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

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

Stejnosměrné motory (princip funkce)

Stejnosměrné motory (princip funkce)

Stejnosměrné motory (princip funkce)

Stejnosměrné motory (princip funkce)

Stejnosměrné motory (princip funkce)

Stejnosměrné motory (princip funkce)

Stejnosměrné motory (princip funkce)

Stejnosměrné motory (princip funkce)

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:

Stejnosměrný motor s cizím buzením

Náhradní zapojení ss. motoru

Stejnosměrné motory (matematický model s použitím Laplaceovy transformace)

Model motoru v Matlab-Simulinku

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

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

Náhradní zapojení ss. strojů

Základní charakteristiky motoru s cizím buzením

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

Řízení otáček motoru s cizím buzením

Řízení otáček motoru s cizím buzením

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

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

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.

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‘.

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.

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:

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

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

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

Základní charakteristiky sériového motoru

Rozběh sériového motoru

Řízení otáček sériového motoru

Brzdění sériového motoru protiproudem

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.

Brzdění sériového motoru rekuperací není možné

Leonardova skupina

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%

Řízený stejnosměrný pohon

Řízený stejnosměrný pohon

Řízený stejnosměrný pohon

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

Stejnosměrné motory (brždění stejnosměrných motorů)

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

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)

Ss. pohony reverzační (přehled)

Dynamo (princip funkce)

Dynamo (princip funkce)

Dynamo (princip funkce)

Dynamo (princip funkce)

Dynamo (princip funkce)

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.

Elektronicky komutované motory

Alternátor (generátor střídavého proudu)

Alternátor (generátor střídavého proudu)

Alternátor (generátor střídavého proudu)

Alternátor (generátor střídavého proudu)

Konec prezentace