Doc. Ing. Stanislav Kocman, Ph.D , Ostrava

Transkript

1 9. TOČIV IVÉ ELEKTRICKÉ STROJE Doc. Ing. Stanislav Kocman, Ph.D , Ostrava Stýskala, 2002 DC stroje Osnova přednp ednášky Princip činnosti DC generátoru Konstrukční provedení DC strojů Typy DC strojů DC motory AC stroje Princip činnosti a použití synch. gen. Synchronní motory Asynchronní motory

2 Princip činnosti DC generátoru bez komutátoru (AC) s komutátorem (DC) S komutátorem se čtyřmi lamelami Působení komutátoru: u generátoru usměrňuje střídavé napětí indukované do vinutí rotoru u motoru mění smysl proudu ve vinutí rotoru, který se tak otáčí jedním směrem

3 Indukované napětí stejnosměrného stroje Indukované napětí v jednom vodiči rotoru (kotvy): = B av l v ind -1 = c Φ Ω ( V; Wb, rad s ) Indukované napětí ve vinutí rotoru (kotvy): ind Moment stejnosměrného stroje Síla působící na vodiče rotoru (kotvy): F B I l = a Mechanický točivý moment na hřídeli stroje: M = c Φ I m; Wb, A a ( ) Konstrukční provedení DC strojů Kostra statoru Hlavní póly Komutátor Vinutí rotoru (kotvy) Sběrací ústrojí s kartáči Budící vinutí Mag. obvod rotoru (kotvy)

4 Permanentní magnety Vinutý rotor s kartáči Budící vinutí statoru Kostra statoru 2-pólový stroj s permanent. magnety 4-pólový stroj s budícím vinutím Typy DC strojů I a (G) a I a (G) a a I a (G) a I a (G) a I a (M) b I b I a (M) kotva stroje buzení stroje I b I a (M) I b I a (M) I b I a (M) a) b) c) d) a) s cizím buzením, b) s derivačním buzením, c) se sériovým buzením, d) s kompaundním buzením, e) s permanentními magnety e)

5 DC motory Stejnosměrný motor s cizím buzením Výhody: jednoduchéřízení rychlosti (otáček) změnou svorkového napětí velký točivý moment zejména při nízké rychlosti snadná změna smyslu otáčení rotoru velký rozsah rychlosti, která není vázána na kmitočet střídavé napájecí sítě velký rozsah výkonů až do desítky MW evýhody: složitější konstrukce výrobně nákladnější, tj. dražší nákladnější údržba Synchronní generátor: princip AC napětí W1 V2 Vinutí statoru 2 J S 1 Mag. pole závitu V1 a) W2 u u V u W u 0 π 2π ω t odpovídá poloze rotoru dle a) b)

6 Použití synchronních generátorů turboalternátory (s hladkým rotorem) hydroalternátory (s vyniklými póly na rotoru) turbína 10 kv GS 3~ 3 T 10/400 kv 3 3 přenosová soustava P 1 P 3-fáz. alternátor pro osobní auta

7 Kmitočet indukovaného napětí do statoru Pro 2-pólový alternátor: n f = 60 (Hz, min -1 ) Pro n-pólový alternátor: f = p n 60 Výstupní AC napětí při stejné rychlosti obou alt. 8-pólový alternátor 2-pólový alternátor Konstrukční provedení Mag. obvod statoru z plechů Vinutí statoru Spojka Hřídel rotoru Vinutí rotoru Kroužky Kostra statoru Kroužky Rotor turboalternátoru (2 a 4 pólové) Rotor hydroalternátoru (vícepólové)

8 Synchronní motory synchronní kompenzátory (pro zlepšování účiníku v elektrické síti) pro pohony bez častého spouštění a pracující s konstantní rychlostí pro regulované pohony vysokých výkonů (megawatty) pro pohony v automatizaci, robotice a v domácích spotřebičích (krokové motory, reluktanční motory, DC brushless motory) Asynchronní motory Konstrukční provedení

9 Ventilátor Kryt ventilátoru Mag. obvod statoru z plechů Svorkovnice Vinutí statoru Ložisko Kostra statoru Hřídel Mag. obvod rotoru z plechů Patky Klec nakrátko Změna počtu pólů motoru 2-pólový motor -W -W -V S V -V S V W - W - a b 4-pólový motor S -V W - V -W 2x - W V -V -W S -V S -W V W - c d

10 Způsob zapojení trojfázového statorového vinutí W2 2 V2 W2 2 V2 W2 2 V2 1 V1 W1 1 V1 W1 1 V1 W1 L1 L2 L3 L1 L2 L3 a)-připojení vinutí fází b) spojení do hvězdy (Y) c) spojení do trojúhelníka (D) Svorkovnice třífázového asynchronního motoru Synchronní otáčky (mag. pole statoru): n S1 = 60 f 1 p - ( min, Hz, -) Skluz: s ns1 - n = 100 n S1 (%) Mechanické otáčky rotoru: 60 f n = ns1 1 p ( 1 s) = ( s) Mechanický moment motoru: M = P Ω = P 2π n 60 P = 9,55 n -1 ( m, W, min )

11 Vlastnosti a použit ití AM nakrátko: jednodušší konstrukce, nízké výrobní náklady vyšší účinnost, malé rozměry nepřítomnost sběracího ústrojí - menší nároky na krytí a údržbu provedení rotoru bez vinutí a tím i bez izolace dovoluje jeho vyšší oteplení AM kroužkové: větší rozměry oproti AM nakrátko sběrací ústrojí (údržba, krytí, poruchovost) vinutá kotva (rotor) s izolací vodičů (menší dovolené oteplení) Použití AM: pro pohon čerpadel, ventilátorů, kompresorů, pásových dopravníků, jeřábů, výtahů, obráběcích strojů, atd. Konec přednp ednášky