Určeno studentům středního vzdělávání s maturitní zkouškou, druhý ročník, konstrukce a princip činnosti stejnosměrných strojů Pracovní list - příklad vytvořil: Ing. Lubomír Kořínek Období vytvoření VM: říjen 2013 Klíčová slova: stejnosměrný stroj, stator, rotor, indukované napětí Materiál je určen k procvičení probíraného učiva pod vedením učitele Dostupné z Metodického portálu www.sstrnb.cz/sablony, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR.Provozováno Střední školou technickou a řemeslnou Nový Bydžov.
Stejnosměrné stroje Konstrukce a princip činnosti stejnosměrných strojů
Stejnosměrné stroje se skládají ze statoru (nepohyblivá část stroje), na kterém jsou umístěny pólové nástavce s budícím vinutím a z rotoru (pohyblivá část stroje, nazývaná kotva). Malé stroje mají kostru obvykle z lité oceli. Hlavní póly se skládají z jádra a pólových nástavců. Na pólech jsou umístěny cívky budícího vinutí spojené do série tak, aby vzniklo střídání polarity pólů. Magnetické pole statoru probíhá od severního pólu přes vzduchovou mezeru a kotvu k jižnímu pólu a odtud se vrací magnetickým věncem k severnímu pólu. Rotor je složen z izolovaných křemíkových plechů, v jehož drážkách je umístěno vinutí. Jednotlivé cívky vinutí kotvy jsou připojeny k měděným, vzájemně izolovaným lamelám komutátoru, který je nasazen na hřídeli stroje. Na komutátor dosedají kartáče, umístěné ve speciálních držácích, kterými se přivádí proud do kotvy.
Princip činnosti stejnosměrného stroje Stejnosměrné stroje mohou pracovat jako generátory, které přeměňují mechanickou energii na elektrickou nebo jako motory, které naopak přeměňují elektrickou energii na mechanickou. Princip činnosti stejnosměrného generátoru (dynama): Pokud otáčíme hřídelí rotoru, ve kterém jsou umístěny vodiče cívky v magnetickém poli pólových nástavců statoru, podle indukčního zákona se v cívce indukuje pohybové napětí dle vztahu: U i B. l. v B - magnetická indukce l délka vodiče cívky v magnetickém poli v rychlost pohybu vodiče v magnetickém poli (obvodová rychlost)
Vodiče cívek jsou připojeny k lamelám komutátoru. Při celé otáčce rotoru změní indukované napětí svůj směr ve vodičích se indukuje střídavé napětí. Polarita na kartáčích se ale nemění komutátor usměrňuje střídavé napětí indukované ve vodičích kotvy. Magnetické pole ve vzduchové mezeře není konstantní, mezi póly je slabé. Z tohoto důvodu je napětí na svorkách stroje zvlněné a pro jeho zlepšení se vinutí kotvy vyrábí s větším počtem cívek a jemu odpovídajícímu počtu lamel komutátoru. Princip činnosti stejnosměrného motoru: Pokud pracuje stejnosměrný stroj jako motor, připojíme ke kartáčům zdroj stejnosměrného napětí. Vodiči cívek prochází elektrický proud, a protože se vodiče nacházejí v magnetickém poli, začne na vodiče cívek působit síla daná vztahem:
F B. I. l a B - magnetická indukce I a proud procházející vodičem l délka vodiče cívky v magnetickém poli Síla, která působí na vodiče vytvoří točivý moment, čímž se rotor roztočí. Velikost momentu je určena vztahem: M C.. I C strojová konstanta - magnetický indukční tok Působením komutátoru se mění při otáčení směr proudu ve vodičích tak, že se rotor otáčí stále stejným směrem. Komutátor zde působí jako mechanický střídač. a
Použité zdroje: Voženílek Lstibůrek: Základy elektrotechniky II, SNTL Praha 1985 Dostupné z Metodického portálu www.sstrnb.cz/sablony, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR.Provozováno Střední školou technickou a řemeslnou Nový Bydžov.