Elektrické stroje Stejnosměrné motory

Prezentace na téma: "Elektrické stroje Stejnosměrné motory"— Transkript prezentace:

1 Elektrické stroje Stejnosměrné motory
TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky a mezioborových inženýrských studií Elektrické stroje Stejnosměrné motory Doc. Ing. Pavel Rydlo, Ph.D.

2 Stejnosměrné motory (konstrukční uspořádání motoru s cizím buzením)
Pozor! Počet pólů nemá vliv na rychlost otáčení.

3 Stejnosměrné motory (princip funkce)

4 Stejnosměrné motory (princip funkce)

5 Stejnosměrné motory (princip funkce)

6 Stejnosměrné motory (princip funkce)

7 Stejnosměrné motory (princip funkce)

8

9 Stejnosměrné motory (princip funkce)

10 Stejnosměrné motory (princip funkce)

11 Stejnosměrné motory (princip funkce)

12

13 Princip funkce ss. stroje
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:

14 Stejnosměrný motor s cizím buzením

15 Náhradní zapojení ss. motoru

16 Stejnosměrné motory (matematický model s použitím Laplaceovy transformace)

17 Model motoru v Matlab-Simulinku

18 Přenosová funkce ss. motoru
1/K1 = Ko je zesílení motoru (K1=CssΦ Ω je vlastní kmitočet motoru

19 Stejnosměrné stroje (základní dělení)
Dynama (derivační, kompaudní) Motory (derivační, seriové)

20 Náhradní zapojení ss. strojů

21 Základní charakteristiky motoru s cizím buzením

22 Řízení otáček motoru s cizím buzením
Změnou napětí na kotvě Změnou odporu v obvodu kotvy Změnou budicího proudu (magnetického toku)

23 Řízení otáček motoru s cizím buzením

24 Řízení otáček motoru s cizím buzením

25 Spouštění a brzdění motoru s cizím buzením
Spouštění, řízení rychlosti a brzdění motoru s cizím buzením je možno řešit pomocí následujících rovnic:

26 Spouštění motoru s cizím buzením (odporové spouštění)
Odpor R1 volíme tak velký, aby nebyl překročen max. proud kotvou.

27 Brzdění motoru s cizím buzením
Generátorové brzdění s dodávkou elektrické energie do sítě (rekuperace). Toto brzdění je možné jsou-li otáčky rotoru vyšší než jmenovité. Generátorové brzdění do odporu (dynamické brzdění). Brzdění protiproudem.

28 Brzdění motoru s cizím buzením
Rovnice pro momentovou charakteristiku: Do rekuperačního brzdění je možno přejít snížením napětí (tj. přechodem na novou momentovou charakteristiku). Pokud platí n > n0 stroj pracuje jako dynamo. Je-li n < n0 motor se vrací do motorického stavu a dosáhne ustálenou rychlost n1 (resp. N2). Příkladem je elektromobil, který zastavuje na rovině pomocí snižování napětí na kotvě. Rekuperační brzdění tedy probíhá od rychlosti n1 do n0‘.

29 Brzdění motoru s cizím buzením
Při brzdění do odporu odpojíme napájení a připojíme ke kotvě odpor. Momentová rovnice brzdění je následující: Maximální brzdný moment dostaneme zapojením kotvy motoru dokrátka.

30 Brzdění motoru s cizím buzením
Brzdění protiproudem se realizuje změnou polarity napájecího napětí kotvy a připojením odporu do obvodu kotvy. Aby po dosažení nulové rychlosti nazačala probíhat reverzace, musíme vypnout při dosažení nulové rychlosti napájení motoru. Rovnice pro momentovou charakteristiku brzdění je:

31 Stejnosměrný motor se sériovým buzením
U tohoto motoru protéká budicím vinutím stejný proud jako rotorem

32 Stejnosměrný motor se sériovým buzením
Základní vztahy (parabola) (hyperbola) Momentová charakteristika

33 Stejnosměrný motor se sériovým buzením
Velikost hnacího momentu a tím i rychlost otáčení se dá nastavovat změnou napájecího napětí nebo pomocí sérově zapojeného odporu.

34 Základní charakteristiky sériového motoru

35 Rozběh sériového motoru

36 Řízení otáček sériového motoru

37 Brzdění sériového motoru protiproudem

38 Brzdění sériového motoru do odporu
Sériový motor odpojíme od napájecí sítě a místo napájení zapojíme brzdicí odpor. Současně musíme přepólovat buzení, aby i při brzdění tekl proud budicí cívkou stále stejným směrem. Sériový motor bude při brzdění pracovat jako sériové dynamo.

39 Brzdění sériového motoru rekuperací není možné

40 Leonardova skupina

41 Leonardova skupina Umožňuje regulaci otáček pohonu určeného pro střední a vysoké výkony. Při spuštění je stejnosměrný motor plně nabuzen (n < n0). Dynamo je buzeno malým proudem a na výstupu dynama je nízké napětí. Je-li na kotvě motoru jmenovité napětí jsou na hřídeli jmenovité otáčky (n = n0). V oblasti nad jmenovitými otáčkami odbuzujeme motor. Dynamo je plně nabuzeno. Na výstupu dynama je jmenovité napětí V pásmu konstantního momentu lze otáčky řídit v rozsahu 1:15 V pásmu stálého výkonu lze otáčky řídit v rozsahu 1:2,5 Účinnost je až 85%

42 Řízený stejnosměrný pohon

43 Řízený stejnosměrný pohon

44 Řízený stejnosměrný pohon

45 Řízený stejnosměrný pohon (tranzistorový pulzní měnič pro 4Q řízení)

46 Stejnosměrné motory (brždění stejnosměrných motorů)

47 Stejnosměrné motory (reverzace pohonu)
Pomocí přepínače v obvodu kotvy, Pomocí reverzace magnetického toku, Pomocí dvouměničové skupiny

48 Reverzace pohonu Činnost pohonu ve více kvadrantech
je podmíněna reverzací momentu. To lze technicky provést změnou smyslu proudu kotvy nebo změnou proudu buzení (M=CFI)

49 Ss. pohony reverzační (přehled)

50 Dynamo (princip funkce)

51 Dynamo (princip funkce)

52 Dynamo (princip funkce)

53 Dynamo (princip funkce)

54 Dynamo (princip funkce)

55 Elektronicky komutované motory
Vlastnosti pohonu s elektronicky komu tovaným DC motorem (BLDC motory): jednoduché řízení (odměřování úhlu po 60) nespojité řízení (nutná elektron. komutace), napájení dvoufázovým obdélníkovým proudem, velké momentové pulsace při malých rychl. horší rovnoměrnost otáčení, pohony s těmito motory jsou levné.

56 Elektronicky komutované motory

57 Alternátor (generátor střídavého proudu)

58 Alternátor (generátor střídavého proudu)

59 Alternátor (generátor střídavého proudu)

60 Alternátor (generátor střídavého proudu)

61

62 Konec prezentace