ISTOSMJERNI STROJEVI
Istosmjerni stroj
tacijsk jski strojev jevi kod kojih jih u vanjsko skom struj rujnom krugu ugu teče isto istosm smjer jerna na stru struja ja Električni rotac zov zovu se istosmjerni istosmjerni strojevi. strojevi. Mog Mogu radi raditi ti rever everzi zib biln ilno, tj. tj. kao generatori (na (na svoj svojim im stez stezal aljk jkam amaa daju daju isto istosm smje jern rnii napo napon) n) ili motori (na (na njih njihov ovee stez stezal aljk jkee dov dovodi odi se isto istosm smje jern rnii napo napon) n)..
Istosmjerni Istosmjerni strojevi po svojoj izvedbi slični su sinkronim strojevima. strojevima. Razlika je j e u tome, što se , dok je kod uzbudni uzbudni dio kod istos istosmj mj er nog str str oja nal azi azi na statoru, statoru, a arm atumi na r otoru sinkronih strojeva to u pravilu obratno.
Istosmjerni stroj
tacijsk jski strojev jevi kod kojih jih u vanjsko skom struj rujnom krugu ugu teče isto istosm smjer jerna na stru struja ja Električni rotac zov zovu se istosmjerni istosmjerni strojevi. strojevi. Mog Mogu radi raditi ti rever everzi zib biln ilno, tj. tj. kao generatori (na (na svoj svojim im stez stezal aljk jkam amaa daju daju isto istosm smje jern rnii napo napon) n) ili motori (na (na njih njihov ovee stez stezal aljk jkee dov dovodi odi se isto istosm smje jern rnii napo napon) n)..
Istosmjerni Istosmjerni strojevi po svojoj izvedbi slični su sinkronim strojevima. strojevima. Razlika je j e u tome, što se , dok je kod uzbudni uzbudni dio kod istos istosmj mj er nog str str oja nal azi azi na statoru, statoru, a arm atumi na r otoru sinkronih strojeva to u pravilu obratno.
Istosmjerni Istosmjerni stroj stroj - dijelovi dijelovi stroja stroja
1.stator s uzbudni uzbudni m namo n amotom tom (ili kod manjih snaga s permanentnim magnetom), 2. rotor s ar matur matur ni m namoto namotom m i komu tacii j ski skl op (kolektor, držači četkica i četkice) 3. komutac
Istosmjerni stroj - kolektor
Lamele kolektora meĎusobno su izolirane (tinjcem, odnosno kolektorskim mikanitom),
a takoĎer su izolirane i od osovine rotora. Četkice su smještene u držače četkica koji se moraju konstruirati tako da drže konstantni pritisak na četkice neovisno da li se četkice pri radu troše više ili manje
Istosmjerni stroj - namoti uzbudni namot i stosmj ernog stroja izvodi kao posebni izolirani svitak sa slobodnim krajevima
za priključak. Ti se svici postavljaju na svaki pol, a spajaju se redovito serijski i to tako, da je polaritet polova izmjeničan, tj. iza N-pola dolazi S-pol itd Armatumi namot izvodi se kao petlj asti (paraleln i) ili valoviti (seri jski) kako je shematski
predočeno
Raspodjela magnetske indukcije po obodu Srednja vrijednost indukcije po obodu
BS
S
l p
Napon jednog vodiča
E S BS l v Napon armature
E k E n
Raspodjela magnetske indukcije i inducirani napon u vodiču rotora
Princip rada DC generatora – uzbuda permanentni magnet
Da bi se smanjila pulzacija napona na stezaljkama, armaturni namot izvodi se s većim brojem utora (svitaka po polu).
Princip rada DC motora – uzbuda permanentni magnet
Ukupna sila na obodu rotora
F u
z I a
N 2a
l BS
Moment stroja
M k M I a
Istosmjerni stroj – generator ili elektromotor
Ako je napon na stezaljkama istosmjernog stroja manji od induciranog napona ( U < E), struja teče iz stroja i on radi kao generator .
U E I a Ra UČ Ako napon na stezaljkama nadvladava inducirai napon (U> E) struja teče u stroj i on radi kao motor.
U E I a Ra U Č
Komutacija U trenutku prolaza lamele
kolektora pod četkicom mijenja se smjer struje u svitku koji se nalazi u kratkom spoju.
Četkice smještene u NZ ne iskre.
Ako se ta promjena ne bi dospjela obaviti za vrijeme kratkog spoja, tada bi, kod potpunog prijelaza četkice na slijedeću lamelu, morala nastati vrlo nagla promjena struje u svitku koja
može izazvati visoke napone indukcije (samoindukcije), a s tim i jako iskrenje izmeĎu lamele i četkice. električnih razloga iskrenje izmeĎu četkice i kolektora mogu izazvati neokruglost i istrošenost kolektora, prašina, nečistoće ili loša atmosfera u kojoj istosmjerni stroj radi, loša kvaliteta materijala četkice, slab pritisak pritiskivača držača četkice na četkicu itd. Osim
Reakcija armature
Opterećenjem generatora pojavljuje se polje rotora koje se zbraja sa poljem staatora – reakcija armature. Reakcija armature uvjetuje da polje više nije homogeno razdijeljeno na površini magnetskog pola i u zračnom rasporu, pomaknula se NZ iz prijašnjeg položaja za neki kut, smanjio se iznos induciranog napona, a izmeĎu četkica i lamela kolektora pojavljuje se povećano iskrenje (pogoršala se komutacija istosmjernog stroja).
Pomoćni namoti rješavaju probleme iskrenja
Kompaundni namot postavlja se na glavne polove uz uzbudni namot, a spaja se
izmeĎu četkica i stezaljki istosmjernog stroja, tako da kroz njega teče struja , u istom smjeru kao i uzbudna struja. Zbog toga je zadaća toga namota da nadoknadi smanjenje induciranog napona zbog reakcije armatura. Koristi se kod manjih i srednjih strojeva.
Pomoćni namoti rješavaju probleme iskrenja
postavlja se u utore u polnim nastavcima glavnih polova, a Kompenzacjjski namot spaja se takoĎer izmeĎu četkica i stezaljki istosmjernog stroja, tako da kroz njega teče ali suprotnog smjera od onog u armaturnom namotu. Zadaća je toga namota da poništi poprečno polje armature (osim u meĎupolnom prostoru), tj. da smanji inducirani napon i pomak NZ. Zbog visoke cijene koristi se samo kod velikih istosmjernih strojeva s
Pomoćni namoti rješavaju probleme iskrenja
Namot pomoćnih polova postavlja se na pomoćne polove koji se nalaze u NZ, a
kroz njega protječe . Obično se izvodi zajedno s kompenzacijskim namotom kao jedan namot, tj. namot pomoćnih polova poništava poprečno polje armature u meĎupolnom prostoru. Pomoćni pol, s namotom pomoćnih polova često se ugraĎuje u istosmjerne strojeve.
Uzbude istosmjernih strojeva
1.UzbuĎen permanentnim magnetima 2. Neovisna uzbuda – namot uzbude se napaja iz neovisnog izvore 3. Ovisna uzbuda a) Poredna uzbuda – namot uzbude spaja se paralelno armaturnom namotu b) Serijska uzbuda – namot uzbude spaja se serijski sa armaturnim namotom c) Kompaudna uzbuda – kombinacija serijske i poredne uzbude
Označavanje namota, stezaljki , regulatora Početak namota ima indeks 1, a svršetak namota indeks 2. - namot armature (rotora) - namot pomoćnog pola
B
- kompenzacijski namot
C
- serijski namot
D
- paralelni namot
E
- neovisno uzbuĎeni namot
Mrežni vodovi i polariteti
A
označuju se: - pozitivni vodič P - negativni vodič N - pozitivni pol + - negativni pol -
F.
Stezaljke regulatora označuju se, za priključak na: - paralelni namot s - rotor ili mrežu t - rotor ili mrežu za kratko spajanje paralelnog namota q, a stezaljke uputnika, za priključak na: -mrežu
L - rotor
- paralelni namot
R M.
Karakteristike istosmjernih generatora Karakteristika praznog hoda
Karakteristika praznog hoda
E f ( I u )
n = konst.
Karakteristika opterećenja
U f ( I u )
I = konst.
Unutarnja karakteristika
E f ( I )
n = konst.
Vanjska karakteristika
U
n = konst.
f ( I )
Nezavisno uzbuĎeni generator
Karakteristike nezavisno uzbuĎenog generatora
U E I a Ra U Č
Karakteristika praznog hoa i opteredenja
Unutarnja i vanjska karakteristika velika struja kratkog spoja
Svojstva nezavisno uzbuĎenog generatora
-
napon na stezaljkama U neznatno pada pri porastu struje I ,
-
napon na stezaljkama U podešava se pomoću n i I u - nije siguran na kratki spoj.
Poredno uzbuĎeni generator
Vanjske karakteristike poredno uzbuĎenog generatora
Smanjenje izlaznog napona stvara manju uzbudnu struju koja stvara manji magnetski tok , zbog čega se smanji inducirani napon E što uvjetuje smanjenje napona U. To izaziva daljnje smanjenje , smanjenje i E, itd., sve dok se ne uspostavi stacionarno
stanje koje odgovara trenutnom opterećenju.
Svojstva poredno uzbuĎenog generatora
napon na stezaljkama U neznatno pada pri porastu struje opterećenja do I I n -
napon na stezaljkama U podešava se pomoću n i
-
siguran je na kratki spoj.
I u
Serijski uzbuĎeni generator
I I i I u U E I ( Ra Ru ) U Č
Vanjska karakteristika serijsko uzbuĎenog generatora
Pravci 1, 2 i 3 prikazuju
različite otpore opterećenja R
Serijski istosmjerni generator uzbuditi tek nakon odreĎene brzine vrtnje i to lakše u kratkom spoju, nego kod uključenog vanjskog otpora, a u praznom hodu uopće se ne može uzbuditi. Njegova je vanjska karakteristika jako nepovoljna
Kompaudni (složeno uzbuĎeni) generator
E f ( n, s p ) U E ( Ra Ru ) U Č
Vanjska karakteristika kompaudnog generatora
Serijska uzbuda kompaundnog istosmjernog generatora može biti tako spojena da potpomaže ili slabi paralelnu uzbudu . 1 – nadkompaundirani 2 – kompanduirani 3,4 - podkompanduirani
Paralelni rad istosmjernih generatora
Generator s mekšom vanjskom karakteristikom uzimati postotno manje opteredenje
Istosmjerni motori M k M I a I a
n
U E Ra E
k E
i U I a Ra k E
Osnovne su karakteristike istosmjernih motora:
- ovisnost brzine vrtnje i momenta o struji opterećenja, tj. n f ( I ) i M f ( I )
.
- ovisnost brzine vrtnje o momentu,
n f ( M )
Karakteristike istosmjernih motora
Pri malim iznosima magnetskog toka mogu postići velike brzine vrtnje. Kod neovisno uzbuĎenih istosmjernih motora to se postiže tako da se prvo uključi uzbuda, a tada se tek uključi armaturni namot na napon mreže, dok se kod ovisno uzbuĎenih istosmjernih motora to postiže odgovarajućim spojem otpora za pokretanje.
Struja pokretanja je u vedini slučajeva velika i vrlo opasna za istosmjerni motor, a naročito za kolektor. Zbog toga se izravno na mrežu mogu priključiti samo mali motori snage o 1 kW. Ko vedih snaga motora struja pokretanja mora se ograničiti kako bi pokretanje bilo bez strujnih uaraca i ekonomično. To se postiže pomodu preotpora, tzv. uputnika ili pokretača koji se uključuju u seriju s armaturnim namotom.
Regulacija brzine vrtnje -Regulacija naponom (predotpor ili promjena napona napajanja) Uključivanjem otpora u armaturi strujni krug brzina vrtnje rotora se smanjuje, tj. brzina vrtnje može se poešavati samo na niže. Poešavanje je jenostavno, ali neekonomično, jer se na predotporu gubi snaga pa kod manjih brzina vrtnje korisnost istosmjernih motora postaje nepovoljnija.
Poešavanje brzine vrtnje promjenom iznosa napona napajanja može se koristiti samo ako postoji istosmjerni izvor promjenljivog iznosa napona na koji se priključuje istosmjerni motor. Takvo poešavanje je vrlo ekonomično, a korisnost motora ostaje praktički konstantna u širokom poručju poešavanja brzine vrtnje (o nula o nazivne brzine vrtnje).
Regulacija brzine vrtnje
-
Regulacija poljem (promjena struje uzbude)
Podešavanje brzine vrtnje poljem , izvodi se tako, da se smanjenjem uzbudne struje smanjuje magnetsko uz konstantni priključeni napon. Time se povedava brzina vrtnje rotora izna nazivne vrijenosti, tj. opseg poešavanja brzine vrtnje krede se o 1:2 (o vostruke nazivne brzine vrtnje).
Promjena smjera vrtnje
Promjena smjera vrtnje istosmjemog motora može se postići: -ili promjenom spoja armaturnog namota uz nepromijenjeni spoj uzbudnog namota,
- ili promjenom spoja uzbudnog namota uz nepromijenjen spoj armaturnmog namota.
Istosmjerni motor sa paralelnom uzbudom
Struja armature se linearno povedava sa momentom motora. Motor ima tvrdu karakteristiku.
Istosmjerni motor sa serijskom uzbudom
Struja armature se kvaratno povedava sa momentom motora. Motor ima meku karakteristiku.
