SADRŽAJ UVOD
2
I.
ISTOSMJERNA STRUJA
1.
ELEKTRIČNI NAPON
4 5 5
2.
ELEKTRIČNI IZVORI
7
3.
JEDNOSTAVNI STRUJNI KRUG
8
4.
MJERENJE STRUJE NAPONA I OTPORA
ELEKTROMOTORNA SILA I NAPON NA STEZALJKAMA IZVORA II.
STROJEVI ISTOSMJERNE STRUJE
1. DIJELOVI ISTOSMJERNIH STROJEVA 2. MJERENJE OTPORA NAMOTA ISTOSMJERNOG STROJA 3. POKUS PRAZNOH HODA ISTOSMJERNOG MOTORA
10
11 11 13 15
ZAKLJUČAK
17
LITERATURA
18
2
UVOD Istosmjerna struja je pojam koji označava električnu struju čiji tok elektrona ne mijenja smjer kretanja. Računamo je prema formuli poznatoj kao Ohmov zakon:
gdje je I je jakost struje (osnovna jedinica amper ) U je razlika potencijala ili napon (osnovna jedinica je volt) R je električni otpor (osnovna jedinica je ohm) Ako pozitivni priključak izvora preko nekog trošila (primjerice sijalice) povežemo na negativni priključak izvora, elektroni će nagrnuti sa negativnog pola gdje su nagužvani, prema pozitivnom polu gdje ih nedostaje tako snažno, da će se tanka otporna žica sijalice usijati, te će ona zasvijetliti. Drugim riječima, od negativnog pola baterije poteći će struja elektrona (tzv. električna struja) prema pozitivnom polu. Zagrijavanje vodiča zbog prolaska struje zovemo toplinskim učinkom električne struje. S obzirom da bi bilo teško često crtati bateriju, žarljicu i druge električne elemente i naprave, dogovoreni su simboli za razne vrste električnih elemenata, pa opisani sklop šematski možemo prikazati donjom slikom. Takav sklop zovemo strujnim krugom. Strujni krug dakle sadrži neki izvor struje napona U na stezaljkama, neko trošilo i električne vodove. U našem primjeru uključili smo i prekidač (sklopku) S, za uključenje / isključenje strujnog toka. Dakle, kao pozitivan, smjer struje je definiran od + prema - polu, iako se ustvari slobodni elektroni kroz strujni krug izvan izvora kreću u obrnutom smjeru. Ako se polaritet izvora ne mijenja kao kod baterijskog izvora, ne mijenja se ni smjer struje kroz strujni krug, pa ta takvu struju zovemo istosmjernom. Struja kroz vodič putuje velikom brzinom, međutim treba imati u vidu da je to ustvari brzina putovanja pojave premještanja elektrona s atoma na atom. Elektroni naime ne prelaze čitav strujni krug jureći kroz njega, nego samo preskaču sa ljuskaste putanje jednog atoma na ljuskastu putanju susjednog, prelazeći samo kratak put kroz vodič. To sliči putovanju vala po morskoj površini. Morem ne putuju čestice vode, nego samo pojava njihovog izdizanja i spuštanja. Istosmjerni motor je elektromehanički uređaj koji istosmjernu struju pretvara u rotacijsko gibanje. Ukoliko se rotor istosmjernog motora mehanički spoji s izvorom rotacijskog gibanja (motor s unutarnjim sagorijevanjem, turbina, i sl.) na izvodima će
3
se inducirati napon, prema pravilu desne ruke, čime je realiziran istosmjerni generator. Najjednostavniji istosmjerni motor je 1821. godine otkrio Michael Faraday. Taj se motor sastojao od slobodnog zavoja žice koji je slobodno plutao na sloju žive, a u čijem se središtu nalazio magnet. Kada se kroz zavoj žice propustila istosmjerna struja oko zavoja se stvorilo magnetsko polje uslijed čega se žica počela okretati oko magneta. Istosmjerni motor, eng. DC motor , kakav danas poznajemo slučajno je 1873. godine otkrio Zénobe Gramme kada je na dinamo koji je proizvodio struju spojio drugi dinamo koji se počeo okretati kao motor. Klasični istosmjerni motor se sastoji od rotirajuće armature koja je oblikovana u obliku elektromagneta s dva pola i od statora kojega čine dva permanentna magneta. Krajevi namota armature spojeni su na rotacijski prekidač, komutator , koji prilikom svakog okretaja rotora dvaput mijenja smjer toka struje kroz armaturni namot stvarajući tako moment koji zakreće rotor. Protjecanjem istosmjerne struje kroz vodič koji se nalazi u magnetskom polju stvara se, prema pravilu lijeve ruke, sila koja zbog svog hvatišta, koje se nalazi izvan osi rotacije rotora, stvara moment koji zakreće rotor. Električna veza između rotora i izvora istosmjerne struje se ostvaruje tako da se izvor istosmjerne struje spoji na grafitne četkice koje kližu po komutatoru. Prilikom prelaska četkice s jedne na drugu lamelu komutatora postoji trenutak kada se izvor nalazi u kratkom spoju uslijed čega dolazi do iskrenja četkica. Iskrenje četkica dovodi do polaganog uništavanja grafitnih četkica, ali i do oksidacije i trošenja komutatora, pa je to glavni nedostatak ove vrste motora. Iskrenje se pojačava ukoliko se povećava: brzina okretanja motora, napon, opterećenje, odnosno struja kao posljedica povećanja napona ili opterećenja. Iskrenje osim samog uništavanja komutatora i četkica za posljedicu ima i stvaranje čujnog i električnog šuma. Brzina okretanja istosmjernog motora ovisi o kombinaciji napona i struje koji teku kroz armaturu, te o opterećenju. Brzina motora proporcionalna je naponu, dok je moment proporcionalan struji. Upravo zbog ovih svojstava se istosmjerni motor vrlo često koristi u elektromotornim pogonima koji zahtijevaju upravljanje brzinom (zahvaljujući razvoju energetske elektronike pojednostavilo se upravljanje brzinom i ostalih vrsta elektromotora). Brzina motora se može mijenjati promjenom otpora armature, koje se izvodi dodavanjem vanjskog promjenjivog otpora spojenog u seriju s izvorom, ili korištenjem promjenjivog naponskog izvora.
4
RAD I ZBIVANJE U MAŠINI ISTOSMJERNE STRUJE I.
ISTOSMJERNA STRUJE
Električnom strujom nazivamo usmjereno gibanje električnih naboja. Da bi
gibanje bilo moguće, nužna su dva uvjeta: postojanje slobodnog (pokretnog) naboja i postojanje električnog polja. Slobodan naboj je za različite tvari različit: u metalima i njihovim legurama slobodni naboj čine elektroni, u elektrolitskim otopinama to su pozitivni i negativni ioni, kod poluvodiča elektroni i šupljine, a kod plinova elektroni i ioni. Zbog jednostavnosti prikaza i tumačenja promatrat će se u nastavku djelovanje električnog polja na metalne vodiče, a struji u elektrolitskim otopinama i plinovima posvetit će se posebna potpoglavlja. Električno polje je vektor, pa osim inteziteta (sile na naboj) ima i smjer. Ako se smjer električnog polja ne mijenja, ne mijenja se ni smjer gibanja naboja u vodiču, pa odatle naziv istosmjerna struja. Ako se uz to ni jakost polja ne mijenja, onda je struja stalna ili konstantna istosmjerna struja. U praktičnoj primjeni izvori konstantnog električnog polja najčešće su elektrokemijski izvori (ili galvanski elementi), tj. različite vrste baterija i akumulatora. Takvi izvori pretvaraju kemijsku energiju u električnu i pritom na svojim stezaljkama osiguravaju stalnu razliku potencijala. Svi slobodni elektroni unutar metalnog vodiča konstantnog presjeka spojenog na takav izvor bit će izloženi djelovanju sile iste jakosti i smjera, pa će kroz sve paralelne presjeke vodiča istodobno proći isti broj elektrona. Brzina gibanja pojedinačnog naboja mnogo je manja od brzine širenja električnog efekta: iako žarulja u New Yorku spojena preko transatlanskog kabela zasvijetli gotovo istodobno s uključenjem izvora u Zagrebu, elektroni kroz to vrijeme prođu neznatan put. Smjer istosmjerne struje jednak je smjeru električnog polja, dakle suprotan je smjeru gibanja elektrona. Gibanje naboja ima za posljedicu nekoliko razli itih učinaka: zagrijavanje vodiča (Jouleov efekt), stvaranje magnetskog polja u njegovu okolišu, prijenos tvari u elektrolitičkim otopinama, te emitiranje zračenja pri vođenju u plinu. Ponekad štetne, sve te pojave praktično su iskorištene u velikom broju trošila, uređaja i procesa.
5
1. ELEKTRIČNI NAPON Energija koju tijelo ima zbog svojeg naboja nazivamo električna potencijalna energija (W). Omjer te energije i veličine naboja u nekoj točki je stalan i predstavlja svojstvo pojedine točke električnog polja, koje nazivamo električni potencijal.
Električni potencijal (prema izrazu 1.10) označavamo sa ϕ, a jedinica mu je volt (V).
Razlika potencijala između dvije točke naziva se napon. Napon između točaka B i A, VBA , je pozitivan ako je točka B na većem potencijalu od točke A, a negativan je ako je obrnuto. Za uspostavljanje električnog napona treba razdvojiti raznoimene naboje, a za to je potrebno uložiti rad, tj. utrošiti energiju. Pozitivni i negativni naboji se razdvajaju u izvorima električnog napona. Zbog toga se priključnice napona označavaju sa „+“ i „-“ i nazivaju se polovi naponskog izvora. Instrument za mjerenje napona zove se voltmetar . Napone dijelimo na istosmjerne i izmjenične. Istosmjerni napon stalnog je polariteta, a kod izmjeničnog, polaritet se izmjenično mijenja.
2. ELEKTRIČNI IZVORI Električni izvor je uređaj koji na svojim stezaljkama trajno održava razliku
potencijala kako bi mogao davati struju priključenom trošilu. Trošilo će u načelu obavljati neki koristan rad. Izvor ima zadatak pretvoriti jedan oblik energije (mehaničku, kemijsku, toplinsku i sl.) u električnu, dok trošilo radi obrnut postupak. S obzirom na vrstu i način pretvorbe jednog oblika energije u drugi, najvažniji tipovi električnih izvora su : Kemijski električni izvori : pretvaraju kemijsku energiju u električnu. Takav izvor se (nazvan galvanski element u čast L. Galvaniu) sastoji u načelu od dviju
elektroda i elektrolita. Na elektrodama se pojavljuje napon kao posljedica kemijskog procesa u kojem sudjeluju tvari od kojih su elektrode napravljene i elektrolitska otopina u koju su one uronjene. Razlikujemo primarne i sekundarne elemente. Za razliku od primarnih, u sekundarnima je kemijski proces reverzibilan, što znači da se električna energija dovedena iz drugog izvora može u izvoru koji je "ispražnjen" opet povratiti u kemijsku. Fotonaponski elementi : izvori koji djelovanjem vidljivog svjetla stvaraju
električni napon. Na temelju ponašanja poluvodiča kao osnovni materijal koristi se silicij i galijev arsenid. Vrlo efikasnim smatraju se silicijevi fotonaponski elementi, koji danas pretvaraju do 20 % dobivene svjetlosne energije u električnu. Napon takvog fotoelementa iznosi do 0.6 V, a maksimalna postiziva struja ovisi o materijalu, površini i tehnologiji. Solarni silicijevi elementi daju i do 6
180 W/m ovisno o svjetlosnom zračenju. Generatori : strojevi koji mehaničku energiju (rotacija rotora) magnetskim
putem (indukcija) pretvaraju u (izmjenični) napon. Daleko najveći dio električne energije dobiva se danas putem generatora. Istosmjerni se napon lako dobiva iz izmjeničnog s pomoću ispravljača. Nuklearni izvori : atomska se energija složenim postupkom preko toplinske i
mehaničke putem generatora (atomske centrale) pretvara u električnu energiju. Ekonomični i neopasni izvori s izravnim pretvaranjem nuklearne energije u električnu još se očekuju. Električne izvore dijelimo na naponske i strujne. Zadatak naponskog izvora je da na svojim stezaljkama (vanjskim priključnicama) daje konstantan napon, a strujnog izvora da daje konstantnu struju, neovisno o opterećenju. Zbog uobičajenog korištenja promatrat će se samo ponašanje realnog naponskog izvora. Istosmjerni naponski i strujni izvori u električnim shemama obilježavaju se simbolom kao na slici 1. Elektroda na višem potencijalu označuje se oznakom "+". Označi li se u spojnoj električnoj shemi jedna točka s oznakom "a", a druga s oznakom "b" (to mogu biti i elektrode, tzv. stezaljke izvora), onda je napon između točaka "a" i "b" jednak razlici potencijala "a" i "b", pa se dogovorno
Slika 1. Istosmjerni izvori
7
3. JEDNOSTAVNI STRUJNI KRUG Električni strujni krug nastaje povezivanjem električnog izvora s trošilom. Vodljiva veza izvora s trošilom zove se vod . Trošilo će primljenu energiju izvora u načelu pretvarati u koristan rad. Jednostavni strujni krug sastoji se dakle od tri osnovna dijela: električnog izvora, trošila i dvožičnog voda (slika 2). U električnom izvoru se djelovanjem neelektrične sile razdvajaju raznoimeni naboji i povećava njihova potencijalna energija. To rezultira naponom na polovima (stezaljkama) izvora čiji se najveći mogući iznos zove elektromotorna sila izvora i najčešće se označuje s E ili EMS .
Slika 2. Jednostavni strujni krug Najveći potencijal bit će na pozitivnom ("+") polu, a onda će u smjeru struje potencijal opadati. Najmanji potencijal imat će negativna stezaljka. Iz elektrostatike je poznato da gibanje naboja u prostoru u kojem se električni potencijal tog naboja mijenja predstavlja rad (W=Q·V). Neka se pretpostavi da su svi otpori strujnog kruga izraženi otporom R . Dakako, na njemu vrijedi Ohm-ov zakon: struja će uz isti napon biti manja ako je otpor veći, i obratno. Općenito, u prirodi postoje dva temeljna zakona: zakon o očuvanju energije i zakon o očuvanju materije (moglo bi se u načelu govoriti o istom zakonu). Prvi zakon izriče da je energija u izoliranom sustavu (nezavisnom od svoje okolice) uvijek konstantna.
8
Jakost struje mjeri se ampermetrom. Ampermetar se u strujni krug priključuje serijski (prekidom vodiča i spajanjem instrumenta na prekinute priključke). Da bi što manje utjecao na prilike u krugu, zahtijeva se da mu je otpor što manji. Iznos napona mjeri se voltmetrom. Voltmetar mjeri razliku potencijala između dviju točaka. Zato se priključuje paralelno izvoru ili trošilu čiji napon želimo mjeriti. Da bi što manje utjecao na prilike u krugu, zahtijeva se da mu je otpor što veći. Veliki otpor instrumenta paralelno spojenog manjem otporu trošila ne mijenja značajno ukupni otpor paralelnog spoja.
4. MJERENJE STRUJE NAPONA I OTPORA Mjerni se instrumenti spajaju u strujni krug radi mjerenja željenih veličina:
struje, napona, otpora, snage. Spajanje bilo kojeg realnog instrumenta (ima konačni otpor) u strujni krug mijenja prilike u krugu. Tako će ampermetar sa svojim otporom RiA utjecati da se, na primjer, struja u jednostavnom strujnom krugu (slika 3. a) smanji, jer se ukupni otpor zbog instrumenta povećava (serijski spoj otpornika).
Slika 3. Pojedinačno mjerenje u jednostavnom strujnom krugu Dakako pritom će na ampermetru postojati pad napona (I·R iA ), pa će i napon na trošilu biti manji s obzirom na prilike bez ampermetra. To je identično razmatranju da je uz manji I i pad napona na trošilu (I·R T ) također manji. Zato se zahtijeva da otpor ampermetra bude što manji (idealno: jednak nuli) u odnosu na otpor trošila.
9
Slično razmatranje vrijedi i za voltmetar (slika 3. b), za koji se s obzirom na njegovo paralelno spajanje traži da otpor bude jako velik (idealno: beskonačan). Samo beskonačno velik otpor spojen paralelno trošilu ne mijenja vrijednost njegova otpora. Ukoliko se mjerenja više električnih veličina izvode istodobno, potrebno je primijeniti takve načine spajanja, pri kojima se pogreške zbog instrumenata mogu zanemariti. Ako je pogreška ipak prevelika, onda je potrebna analitička korekcija. Odabir ispravnog spoja ovisi o zahtjevu koji se na mjerenje postavlja. Neka se ampermetar i voltmetar spoje u strujni krug kao na slici 4. Prvi način spajanja (slika 4. a) koristi se za mjerenje napona izvora i struje koja teče kroz trošilo. (Struja kroz trošilo jednaka je struji izvora umanjenoj za iznos struje koja teče kroz voltmetar).
Slika 4. Istodobno mjerenje Ovim se spojem ne bi mogao točno mjeriti napon na trošilu, jer voltmetar istodobno mjeri i pad napona na trošilu i pad napona na ampermetru. Zato se za mjerenje napona na trošilu koristi spoj prikazan na slici 4. b). U tom pak slučaju ampermetar mjeri struju koju daje izvor, a koja (zbog konačnog otpora voltmetra) ne teče čitava kroz trošilo. Za mjerenje otpora najčešće se koriste tri načina: V/I metoda, ommetar i Wheatstone-ov most. Prvi način, temeljen na Ohm-ovu zakonu, sasvim je jednostavan: nepoznati otpor odredi se kao kvocijent izmjerenog napona i struje.
10
ELEKTROMOTORNA SILA I NAPON NA STEZALJKAMA IZVORA I unutrašnjost izvora struje pruža otpor prolasku struje. Taj se otpor zove unutrašnji otpor izvora Ri. Izvor stvara tzv. elektromotornu silu (E), tj. proizvodi razliku električnog potencijala na svojim stezaljkama, gomilajući elektrone na negativnom polu. Kad je izvor neopterećen, tj. kada nije na njega priključeno nikakvo trošilo, razlika potecijala (napon) na njegovim stezaljkama jednaka je elektromotornoj sili. Kad se međutim na izvor priključi trošilo, tj. kad je izvor opterećen, može se shvatiti da je u strujni krug uključen otpor trošila R, a s njim u seriju uključen je i unutrašnji otpor izvora Ri. Ukupna elektromotorna sila raspodjeljuje se na savladavanje oba otpora. Kod toga, na oba otpora nastaje pad napona proporcionalan otporima. Rezultat je toga, da na stezajkama izvora više nećemo moći dobiti puni iznos elektromotorne sile koju stvara izvor, nego će ona biti umanjena za vrijednost pada napona na unutrašnjem otporu I x Ri. Napon na stezaljkama bit će dakle:
U = E - I x Ri
Slika 5. Šematski prikaz elektromotorne sile U ovom primjeru, zanemaren je pad napona na vodovima strujnog kruga. Da zaključimo: opterećenom izvoru napon na stezaljkama bit će manji nego neopterećenom. Zavisnost napona na stezaljkama izvora od jakosti struje koju ostvaruje izvor prikazuje dijagram koji se zove karakteristika izvora. Smanjenje napona izvora nakon opterećenja razlogom je, što mjerenje napona baterijskih članaka kad su izvađeni iz uređaja i neopterećeni, ne daje pravu sliku stanja baterije. Neopterećena, ona može pokazivati puni napon, no, kad se optereti, može se pokazati da je ipak poluprazna i da nema dovoljan napon za ispravan rad uređaja s većom potrošnjom. 11
STROJEVI ISTOSMJERNE STRUJE Istosmjerni strojevi rotacijski su strojevi koji električnu energiju istosmjernog napona i struje pretvaraju u mehaničku energiju (motori), odnosno mehaničku u električnu energiju istosmjernog napona i struje (generatori). Zbog dobrih regulacijskih karakterist ika istosmjerni se strojevi primjenjuju u reguliranim pogonima, ali se zbog poteškoća vezanih za postojanje kolektora danas sve manje primjenjuju i uglavnom se zamjenjuju izmjeničnim reguliranim strojevima, odnosno statičkim pretvaračima. U postojećim reguliranim pogonima susreću se najveći sporohodni motori snage i do 10 MW. Uobičajeni naponi istosmjernih strojeva su 110 V, 220 V i 440 V za motore, odnosno 230 V i 460 V za generatore.
DIJELOVI ISTOSMJERNIH STROJEVA Dijelove istosmjernih strojeva moguće je podijelit i na slijedeći način: • •
•
Mehanički dijelovi – kućište, osovina, ležajni št itovi, ležaji, vent ilatori; Električki dijelovi – namot statora i rotora, kolektor, četkice, priključne stezaljke; Magnetski dijelovi – jaram statora, glavni i pomoćni polovi statora, jaram i zubi rotora, zračni raspor;
Stator istosmjernog stroja se sastoji od kućišta i od istaknutih (glavnih) polova s
uzbudnim namotom. Na statoru su smještene i četkice koje kližu po kolektoru rotora. Kućište ujedno čini i jaram statorskoga magnetskoga kruga. Na statoru su prisutni i neki konstrukcijski dijelovi poput nosača ležaja, te nosača držača četkica. Istosmjerni strojevi manjih i srednjih snaga posjeduju i pomoćne polove s pomoćnim namotom. Kod najvećih strojeva postoji i kompenzacijski namot u utorima glavnih polova. Uzbudni namot i (nezavisna, serijska, poredna) svojim protjecanjem djeluju u uzdužnoj osi stroja. Namot pomočnih polova i kompenzacijski namot svojim protjecanjem djeluje u poprečnoj osi stroja. Rotor se sastoji od rotorskog paketa, namota armature, kolektora i osovine.
Armaturni namot je smješten u utorima na obodu rotora, i spojen na kolektor koji se sastoji od međusobno izoliranih lamela. Armaturni namot svojim protjecanjem djeluje u poprečnoj osi stroja.
12
Slika 6. Poprečni presjeka istosmjernog stroja s prikazom magnetskog kruga i smještajem namota Napomena:
Dva uzbudna namota imaju podpomagajuće magnetsko djelovanje, ako u oba namota struja prolazi od stezaljke s nižim (višim) brojem dodanim iza slova oznake namota k stezaljci s višim (nižim) brojem dodanim iza slova oznake namota. Magnetska polja namota pomoćnih polova i kompenzacijskog namota imaju ispravan polaritet jedno prema drugom i prema magnetskom polju namota armature, ako u svim ovim namotima struja prolazi od stezaljke s nižim (višim) brojem dodanim iza slova oznake namota k stezaljci s višim (nižim) brojem dodanim iza slova oznake namota.
13
Tablica 1.1. Redoslijed magnetskih polova s obzirom na vrstu rada stroja
1.
MJERENJE OTPORA NAMOTA ISTOSMJERNOG STROJA
Za mjerenje otpora namota armaturnog, kompenzacijskog, namota pomoćnog pola te namota uzbude korist i se U - I metoda u naponskom spoju (mjerenje malih otpora uz. Poznat unutarnji otpor voltmetra). Za nezavisnu uzbudu (veliki otpor) pravimo korekciju zbog unutrašnjeg otpora volt metra ili korist imo shemu za strujni spoj.
Slika 7. U – I metode mjerenja otpora namota asinkronog stroja
14
Prilikom mjerenja otpora namota armature potrebno je pad napona mjerit i direktno na kolektoru, na lameli ispod četkice (da se ne mjeri i pad napona na četkicama i na prelaznom kontaktu kolektor - četkica). Pri tome mjerimo nekoliko puta i svaki put malo pomaknemo rotor (unutar širine lamele), da smanjimo grešku zbog raspodjele struje u granama namota. Kao otpor armature uzimamo srednja vrijednost mjerenja.
Slika 8. U-I metoda mjerenja armaturnog otpora istosmjernog kolektorskog stroja Napomena:
Prije izbora instrumentarija nužno je iz podataka natpisne pločice procijenit i vrijednost iotpora pojedinih namota. Veličina mjerne struje postavlja se promjenom napona na izvoru istosmjernog napona ili promjenom otpora na dodatnom promjenjivom otporniku R dodanom u uzbudni krug (slika 8). Mjerna struja se odabire prema veličini nazivne struje dotičnog namota i to tako da ne prelazi 10 % nazivne struje, jer se samo tada može zanemarit i povećanje otpora uslijed zagrijavanja, koje izaziva mjerna struja. Ako se za mjerenje koriste klasični pokazni instrument i (ampermetar i volt metar), tada im treba mjerno područje odabrat i tako da im otklon bude što veći (preko 2/3 punog otklona), kako bi pogreška mjerenja bila što manja. S obzirom da se radi o mjernom krugu s induktivitetom, mjerna struja će postupno rasti i to sporije, što je veći induktivitet. Zato se očitanje napona volt metrom smije provest i tek kad struja dosegne svoju konačnu vrijednost.
15
3. POKUS PRAZNOG HODA ISTOSMJERNOG MOTORA Istosmjerni motor priključen na mrežu i bez mehaničkih opterećenja (osovina se slobodno vrti) radi u praznom hodu. Svrha pokusa je dobivanje karakteristika: armaturne struje praznog hoda, snage i zbroja gubitaka u željezu i gubitaka trenja i vent ilacije, sve u ovisnosti o induciranom naponu, te određivanje pojedinačnih gubitaka praznog hoda (gubici u namotu armature, gubici u željezu i gubici trenja i vent ilacije). Posebno treba obratit i pozornost na puštanje i zaustavljanje istosmjernog motora s nezavisnom uzbudom. Prije priključka armaturnog strujnog kruga na mrežu, potrebno je potpuno uzbuditi motor da se ne pojavi mogućnost pobjega motora zbog slabog glavnog magnetskog toka. Priključi li se nakon toga armatura uzbuđenog motora na puni napon izvora (mreže) koji napaja motor, narinutom naponu suprotstavlja se u prvom trenutku samo ukupni djelatni i rasipni induktivni otpor armaturnog strujnog kruga jer nema protuinduciranog napona kada motor stoji. Istosmjerni nezavisno uzbuđeni motor kreće, dakle, u kratkom spoju. Ako motor odmah ne krene u vrtnju (pretpostavimo da je zakočen), poslije veoma kratkog vremena nastupi u njegovom armaturnom krugu trajna struja kratkog spoja. Ta bi struja bila vrlo opasna za motor, pogotovo za kolektor jer je mnogo veća od nazivne. Zato se nezavisno uzbuđeni motor mora pokretati pr i smanjenom naponu. Kod zaustavljanja istosmjernog motora s nezavisnom uzbudom, najprije isključimo s mreže armaturni, a tek onda uzbudni strujni krug, tj. vrši se razbuđivanje motora. Proces razbuđivanja ne smije ići prebrzo, a pogotovo se ne smije trenutno otvorit i (prekinuti) uzbudni strujni krug zbog velikog induktiviteta uzbudnog namota. Pri promjeni (smanjenju) struje inducira se u uzbudnom strujnom krugu, na njegovim stezaljkama, visoki napon samoindukcije koji meže uzrokovati probijanje izolacije svitka uzbudnog namota ili izazvat i luk na kontaktima i tako oštetit i stroj. Zato proces iskapčanja uzbude teče razmjerno sporo.
16
Slika 9. Shema spoja - pokus praznog hoda istosmjernog motora
17
ZAKLJUČAK Istosmjerna struja je pojam koji označava električnu struju čiji tok elektrona ne mijenja smjer kretanja. Struja kroz vodič putuje velikom brzinom, međutim treba imati u vidu da je to ustvari brzina putovanja pojave premještanja elektrona s atoma na atom. Elektroni naime ne prelaze čitav strujni krug jureći kroz njega, nego samo preskaču sa ljuskaste putanje jednog atoma na ljuskastu putanju susjednog, prelazeći samo kratak put kroz vodič. To sliči putovanju vala po morskoj površini. Morem ne putuju čestice vode, nego samo pojava njihovog izdizanja i spuštanja. Istosmjerni motor je elektromehanički uređaj koji istosmjernu struju pretvara u rotacijsko gibanje. Ukoliko se rotor istosmjernog motora mehanički spoji s izvorom rotacijskog gibanja (motor s unutarnjim sagorijevanjem, turbina, i sl.) na izvodima će se inducirati napon, prema pravilu desne ruke, čime je realiziran istosmjerni generator. Istosmjerni strojevi rotacijski su strojevi koji električnu energiju istosmjernog napona i struje pretvaraju u mehaničku energiju (motori), odnosno mehaničku u električnu energiju istosmjernog napona i struje (generatori).
18
LITERATURA 1.
www.hr.wikipedia.org/wiki/ Istosmjerna _struja
2.
www.fizika.unios.hr/~iivkovic/istosmjerna%20struja.pdf
3.
www.tkojetko.irb.hr/documents/760_431.pdf
4.
www.scribd.com/doc/55202352/52/Rad-i-snaga-istosmjerne-struje
5.
www.eti.si/files/userfiles/eti_slo/clanki/cro/dcipv.pdf
6.
www.hr.wikipedia.org/wiki/Električni_generator
19
