STEJNOSMĚRNÉ STROJE (DC machines) B1M15PPE

Transkript

1 STEJNOSĚRNÉ STROJE (DC mchines) B115PPE

2 TYPICKÝ DC STROJ TOČIVÝ STROJ ŮŽE PRACOVAT JAKO OTOR I JAKO GENERÁTOR Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 2

3 HLAVNÍ ČÁSTI DC STROJE PŘÍVODY od zdroje vinutí KOTVY JÁDRO ROTOR z ocelových plechů KOT ÁTOR DRŽÁKY s KARTÁČI PERANENTNÍ AGNETY (nebo budicí vinutí) Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 3

4 PŘÍČNÝ ŘEZ DC STROJE Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 4

5 SCHÉATICKÉ ZNÁZORNĚNÍ BDICÍ VINTÍ VINTÍ KOTVY CHOVÁNÍ ZÁVISÍ NA SPOJENÍ OBO VINTÍ Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 5

6 TŘI ZÁKLADNÍ TYPY DC STROJŮ CIZE BZENÝ SÉRIOVÝ PARALELNÍ (tké permnentní mgnet) KOPANDNÍ STROJ kombince prlelního sériového Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 6

7 STEJNOSĚRNÉ GENERÁTORY GENERÁTORICKÝ CHOD jeden z prcovních stvů DC stroje VSTP EXTERNÍ POHON mechnická energie GENERÁTOR mění mechnickou energii n elektrickou (stejnosměrnou) SS GENERÁTOR DYNAO Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 7

8 PRINCIP ČINNOSTI 1/2 dφ da e ui B dt dt e u ( v B) l i + u i1 - u trvání 1 otáčky u i1 - u i2 + u i2 t Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 8

9 PRINCIP ČINNOSTI 2/2 Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 9

10 FNKCE GENERÁTOR KDYŽ R 0 i E v e e ( v B) l 2Blv 2Blrω 2lrω B( Θ) e v π 1 1. π 0 π 0 e. dθ 2ωlrB dθ π e v 2 ω π π 0 B d 2 ωba π 2 ωφ π E v c.φ. i ω Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 10

11 AGNETIZAČNÍ KŘIVKA LINEÁRNÍ Φ ~ 0 A SATRACE REANENTNÍ AGNETIZACE B F m N.I ~ -I r C I Φ k.i D - 0 Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 11

12 ZÁKLADNÍ ROVNICE DC GENERÁTORŮ u R i + L di dt di u R i L + dt e e 2 n Φ ω c Φ ω π p výstupní p vstupní u ω i i i + Δ m 2 n Φ i π dω + J dt c Φ i Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 12

13 PRACOVNÍ STAVY DC STROJŮ otor prcuje vždy v průsečíku prcovní chrkteristiky s chrkteristikou zátěže co je ZÁTĚŽ? STÁLENÝ neměnný KVAZISTACIONÁRNÍ změn ustálených prcovních bodů bez ohledu n průběh změny PŘECHODNÝ (trnsientní) sledování průběhu změny mezi ustálenými prcovními body: Nejhorší přípd náhlá změn vstupní veličiny (skoková změn / jednotkový skok) lineárních / linerizovných systémů superpozice dílčích chování Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 13

14 ROVNICE V STÁLENÉ STAV R I R i + E E 2 n i Φ ω c Φ ω π P výstupní I i + Δ m P vstupní ω i 2 n π Φ I c Φ I Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 14

15 CIZE BZENÝ GENERÁTOR zátěž R I + e Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 15

16 ZATĚŽOVACÍ (V-A) CHARAKTERISTIKA I I R,L i rozdíl způsobený REAKCÍ KOTVY Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 16

17 REAKCE KOTVY HLAVNÍ PÓLY POOCNÉ PÓLY DEFORACE způsobená rekcí kotvy Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 17

18 KOTACE I n n I I POSNTÁ NETRÁLA Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 18

19 POOCNÉ (komutční) PÓLY hlvní póly φ φ ip φ n φ ip φ pomoné póly Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 19

20 GENERÁTOR S DERIVAČNÍ BZENÍ R I + R r I zátěž R I + E I I I Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 20

21 NABZENÍ R R + c R r! POLARITA budicího vinutí! Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 21

22 POROVNÁNÍ GENERÁTORŮ PARALELNÍ: I << I svářečky sc n Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 22

23 STEJNOSĚRNÉ OTORY OTORICKÝ CHOD jeden z prcovních stvů DC stroje VSTP ZDROJ ELEKTŘINY elektrická energie OTOR mění (stejnosměrnou) elektrickou energii n mechnickou Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 23

24 FNKCE OTOR F I ( l B) F B. i. l. sinθ 2.F.r 2.B.ic.l.r v π π 0 π 0 π 2 i l r B dθ i B. d Φ π i c.φ. i Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 24 v i

25 ZÁKLADNÍ ROVNICE DC OTOR 2 n e Φ ω c Φ ω π u R i + L di dt i 2 n π Φ i c Φ i u R i L di dt + + e i Δ m + + J dωm dt CHOVÁNÍ ZÁVISÍ NA PROPOJENÍ VINTÍ BZENÍ A KOTVY Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 25

26 OTOR S CIZÍ BZENÍ STÁLENÝ STAV Schém Rovnice Chrkteristiky I E E Ω ω cφ E i cφω R Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 26 I RI + E i cφi Δ m + ω ( I) R R cφ I! Φ 0 ω ( )

27 RYCHLOSTNÍ A ECHANICKÁ CH-k ω R cφ I ω cφ R I cφ 0 ω ki k R c Φ I c Φ Přirozená chrkteristik vliv rekce kotvy prcovní body 0 Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 27

28 VLIV R NA KŘIVK n(t) Ω ω E c Φ R I c Φ n n 0 zákldní rychlost R R + celk R dod R celk Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 28

29 ROZBĚH CB OTOR (kvzistcionární) ω R cφ I Přímým připojením n I (10 to 30) I n snížit proud kvzistcionární prcovní body R 1 I změnou nebo R mx R R R R 3 R R x I I mx min K vyvinutí dosttečného momentu plně nbuzený nebo mírně přebuzení I I n Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 29

30 BRZDĚNÍ CB OTOR DYNAICKÉ (do odporu) PROTIPRODE REKPERAČNÍ Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 30

31 REVERZACE CB OTOR Změn polrity Změn polrity I echnické elektrické poškození změn polrity I ne z běhu!!! Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 31 Φ Φ c I R c E ω 0 Φ! když 0 Φ! Φ c E ω ω + + Δ Φ dt d J I c m i ω I Φ c I R ω

32 ŘÍZENÍ RYCHLOSTI CB OTOR Ω ω E c Φ R I c Φ konstntní výkon zákldní rychlost konstntní moment Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 32

33 OTOR S DERIVAČNÍ BZENÍ STÁLENÝ STAV Schém Rovnice E i cφω ( R + R ) I r RI + E I I I i cφi Δ m + Chrkteristiky E ω cφ I E R Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 33 R cφ I ω ω ( I) ( )

34 CHOVÁNÍ DERIVAČNÍHO OTOR I E R T cφi ω R cφ I Zákldní chování je podobné motoru s cizím buzením Rychlostní mechnické chrkteristiky jsou prkticky stejné Rozběh, brzdění řízení rychlosti změnou nebo R Reverzce změnou polrity vinutí kotvy nebo buzení Žádný rozdíl v konstrukci: všechny cize buzené mohou prcovt s prlelním buzením Výhod: není potřeb zvláštní zdroj pro buzení Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 34

35 OTOR SE SÉRIOVÝ BZENÍ STÁLENÝ STAV Schém Rovnice I E i cφω ξi R I ω R I + E + ( R + R ) I + ξi ω I 2 i cφi ξi Δ m + Chrkteristiky ω I ξ R ξi ω ( I) ω ( ) ( I ) i Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 35 c I! I 0

36 CHARAKTERISTIKY SÉRIOVÉHO OTOR ω R ξi c I ξi Rc ξ I i ξ ξ není konstntní!!! (Φ(I ) nelineární) Výhodné při rozběhu se zátěží: ω ξ i R c ξ zákldní rychlost i Δ m + + J dω dt 1 přirozená chrkteristik 2 nižší 3 nižší I (shuntováním budicího vinutí) 4 vyšší R Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 36

37 ŘÍZENÍ SÉRIOVÝCH OTORŮ ROZBĚH Změnou nebo změnou R BRZDĚNÍ Do odporu, protiproudem REVERZACE Nelze měnit polritu zdroje Změnit jen polritu vinutí (kotvy nebo buzení) ZĚNA RYCHLOSTI Změnou R zřídk (velké ztráty), Změnou nejčstěji ω ξi Šuntování (shuntování) budicího vinutí (snížení I ) omezení: výkon, komutce Seskupování u vícemotorových pohonů: sériové / prlelní R c ξ Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 37

38 POROVNÁNÍ CHARAKTERISTIK OTORŮ Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 38

39 POROVNÁNÍ ROZBĚH A REVERZACE I R E c Φ I ω R I c Φ CIZÍ A DERIVAČNÍ BZENÍ strt: při n je I s 10 ž 30 I n změn nebo R reverzce: změn polrity nebo I (jen n stojícím stroji, mgnetický tok nesmí být nulový!!!) SÉRIOVÉ BZENÍ strt: proměnné stroj nesmí být odlehčen!!! reverzce: změn polrity nebo I Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 39

40 ENERGETICKÁ BILANCE OTOR GENERÁTOR prlelní buzení 1 to 5% P vstupní kotv rotční ztráty 3 to 6% P vstupní 3 to 15% P vstupní Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 40

41 NIVERZÁLNÍ SÉRIOVÝ OTOR (S) JAKO DC SÉRIOVÝ OTOR AGNETICKÝ OBVOD OCELOVÉ PLECHY Φ Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 41

42 CHARAKTERISTIKY S n DC DC AC AC I PŘI STŘÍDAVÉ NAPÁJENÍ JE CHOVÁNÍ HORŠÍ: ěkčí chrkteristik Horší komutce (jiskření) Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 42

43 ŘÍZENÍ RYCHLOSTI S ěnič npětí E ω k Φ Příkldy použití mlé domácí spotřebiče: VYSAVAČE FÉNY IXÉRY Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 43

44 PŘÍKLADY DC GENERÁTORY 1 Cize buzený stejnosměrný generátor s konstntním budicím proudem konstntní rychlost má, při odporu zátěže R Z1 10 Ω, výstupní svorkové npětí V. Změní-li se zátěž n R Z2 1 Ω, svorkové npětí klesne ne V. rčete hodnotu odporu v obvodu kotvy. (R 1,25 Ω) 2 Stejnosměrné dynmo s prlelním buzením npájí odporovou zátěžr Z 5 Ω proudem I 20 A. Odpor celého obvodu kotvy je R 0,2 Ω odpor budicího vinutí je R 40 Ω. rčete npětí indukovné v kotvě. ( i 104,5 V) Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 44

45 PŘÍKLADY DC OTORY 3 Stejnosměrný cize buzený motor je buzen proudem I 8 A, odebírá ze zdroje proud I 50 A, jeho odpor kotvy je R 0,5 Ω vytváří moment 1200 Nm. rčete npětí kotvy, které způsobý změnu otáček n hodnotu to n x 110 1/min při stejném buzení stejném ztížení (uvžujte pouze ztráty ve vinutí, vše osttní znedbejte). ( x 301,4 V) 4 Sériový motor má celkový odpor R 1 Ω. Odebírá proud I 212 A ze zdroje o npětí 900 V běží rychlostí n /min. rčete moment motoru (uvžujte pouze ztráty ve vinutí, vše osttní znedbejte). ( 688 Nm) Doc. Ing. Pvel Pivoňk, CSc. 45