STEJNOSMĚRNÉ STROJE prof. Ing. Karel POKORNÝ, CSc STEJNOSMĚRNÉ STROJE prof.Ing. Karel POKORNÝ, CSc. Zhotovila: Jana Zimmerová 2006

Konstrukční uspořádání 1 – kostra statoru 2 – magnetické póly p – pólová rozteč 3 – budící vinutí 4 – rotor (kotva) 5 – drážky rotoru 6 – komutátor 7 – kartáče – sudý počet (stejně jako počet pólů) 8 – neutrální osa – geom. osa hlavních mag. pólů

Indukované napětí v kotvě Při otáčení rotoru se v 1 vodiči rotoru indukuje napětí: Střední hodnota Bstř: nebo při známém mag. toku Φ lze psát: V rotoru je sériově zapojeno celkem vodičů. Rychlost rotoru v: Celkové indukované napětí v kotvě: Ui lze změřit na kartáčích dynama pouze při chodu naprázdno.

Vztahy mezi indukovaným a svorkovým napětím 1) Dynama 2) Motory

Reakce kotvy je způsobena účinky mag Reakce kotvy je způsobena účinky mag. toku K vytvořeného proudem kotvy IK na mag. tok  stroje vytvořený proudem budícího vinutí Ib. Obr.1: nezatížený stroj IK = 0 Obr.2: Ib = 0   = 0  IK  0 Obr.3: Ib  0  IK  0 celkový mag.tok: cel =  + K obr.1 obr.2 obr.3 Nepříznivé účinky reakce kotvy: 1) změna polohy neutrální osy o zátěžný úhel δ 2) zmenšení mag. toku   zmenšení Ui a USV Odstranění negativného vlivu reakce kotvy: Kompenzační vinutí se zapojuje do série s vinutím kotvy, protéká vždy proud opačného směru než kotvou pod pólem.

Komutace změna směru proudu v cívce (cívkách) rotoru nad kartáčem (kartáči). Kartáče musí být v neutrálních osách, aby nedocházelo ke komutaci, když je na cívkách napětí. Doba komutace 1- „odporová“ komutace (ideální průběh) 2- skutečný průběh komutace (vlivem L komutující cívky – reaktanční napětí ur) Pomocné (komutační) póly se zapojují do série s kotvou - v oblasti kartáčů ruší pole od reakce kotvy - v komutujících cívkách indukují komutační napětí, které snižuje reaktanční napětí.

Dynamo s cizím buzením Vnější (zatěžovací) ch-ka: Ch-ka naprázdno: výhoda: „tvrdá“ zatěž. ch-ka nevýhoda: velké proudy Ch-ka naprázdno: U0 = f (Ib) při n = konst Ib = 0  U0 = Ur Ur .. remanentní (zbytkové) napětí Při malém Ib je malá B a velká permitivita  přímkový průběh Při nasycení mag. obvodu dynama  „koleno ch-ky“

Derivační dynamo - 1) Ch-ka naprázdno: 2) Vnější (zatěžovací) ch-ka: Rbc = Rbv + Rbr A: U01 = Ib1 (Rbv + Rbr1) B: U02 = Ib2 (Rbv + Rbr2) C: labilní stav Rbv + Rbrmax ~ tgγ 2) Vnější (zatěžovací) ch-ka: Usv = f(Izát) při n = konst Izát = IK – Ib Usv↓ → Ib↓ IZKR  IN

Dynamo kompaundní Při jmenovitém zatížení bude napětí dynama stejné jako při chodu naprázdno Kompaundované dynamo  ch-ka I. Zatěžovací ch-ky: II: překompaundovaný stav – napětí dynama stoupá se zatížením zvýšením počtu závitů sériového bud. vinutí III: podkompaundovaný stav – zvýšením počtu závitů D1,2 IV: protikompaundní dynamo – napětí dynama se zatěžováním prudce klesá. Dynamo se užívá pro obloukové svařování.

Moment stejnosměrného motoru ….. pro 1 vodič kotvy Vinutí kotvy má celkem N1 vodičů rozdělených do paralelních větví  Síla působící na vodiče v mag. poli: F = B.I.l.sinα (za předpokladu: α = 90°) Ve vztahu pro F je proud I = IK S užitím Φ = c3.Ib a c5 = c2 . c3 platí

Stejnosměrné motory Základní vztahy: Ui = c1.Φ.n (1) USV = Ui + RK.IK + ΔUKAR (2) M = c2.Φ.IK (3) Φ  c3.Ib (4) USY  Ui + RK.IK  c1.Φ.n + RK.IK Otáčky stejnosměrného motoru: kde: c4 = c1.c3 Moment stejnosměrného motoru: M = c2.Φ.IK  c5.Ib.IK kde: c5 = c2.c3 Způsoby řízení otáček stejnosměrných motorů: ze vztahu (5) a) napětím b) odporem v obvodu kotvy c) změnou Φ (odbuzováním)

Sériový motor budící vinutí (S1,S2) Ib = IK = I Spouštění motoru: a) zdroj regulovatelného stejnosměrného napětí b) Rsp tak, aby motorem protékal při rozběhu motoru maximálně jmenovitý proud Všechny provozní ch-ky se měří při USV = konst. 2) Otáčková ch-ka n = f(I) - hyperbola 3) Mechanická (zatěžovací) ch-ka n = f(M) N2.M = K – polytrofa 3 oblasti mech. ch-ky: A…rozběhová oblast  velký zátěžový moment B…pracovní oblast  „měkká ch-ka“ C…oblast chodu naprázdno  motor musí být před spouštěním vždy zatížen TYPICKÝ TRAKČNÍ MOTOR 1) Momentová ch-ka M = f(I) M = c2.Φ.IK Φ  c3.Ib M = c5.I2  I ~ Ib = IK = I

Derivační motor Spouštění motoru: - stejné možnosti jako u sériového motoru. 1) Mechanická (zatěžovací) ch-ka n = f(M) při Ib = konst. „Tvrdá“ zatěžovací ch-ka přímka... 2) Otáčková ch-ka n = f(Ib) při USV = konst. hyperbolický průběh ………