Elektrické stroje. Jejich použití v automobilech. Použité podklady: Doc. Ing. Pavel Rydlo, Ph.D., TU Liberec

Podobné dokumenty
Základy elektrotechniky

ELEKTRICKÉ STROJE - POHONY

Vítězslav Stýskala TÉMA 1. Oddíly 1-3. Sylabus tématu

1 OBSAH 2 STEJNOSMĚRNÝ MOTOR. 2.1 Princip

Určeno pro studenty kombinované formy FS, předmětu Elektrotechnika II. Vítězslav Stýskala, Jan Dudek únor Elektrické stroje

Stejnosměrné stroje Konstrukce

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

Stejnosměrné generátory dynama. 1. Princip činnosti

Konstrukce stejnosměrného stroje

Stejnosměrný generátor DYNAMO

Základy elektrotechniky

Výukové texty. pro předmět. Automatické řízení výrobní techniky (KKS/ARVT) na téma

Energetická bilance elektrických strojů

Určeno studentům středního vzdělávání s maturitní zkouškou, druhý ročník, konstrukce a princip činnosti stejnosměrných strojů

STEJNOSMĚRNÉ STROJE (DC machines) B1M15PPE

Synchronní stroje. Φ f. n 1. I f. tlumicí (rozběhové) vinutí

Osnova kurzu. Elektrické stroje 2. Úvodní informace; zopakování nejdůležitějších vztahů Základy teorie elektrických obvodů 3

MOTORU S CIZÍM BUZENÍM

ELEKTRICKÉ STROJE ÚVOD

i β i α ERP struktury s asynchronními motory

1 JEDNOFÁZOVÝ INDUKČNÍ MOTOR

20ZEKT: přednáška č. 10. Elektrické zdroje a stroje: výpočetní příklady

Elektro-motor. Asynchronní Synchronní Ostatní DC motory. Vinutý rotor. PM rotor. Synchron C

Elektro-motor. Asynchronní Synchronní Ostatní DC motory. Vinutý rotor. PM rotor. Synchron C

19. Elektromagnetická indukce

Osnova kurzu. Elektrické stroje 2. Úvodní informace; zopakování nejdůležitějších vztahů Základy teorie elektrických obvodů 3

Merkur perfekt Challenge Studijní materiály

Mechatronické systémy s elektronicky komutovanými motory

Mechatronické systémy struktury s asynchronními motory

1. Pracovníci poučení dle 4 Vyhlášky 50/1978 (1bod):

A0B14 AEE Automobilová elektrotechnika a elektronika

Střídavé měniče. Přednášky výkonová elektronika

Synchronní stroj je točivý elektrický stroj na střídavý proud. Otáčky stroje jsou synchronní vůči točivému magnetickému poli.

1. Regulace otáček asynchronního motoru - skalární řízení

ISŠT Mělník. Integrovaná střední škola technická Mělník, K učilišti 2566, Mělník Ing.František Moravec

FYZIKA II. Petr Praus 9. Přednáška Elektromagnetická indukce (pokračování) Elektromagnetické kmity a střídavé proudy

Pohonné systémy OS. 1.Technické principy 2.Hlavní pohonný systém

Určeno studentům středního vzdělávání s maturitní zkouškou, druhý ročník, rozdělení stejnosměrných strojů a jejich vlastnosti

Elektrický výkon v obvodu se střídavým proudem. Účinnost, účinník, činný a jalový proud

Pohony šicích strojů

A0B14 AEE Automobilová elektrotechnika a elektronika

Měření charakteristik DC motoru s cizím buzením (MCB) pokyny k měření

Sylabus tématu. L e k c e z e l e k t r o t e c h n i k y. 1. DC stroje. 2. AC stroje. Vítězslav Stýskala TÉMA 4

1.1 Princip činnosti el. strojů 1.2 Základy stavby el. strojů

1. Regulace proudu kotvy DC motoru

ISŠT Mělník. Integrovaná střední škola technická Mělník, K učilišti 2566, Mělník Ing.František Moravec

1. Spouštění asynchronních motorů

3. VYBAVENÍ LABORATOŘÍ A POKYNY PRO MĚŘENÍ

ZÁKLADY ELEKTROTECHNIKY pro OPT

Elektro-motor. Asynchronní Synchronní Ostatní DC motory. Vinutý rotor. PM rotor. Synchron C

Ele 1 Synchronní stroje, rozdělení, význam, princip činnosti

Určeno studentům středního vzdělávání s maturitní zkouškou, druhý ročník, synchronní stroje. Pracovní list - příklad vytvořil: Ing.

Základy elektrotechniky 2 (21ZEL2) Přednáška 1

ISŠT Mělník. Integrovaná střední škola technická Mělník, K učilišti 2566, Mělník Ing.František Moravec


Princip funkce stejnosměrného stroje

Asynchronní stroje. Fakulta elektrotechniky a informatiky VŠB TUO. Ing. Tomáš Mlčák, Ph.D. Katedra elektrotechniky.

Úvod. Rozdělení podle toku energie: Rozdělení podle počtu fází: Rozdělení podle konstrukce rotoru: Rozdělení podle pohybu motoru:

Elektrické stroje pro hybridní pohony. Indukční stroje asynchronní motory. Doc.Ing.Pavel Mindl,CSc. ČVUT FEL Praha

UVSSR, ODBOR ELEKTROTECHNIKY LABORATORNÍ CVIČENÍ ELEKTROTECHNIKA A ELEKTRONIKA

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/ Bc. Karel Hrnčiřík

Skalární řízení asynchronních motorů

Spínaný reluktanční motor s magnety ve statoru

Příloha 3 Určení parametrů synchronního generátoru [7]

Elektrické výkonové členy Synchronní stroje

OVLÁDACÍ OBVODY ELEKTRICKÝCH ZAŘÍZENÍ

1 STEJNOSMĚRNÉ STROJE

princip činnosti synchronních motorů (generátoru), paralelní provoz synchronních generátorů, kompenzace sítě synchronním generátorem,

Synchronní stroj-řízení napětí, budící soustava, zdroje buzení, řízení otáček synchronního motoru

Laboratorní návody 2. část

Mechatronické systémy se spínanými reluktančními motory

Mechatronické systémy s krokovými motory (KM) 1. Rozdělení krokových motorů

ÚVOD. Obr.2-1: Srovnání světové produkce elektromotorů v letech 1996 a 2001

SYNCHRONNÍ MOTOR. Konstrukce

MS - polovodičové měniče POLOVODIČOVÉ MĚNIČE

Elektroenergetika 1. Elektrické části elektrárenských bloků

Přehled veličin elektrických obvodů

21. Výroba, rozvod a užití elektrické energie

Katedra obecné elektrotechniky Fakulta elektrotechniky a informatiky, VŠB - TU Ostrava. (Návod do měření)

TEORIE ELEKTRICKÝCH OBVODŮ

ELEKTRICKÉ STROJE - POHONY

STŘÍDAVÉ SERVOMOTORY ŘADY 5NK

Elektro-motor. Asynchronní Synchronní Ostatní DC motory. Vinutý rotor. PM rotor. Synchron C

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ

Základy elektrotechniky 2 (21ZEL2)

Elektromechanické akční členy (2-0-2)

FYZIKA II. Petr Praus 8. Přednáška stacionární magnetické pole (pokračování) a Elektromagnetická indukce

Elektro-motor. Asynchronní Synchronní Ostatní DC motory. Vinutý rotor. PM rotor. Synchron C

Tématické okruhy teoretických zkoušek Part 66 1 Modul 3 Základy elektrotechniky

Příloha P1 Určení parametrů synchronního generátoru, měření provozních a poruchových stavů synchronního generátoru

ELEKTRICKÉ STROJE - POHONY

Jednofázové a třífázové polovodičové spínací přístroje

ELEKTROMAGNETICKÉ POLE

Elektroenergetika 1. Elektrické části elektrárenských bloků

X14POH Elektrické POHony. K13114 Elektrických pohonů a trakce. elektrický pohon. Silnoproudá (výkonová) elektrotechnika. spotřeba el.

SYNCHRONNÍ STROJE (Synchronous Machines) B1M15PPE

Určeno pro posluchače bakalářských studijních programů FS

Laboratorní úloha č. 2 Vzájemná induktivní vazba dvou kruhových vzduchových cívek - Faradayův indukční zákon. Max Šauer

1.1. Základní pojmy 1.2. Jednoduché obvody se střídavým proudem

5. POLOVODIČOVÉ MĚNIČE

Transkript:

Elektrické stroje Jejich použití v automobilech Použité podklady: Doc. Ing. Pavel Rydlo, Ph.D., TU Liberec

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

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 délky l, kterým protéká proud I v mag. poli o indukci B: F = BIl Indukované napětí ve vodiči pohybujícím se rychlostí v (ω) v mag. poli o indukci B (toku Φ) k konstanta stroje U i = Blv = kφω Elektromagnetický moment: M = kφi

Stejnosměrné motory (princip funkce) B

Stejnosměrné motory (princip funkce) Ampérovo pravidlo pravé ruky

Stejnosměrné motory (princip funkce)

Stejnosměrné motory (princip funkce)

Stejnosměrné motory - základní rovnice Indukované napětí stroje U i M H = CΦω Vnitřní hnací moment = CΦI Napěťová rovnice stroje ( t) di u ( t) = Ri( t) + L + dt Momentová rovnice stroje dω M = J + dt H M Z U i J moment setrvačnosti rotující části, Mz moment zátěže (včetně vlastních mech. ztrát stroje)

Stejnosměrné motory (princip funkce)

Stejnosměrné motory (princip funkce)

Stejnosměrné motory (princip funkce)

Stejnosměrné motory (princip funkce)

Stejnosměrné motory (princip funkce)

Stejnosměrné stroje (základní dělení) Dynama: cizí buzení, derivační, kompaudní Motory: cizí buzení, derivační, sériové Cizí buzení: proudem budicího vinutí z cizího zdroje, permanentním magnetem

Stejnosměrný motor s cizím buzením

Náhradní zapojení ss. motoru (pro analýzu přechodných dějů) Ui Ri L di/dt u(t) ( t) di u ( t) = Ri( t) + L + dt U i

Náhradní schéma ss. strojů (pro ustálený stav) U = U + i R k I k U = U i R k I k

Základní charakteristiky motoru s cizím buzením U 2 ω = ω = 2 2 CΦ C Φ RI CΦ Odvozeno z výchozích vztahů: U MR U i 2 = U + I R = CΦω U i M = CΦI = K M I

Řízení otáček motoru s cizím buzením Změnou napětí na kotvě Změnou odporu v obvodu kotvy Změnou budicího proudu (magnetického toku) U = CΦω = K Eω i M = CΦI = K M I U = Ui + RI = CΦω + R M CΦ ω = U CΦ MR ( CΦ) 2

Řízení otáček motoru s cizím buzením ω = U CΦ R ( C ) M 2 Φ Analogie s rovnicí přímky, kde M je nezávisle proměnná y = q kx

Řízení otáček motoru s cizím buzením ω = U RI2 CΦ

Spouštění a brzdění motoru s cizím buzením Spouštění, řízení rychlosti a brzdění motoru s cizím buzením je možno řešit pomocí následujících rovnic: ω = U K R K k 2 M M = K I ω = U K R K k I Při spouštění ω = 0 0 = U K R K k I I = sp U R k

Spouštění motoru s cizím buzením (odporové spouštění) I max = R 1 U + R K Odpor R1 volíme tak velký, aby nebyl překročen max. proud kotvou. Další možností plynulého spouštění je postupné zvyšování napájecího napětí kotvy (při konstantním odporu v obvodu kotvy).

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: n = U CΦ R k ( C ) M 2 Φ 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 (n0 s čarou).

Brzdění motoru s cizím buzením Při brzdění do odporu odpojíme napájení a připojíme ke kotvě odpor. Momentová rovnice brzdění je následující: 0 = R 1 I + CΦω R1 ω = CΦ ω = R I 1 ( C ) M 2 Φ 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 nedošlo k reverzaci otáčení, musíme vypnout při dosažení nulové rychlosti napájení motoru. Rovnice pro momentovou charakteristiku brzdění je: ω = U CΦ R ( C ) M 2 Φ Přepólováním napájení kotvy se zde mění + na Vložením přídavného odporu se zvýší strmost charakteristiky

Aplikace stejnosměrných motorů s cizím buzením v automobilech Pohony stěračů Buzení zajištěno permanentním magnetem. Stroje tohoto typu se používají též v dalších pomocných pohonech (ventilátory topení). Přepínač (2) je ovládací, ve vypnuté poloze zkratuje vinutí kotvy a tím motor zabrzdí. Přepínač (3) je doběhový kontakt, který navrací raménko stěrače do výchozí polohy. Po jejím dosažení vačka přepne z polohy K3 (napájení doběhu) do polohy K4 (zkrat kotvy dynamické zabrzdění).

Elektronicky komutované motory náhrada kontaktního komutátoru Základní myšlenka BLDC motorů: Zbavit se komutátoru. Prohození pozice kotvy a buzení. Kotva vybavena permanentním magnetem, vytvářejícím potřebný budicí tok. Stator osazen třemi sadami cívek, napájených třemi střídavými napětími obdélníkového průběhu, posunutých vzájemně o 120 elektrických a spínaných v závislosti na aktuální poloze rotoru. Vlastnosti pohonu s elektronicky komutovaným DC motorem (BLDC motor (brushless DC motor)): jednoduché řízení (odměřování úhlu po 60 ) nespojité řízení (nutná elektron. komutace), napájení dvoufázovým obdélníkovým proudem, velké momentové pulsace při malých rychlostech horší rovnoměrnost otáčení, pohony s těmito motory jsou levné.

Principiální provedení rotoru a statoru BLDC motory

BLDC motor Spínání proudu jednotlivých fází během jedné otáčky

Elektronický spínač pro BLDC motor

Oblasti aplikací BLDC motorů v automobilech Ventilační motory pro klimatizaci a větrání Perspektivně i pro pohon elektromobilů

Konec prezentace