Vítězslav Bártl. červen 2013

Transkript

1 VY_32_INOVACE_VB19_K Jméno autora výukového materiálu Datum (období), ve kterém byl VM vytvořen Ročník, pro který je VM určen Vzdělávací oblast, vzdělávací obor, tematický okruh, téma Anotace Vítězslav Bártl červen ročník Člověk a svět práce, Člověk a svět práce - práce s techn. mat., Elektronika kolem nás, Provoz a údržba domácnosti, čtení a kreslení jednoduchých el. schémat a značek el. součástky, výroba el. energie a elektrizační síť, elektronika v domácnosti, el. instalace a el. spotřebiče v domácnosti Elektrické spotřebiče mechanické - elektromotor

2 Elektromotor Elektromotor je elektrický stroj, který slouží k přeměně elektrické energie na mechanickou práci. Většinou jde o točivý stroj, ale existují i netočivé elektromotory, např. lineární elektromotor. Opačnou přeměnu, tedy změnu mechanické práce na elektrickou energii, provádí generátor, např. dynamo či alternátor. Jejich konstrukce je velice podobná

3 Princip elektromotoru Většina elektromotorů je založena na využití silových účinků magnetického pole na vodič kterým prochází elektrický proud. Na vodič v magnetickém poli působí síla úměrná kolmé složce magnetické indukce a velikosti elektrického proudu tekoucího vodičem. U krokových elektromotorů se využívá také přitahování ferromagnetického materiálu a elektromagnetu. Zjednodušeně lze říct, že se využívá vzájemné přitahování a odpuzování elektromagnetů (případně elektromagnetu a permanentního magnetu), nebo přitahování elektromagnetu a železa. Sílu a polaritu elektromagnetu můžeme řídit velikostí elektrického proudu, který do něj pouštíme.

4 Typy elektromotorů Běžný komutátorový stroj buzený magnety Motory s permanentním magnetem se dodnes využívají například v modelářství. Jen kotva je obvykle minimálně třípólová, aby nevznikal problém s mrtvým úhlem motoru. Výhodou motoru s permanentním magnetem obecně je možnost snadno měnit směr otáčení polaritou vstupního napětí, výhodou při porovnání s ostatními komutátorovými stroji je úspora statorového vinutí. Komutátorový stroj cize buzený Místo permanentního magnetu se pro statory používá elektromagnetu. Cize buzený motor má kotvu (rotor) napájenu z jiného zdroje než buzení (stator). Každé vinutí se řídí zvlášť. U těchto motorů je podmínkou plynulá regulace napětí. Změna směru otáčení motoru je možno reverzací (přepólováním) kotvy, nebo buzení.

5 Synchronní elektromotor Rotor stroje je tvořen magnetem nebo elektromagnetem, stator, na nějž je přiveden střídavý proud, vytváří pulzní nebo častěji rotující magnetické pole. Rotor se snaží uchovat si svoji konstantní polohu vůči otáčivému magnetickému poli vytvářenému průchodem střídavého proudu ve statoru, drží se v synchronismu až do kritického kroutícího momentu. Synchronní motory mají řadu nevýhod je třeba je roztočit na pracovní otáčky jiným strojem nebo pomocným asynchronním rozběhovým vinutím (především rozběh jako hvězda, samotný chod pak zapojen do trojúhelníku), pokud pod zátěží ztratí synchronizaci s rotujícím polem, skokově klesne jejich výkon a zastaví se. Proto jsou využívány jen ve speciálních případech (např. pohon gramofonu). V současné době se ovšem uplatňují i v pohonu dopravních prostředků. Ze synchronního motoru se vyvinul krokový motor a střídavý servomotor. Synchronní stroj se použít i jako generátory střídavého proudu do sítě.

6 Krokový motor Krokový motor je speciální druh mnohapólového synchronního motoru. Využívá se především tam, kde je třeba přesně řídit nejen otáčky, ale i konkrétní polohu rotoru. Nachází uplatnění v přesné mechanice, regulační technice a robotice. Střídavý servomotor Střídavé servomotory jsou bezkartáčové synchronní motory s permanentními magnety na rotoru a třífázovým vinutím ve statoru. Vhodná konstrukce těchto motorů dovoluje až pětinásobné momentové přetížení, proto se používají v automobilovém průmyslu.

7 Asynchronní motor Asynchronní stroj je nejrozšířenější a nejběžnější typ elektromotoru Motor má proti synchronnímu jinou konstrukci rotoru. Rotor se obvykle skládá ze sady vodivých tyčí, uspořádaných do tvaru válcové klece. Tyče jsou na koncích vodivě spojeny a rotor se pak nazývá kotva nakrátko. Tím, že se tyče rotoru (nebo vodiče vinutí rotoru) pohybují v magnetickém poli vytvářeném statorem, se v rotoru indukuje elektrický proud. Proto se asynchronní motor také někdy nazývá indukční motor. Vzhledem k jednoduché konstrukci, robustnosti a možnosti bezjiskrového provedení je tento druh motoru v praxi nejběžnější, je využíván v mnoha oblastech průmyslu, dopravy i v domácnostech. Výkon asynchronních motorů se pohybuje od několika wattů až do mnoha set kilowattů. Díky tomu je možné jej použít i pro kolejová vozidla a trolejbusy.

8 Sériový Místo permanentního magnetu se pro statory běžných větších motorů využívá elektromagnetu. Pokud je vinutí statoru (budicí vinutí) spojeno s vinutím rotoru do série, mluvíme o sériovém elektromotoru. Tento typ elektromotoru má točivý moment nepřímo úměrný otáčkám. To znamená, že stojící elektromotor má obrovský točivý moment. Využívá se proto především u dopravních strojů a v elektrické trakci (vlaky, metro, tramvaje). Ve spojení s generátorem je schopen ideálně nahradit mechanickou převodovku. Derivační Derivační elektromotor má elektromagnet statoru napájený paralelně s rotorem. Otáčky tohoto motoru jsou méně závislé na zátěži motoru. Navíc lze proud statoru samostatně regulovat. Proto se tento typ motoru využívá především u strojů, kde jsou požadovány relativně neměnné otáčky.

9 Kompaundní Kompaundní (také kompaudní) elektromotor neboli elektromotor se smíšeným buzením má sériové i paralelní vinutí, jejichž magnetické toky působí buď souhlasně, nebo proti sobě. Působí-li obě vinutí stejným směrem, má motor větší záběrný moment než motor s paralelním buzením a otáčky se nesnižují tolik jako u motoru se sériovým buzením. Působí-li sériové vinutí proti paralelnímu, udržuje motor otáčky při proměnném zatížení. Zvětší-li se zatížení, otáčky klesnou, sériovým vinutím prochází větší proud, buzení se zesílí a otáčky se opět zvýší. Používá se k pohonu výtahů, bagrů, trolejbusů atd.

10 Lineární elektromotor Lineární elektromotor je mnohapólový motor, jehož stator je rozvinut do přímky. Využívá se například v dopravě pro pohon vlaků na magnetickém polštáři. V poslední době se lineární motor využívá i pro rozhoupávání zvonů. Další využití je v přesných CNC obráběcích strojích, kde jemný magnetický pohyb nahrazuje mechanické převody. Stejnosměrný motor V sériovém (stejnosměrném) motoru prochází stejný proud vinutím kotvy i vinutím pole. To lze použít v aplikacích s potřebou vysokého momentu při nízké rychlosti a nízkého momentu při vysoké rychlosti. V běžných průmyslových aplikacích se nepoužívá. Příkladem je např. startér u automobilu.

11 Řez elektromotorem

12 Části elektromotoru

13 Elektrický obvod proudový obvod, je tvořen vinutím (cívkami s izolací) a svorkami. Některé stroje mají komutátor nebo kroužky. Vinutí ve formě cívek (nebo klece) jsou uložena v drážkách magnetického obvodu. Komutátor je prstenec složený z mnoha vzájemně izolovaných lamel. K lamelám jsou připojeny jednotlivé vývody cívek rotoru (kotvy). Ke komutátoru přiléhá dvojice (nebo více) kartáčů. U dynama slouží komutátor jako mechanický usměrňovač indukovaného střídavého napětí a proudu ve vodičích kotvy. Komutátor motoru slouží jako střídač, měnící směr proudu ve vodičích rotoru (kotvy). V moderních strojích je komutátor nahrazován polovodičovým měničem kmitočtu.

14 Magnetický obvod je tvořen feromagnetiky, u střídavých strojů a rotorů (kotev) komutátorových strojů je vždy tvořen vzájemně elektricky izolovanými transformátorovými plechy. U statorů stejnosměrných strojů bývá magnetický obvod jako opracovaný odlitek. Magnetický obvod vede magnetický tok vytvářený vinutím nebo permanentními magnety. Vinutí bývají umístěna v drážkách magnetického obvodu.

15 Mechanická konstrukce

16 Režimy provozu elektromotoru - motorický režim - motor odebírá elektrickou energii z elektrické sítě nebo z baterie a přeměňuje ji na mechanickou energii na hřídeli. - generátorický režim - motor odebírá mechanickou energii z kinetické nebo polohové energie stroje připojeného na hřídel a přeměňuje ji elektrickou energii kterou dodává do elektrické sítě nebo elektrických zařízení. - režim brzdy - motor odebírá mechanickou energii z kinetické nebo polohové energie stroje připojeného na hřídeli a přeměňuje ji na teplo (zahřívá se).

17 Použitá literatura t.html