbir se formira prema referentnom smeru koji je po dogovoru od čvora. Prvi Kirhofov zakon se simbolički označava na sledeći način:
∑ I dol −∑ I odl = 0
(16)
Drugi Kirhofov zakon glasi: Algebarski zbir elektromotornih i elektrootpornih sila jednak je nuli. Ovaj algebarski zbir se formira prema prizvoljno izabranom referentnom smeru duž zatvorenog puta i simbolički se označava kao:
∑ E − ∑ RI = 0
(17)
ELEKTROMAGNETIZAM Kada se u okolinu nekog magneta ili, što je isto, provodnika sa strujom, unese neki drugi magnet ili provodnik sa strujom, na njega će delovati sila, tkz. elektromagnetna sila. Znači, sredina koja okružuje magnet, odnosno, provodnik sa strujom nalazi se u drugačijem fizičkom stanju nego kada se oni nisu tu nalazili. To je zbog toga što magnet, odnosno, provodnik sa strujom, u svojoj okolini stvara magnetno polje, čijim se posredstvom, slično kao kod električnog polja, prenose sile međusobnog dejstva. Ako se uneti magneti, odnosno provodnici sa strujom premeštaju u magnetnom polju, sile koje na njih deluju u opštem slu čaju se menjaju po intenzitetu i orijentaciji, što znači da magnetno polje u različitim tačkama ima različito stanje. Poseban slučaj magnetnog polja je tkz. homogeno magnetno polje kod koga su te sile u svim ta čkama istog intenziteta i istog smera. Takvo magnetno polje se ima, npr. između polova potkovičastog magneta ukoliko su njegovi polovi na malom rastojanju. Uzročnik magnetnih polja je kretanje elektriciteta (naelektrisanih čestica). Magnetna indukcija je jedna od najvažnijih veličina kojom se opisuje magnetno polje. Jedinica za magnetnu indukciju ima posebno ime, naziva se "Tesla" i označava sa T. Uvedena je u čast našeg velikog pronalazača Nikole Tesle. ELEKTROMAGNETNA SILA Kada se provodnik sa strujom unese u strano magnetno polje na provodnik deluje mehanička sila koja teži da ga pomeri. Ta pojava predstavlja jednu od osnovnih vidljivih manifestacija magnetnog polja i od osnovnog je značaja za rad električnih mašina, elektromagneta i velikog broja električnih uređaja i instrumenata. Sila koja se tada javlja naziva se elektromagnetna sila.
OSNOVNI POJMOVI O ELEKTRIČNIM MREŽAMA SA PROSTOPERIODI ČNIM STRUJAMA Pored jednosmerne struje koja predstavlja vremenski stalnu struju, postoje i vremenski promenljive struje, koje inače imaju veliki praktični značaj. To su struje koje u toku vremena menjaju ili ja činu, ili smer, ili jedno i drugo, a postoje u elektri čnim kolima u kojima deluje promenljiva elektromotorna sila. Vremenski promenljive struje koje stalno menjaju intenzitet, a povremeno i smer, nazivaju se naizmenične struje.
Periodične i prostoperiodične veličine Pod vremenski periodič nim velič inama podrazumevaju se veličine čije se vrednosti ponavljaju u jednakim vremenskim razmacima. T je period (interval) vremena posle čijeg isteka se vrednosti periodične funkcije ponavljaju. Period predstavlja dužinu trajanja jednog ciklusa periodične funkcije. Recipročna vrednost perioda naziva se učestanost ili frekvencija i označava sa f 1 f = (18) T
Predhodni izraz predstavlja relaciju između u čestanosti i perioda periodične funkcije. Učestanost je broj perioda u jedinici vremena. Jedinica za učestanost je herz i označava se sa Hz. Učestanost od 1 Hz ima periodična veličina koja svake sekunde izvrši jedan ciklus.
Sl. 3. Promena prostoperiodič nog napona U tokom vremena t
Srednja i efektivna vrednost periodičnih veličina Eefektivna vrednost prostoperiodičnog napona i struje je: U = I =
U m
2 I m
2
= 0,707 ⋅ U m
(19) = 0,707 ⋅ I m
Uobičajeno je da se naizmenična struja opisuje strujom koja bi, da je jednosmerna, za vreme od jedne periode, prolazeći kroz neki termogeni otpor R, oslobodila istu količinu toplote kao i opisivana naizmenična struja. Snaga generatora, odnosno snaga prijemnika, mogu u slučaju vremenski promenljivih struja biti pozitivne i negativne. Isto važi i za rad. Ako je snaga prijemnika negativna, on se ponaša kao generator. Kada je snaga generatora negativna, energija se iz mreže dovodi generatoru. Pored trenutne snage, u kolu naizmenične struje definiše se srednja ili aktivna snaga. Srednja snaga prijemnika izražena preko efektivnih vrednosti napona i struje; P = UI cos ϕ
(20)
fazna razlika između napona i struje. Definicija reaktivne snage prijemnika: gde je ϕ
U m I m
⋅ sin ϕ = UI sin ϕ 2 Definicija aktivne snage prijemnika: Q=
P =
U m I m
2
⋅ cos ϕ = UI cos ϕ
Ili: S = UI – prividna snaga, P = UI cosφ - aktivna snaga, Q = UI sin φ - reaktivna snaga
TROFAZNI SISTEMI
(21)
(22)
U generatorima naizmenične struje indukovane elektromotorne sile su međusobno vremenski pomerene za jednu trećinu perioda T zbog prostorne pomerenosti navojnih delova namotaja statora u kojima se ove elektromotorne sile indukuju. Šematski je prikazano na slici broj 9 (a) da indukovana elektromotorna sila u kalemu A dostiže prva svoju maksimalnu vrednost, pa zatim sledi za njom elektromotorna sila kalema B i na kraju elektromotorna sila kalema C . Ovaj se redosled nadalje stalno ponavlja sve dok se rotor mašine obr će u naznačenom smeru. Ovakav je redosled evidentan i iz fazorskog dijagrama trenutnih vrednosti koji su predstavljeni na slici broj 9 (b) i (c). Bitno je napomenuti da je smer rotacije u ovom slučaju suprotan smeru skazaljke na časovniku. Za takav redosled kažemo da je to redosled ABC . Ako je smer rotacije obrnut, tada se dobija suprotan redosled maksimalnih vrednosti indukovanih elektromotornih sila, pa za takav redosled kažemo da je redosled CBA. Na slici 9 (a) je predstavljeno da se indukovana elektromotorna sila indukuje u namotaju rotora a da magnetni polovi N , S miruju. Međutim u sinhronim generatorima koji danas proizvode električnu energiju u elektranama stvar je obrnuta. Na rotoru se nalaze pobudni magnetni polovi, dok se u žljebovima statora nalaze trofazni Teslini namotaji u kojima se indukuju elektromotorne sile.
Sl.4. Trofazni sistem
ELEKTRIČNI TRANSFORMATOR U praksi se koristi veoma širok opseg napona. Me đutim najčešće je na raspolaganju samo jedna vrednost napona i često je potrebno taj napon povećat ili smanjiti. Efikasno pretvaranje jedne vrednosti napona u drugu se vrši ur đajem, koji se naziva električni transformator ili često samo transformator. Transformator radi na principu elekrtomagnetne indukcije, koji postoji samo kod vremenski promenljivih polja, tako da on ne može da se koristi za transformisanje vremenski konstantnih napona. Transformatori su električne mašine bez obrtnih delova. U njima se putem elektromagnetne indukcije vrši pretvaranje promenljivih struja i napona jednog sistema u struje i napone drugog sistema, ali iste učestanosti. Najveću zastupljenost transformatori imaju u elektroenergetskim sistemima na transformaciji napona.
ELEKTRIČNE MAŠINE OSNOVI RADA I KONSTRUKCIJE ELEKTRI ČNIH MAŠINA Električne mašine su naprave pomoću kojih se električna energija pretvara u mehaničku ili mehanička energija u električnu.U prvom slučaju električna mašina radi kao motor, a u drugom kao generator. Pretvaranje električne energije u mehaničku i obrnuto, koje se naziva elektromehaničkim pretvaranjem energije, zasniva se na izvesnim prirodnim pojavama kojima su povezani, s jedne strane magnetno i električno polje i, s druge strane, mehanička sila i kretanje. Tih pojava je više, međutim najvažnije pojave u tom smislu su one na kojima se zasniva rad elektro magnetnih obrtnih mašina, koje inače imaju daleko najveću praktičnu primenu i značaj. Rad elektromagnetnih električnih mašina se sazniva na pojavi da mehanička (elektromagnetna) sila
deluje na provodnik kroz koji protiče električna struja kada se on nalazi u magnetnom polju, (sl. 5) kao i na pojavi da se u kolu koje se kreće kroz magnetno polje indukuje elektromotorna sila.
Sl. 5 Provodnik u magnetnom polju Te dve pojave se odigravaju istovremeno, kao akcija i reakcija, zbog čega je proces elektromehaničkog pretvaranja energije reverzibilan. Električne mašine se konstruktivno izvode iz dva dela, i to nepokretnog koji se naziva stator, i pokretnog, koji se naziva rotor. U pogledu međusobnog položaja statora i rotora moguće su razlicite izvedbe. Kod savremenih električnih mašina rotor se nalazi unutar statora i obr će se u njemu. Stator i rotor čine magnetno kolo električne mašine. Na statoru i na rotoru nalazi se po jedan namot, od kojih se jedan naziva induktor ili pobudni namotaj, a drugi indukt, koji čine električno kolo električne mašine.
Sl. 6 Presek električne mašine Nezavisno od uloge koju mašina ima (generator ili motor) pri obrtanju će se u njenim provodnicima javljati indukovana elektromotorna sila, dok ce na te provodnike delovati elektromagnetna sila F, ako kroz njih teče struja. Mašina će raditi kao generator kada spoljašnji momenat ili sila izazivaju kretanje nasuprot elektromagnetnim silama. Mašina ce raditi kao motor kada spoljašnji napon izaziva struju nasuprot indukovanoj elektromotornoj sili. Između motora i generatora, spolja gledano, nema nikakve razlike i svaki motor ili generator može se upotrebiti za pretvaranje energije u oba smera, sto je posledica reverzibilnosti elektromehaničkog pretvaranja energije. Mašina ce raditi kao motor ako joj se dovodi električna energija, radiće kao generator ako joj se dovodi mehanička energija. Uslovi stvaranja obrtnog momenta u motoru istovremeno su i uslovi stvaranja otpornog momenta generatora, a na čin kako nastaje indukovani napon generatora istovremeno predstavlja i način kako nastaje kontra ems u motoru. Kod motora je korisna snaga mehanička a utrošena električna, dok je kod generatora obrnuto. Stepen iskorišćenja električnih mašina je definisan izrazom: η =
P P '
(5)
gde je P korisna snaga a P’ utrošena. Stepen iskoriš ćenja električnih mašina se, zavisno od njihove snage, kreće od 70 % (za P = 1 kW) do 95 % (za P = 1 MW). PODELA ELEKTRIČNIH MAŠINA Pored podele prema ulozi , na generatore i motore, električne mašine se dele i prema vrsti struje indukta i induktora. U principu, u svakom od namotaja može da teče i jednosmerna i naizmenična struja. S tim u vezi, a u pogledu kombinacija struja indukta i induktora, električne mašine se dele na sledeće tri osnovne grupe : a) Mašine za jednosmernu struju – jednosmerna struja u induktoru (pobudnom namotaju) i jednosmerna struja (dovedena ili odvedena pomocu kolektora) indukta, b) Sinhrone mašine – jednosmerna struja u induktoru (po obodnom namotaju) i naizmeni čna struja u induktu, c) Asinhrone mašine – naizmenična struja u oba namotaja. Sinhrone i asinhrone mašine spadaju u električne mašine naizmenične struje. ASINHRONI MOTORI
Osnovni elementi konstrukcije asinhronih motora Asinhroni motor je električna mašina koja pretvara električnu struju u mehanički rad. Kao I kod svake električne mašine, osnovni (aktivni) delovi asinhronog motora su magnetno i električno kolo. Magnetno kolo čine stator i rotor, koji su međusobno odvojeni međugvozđem, a električno kolo namotaji induktora (statora) i indukta (rotora). Na sl. 6. prikazan je izgled statora jednog asinhronog motora.
Sl. 6. Asinhroni motor (levo-rotor, desno – stator)
Rotor je valjkastog oblika, sastavljen takođe od limova debljine oko 0.5 mm, međusobno izolovanih koji se naglavljuju na vratilo. Po spoljašnjoj površini rotora usečeni su žljebovi, duž izvodnica valjka. Na sl. 6 prikazan je poprečni presek magnetnog kola (statora i rotora) asinhronog motora. U žljebove rotora se smestaju provodnici koji čine električno kolo (namot) rotora, odnosno namot indukta. Namot rotora se izvodi na dva načina i to kao kavezni (kratkospojni) i namotani (sa prstenovima). U tom smislu i asinhroni motori se dele na dve grupe i to na asinhrone motore sa kaveznim (kratkospojnim ) rotorom i asinhrone motore sa namotanim rotorom. ________________ Tekst pripremio mr Branislav Karadžić, a prilagodio programu dr Mirko Babić
