Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola technická Brno, Sokolská 1 Šablona: Název: Téma: Autor: Číslo: Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Stejnosměrné motory Příčné pole kotvy Ing. Radovan Hartmann VY_32_INOVACE_40-11 Anotace: Materiál je určen pro 2. ročníky SPŠ obor strojírenství. Jedná se o výkladovou prezentaci k problematice příčného pole kotvy. Prosinec 2012 Podpora digitalizace a využití ICT na SPŠ CZ.1.07/1.5.00/34.0632
Hlavnípóly stejnosměrného generátoru vytvářejí budící magnetické pole, které se uzavírá přes kotvu tvořenou svazkem rotorových plechů(obr. 1). Kartáče jsou umístěny tak, že majívždy kontakt slamelami, na kteréjsou připojeny vývody toho vinutíkotvy, kteréje vneutrálnízóně(obr. 1), tedy bez napětí. Tím je zabráněno jiskřenímezi lamelami rotujícího komutátoru a sběrnými uhlíkovými kartáči.
Při zatíženídynama protékávinutím kotvy proud. Cívka kotvy tak vytváří magnetické pole, kteréje vokamžiku maxima kolmékmagnetickému poli statoru a je označováno jako příčné pole kotvy (obr. 2).
Hlavníbudícípole statoru vytváříspolečněspříčným polem kotvy společnépole, jehožosa je pootočena ve směru otáčeníkotvy (obr. 3). Toto pootočení způsobenézpětným působením kotvy narůstá s proudovou zátěží dynama.
Při zatíženídynama se pootáčíneutrálnízóna ve směru otáčení. Pokud jsou kartáče vkontaktu slamelami vinutímimo neutrálnízónu (tedy pod napětím), zkratují různá napětí mezi sousedními lamelami. Vzhledem kotáčeníkomutátoru pak docházístále krozpojovánízkratových proudůmezi lamelami a tím k opalovaní kartáčů i lamel elektrickými oblouky a jiskrami. Při stabilníhodnotěproudového zatíženídynama je možno natočit věnec s držáky kartáčů do neutrální polohy. Kartáče stejnosměrného stroje musí být vždy v napěťově neutrální poloze.
Pomocnépóly (komutačnípóly) Zpětnépůsobeníkotvy je možno kompenzovat magnetickým polem pomocného vinutístatoru. Mezi hlavními póly statoru jsou umístěny pomocné (komutační) póly. Protože je indukce příčného pole kotvy závislána proudu kotvy, je vinutíkomutačních pólůzapojeno vsérii svinutím kotvy. Tím je dosaženo stavu, že i při kolísajícím proudovém zatíženímajípříčnépole kotvy i komutačnípole stejněvelikou a opačnou indukci a vždy se vzájemněkompenzují, takže nedocházíkpootáčeníneutrálnízóny vmagnetickém poli statoru. Komutačnípóly statoru zabraňujípootočeníneutrálnízóny vlivem příčného pole kotvy.
Pomocnépóly (komutačnípóly) Ve statoru dynama vždy následuje na obvodu statoru ve směru otáčenírotoru za každým hlavním pólem určitépolarity pomocný komutačnípól opačnépolarity tedy např. za severním hlavním pólem následuje jižnípól vedlejší. Stejnosměrné stroje od výkonu asi 1 kw výše mívají pomocné komutačnípóly. Správnévzájemnépólováníhlavních a vedlejších pólůlze přezkoušet pomocímagnetickéstřelky a ocelové tyčky. Při přepólováníkotvy pro změnu směru otáčeníje nutno shlavním vinutím přepólovat i pomocnévinutí. Proto je spojení mezi vinutím kotvy vinutím pomocných pólů provedeno uvnitř stroje mimo svorkovnici.
Kompenzačnívinutí Komutačnípóly působíkompenzačněproti přímému poli kotvy vrozsahu pootočenímezi dvěma hlavními póly. Budící pole hlavních pólů může být vytlačeno dále k jedné hraněhlavního pólu (obr. 4.), cožzpůsobíoslabenípole vdůsledku magnetického přesycenívokrajích pólových nástavců. Vdůsledku nehomogenity pole (různých hodnot indukčnosti) se indukujívcívkách kotvy různánapětí, cožvede knapěťovým rozdílům mezi sousedními lamelami komutátoru. Tato lamelovánapětínarůstajísdeformacemi magnetického pole a sotáčkami. Lamelovánapětínad 35 V (mezilamelovérozdíly) mohou způsobit tvořeníobloukůa poškození kartáčů i lamel.
obr. 4 - generátor s komutačními póly
Kompenzačnívinutízabraňujídeformacím budícího pole v oblasti hlavních pólů. kompenzačnívinutíjsou uložena vpólových nástavcích hlavních pólů(obr. 5, obr. 6). Jsou zapojena sériověsvinutím pomocných komutačních pólů a s vinutím kotvy. Velké stroje svysokými otáčkami jsou vybaveny pomocnými póly i kompenzačními vinutími.
obr. 5 - generátor s komutačními póly a kompenzačním vinutím obr. 6 -stator s vinutími hlavních pólů, vedlejších komutačních pólůa kompenzačním vinutím
ZDROJE: TKOTZ, Klaus. Příručka pro elektrotechnika. Vyd. 1. Praha, 2002. ISBN 80-867-0600-1.