Část elektrické stroje 1.Ideální jednofázový transformátor



Podobné dokumenty
A1B14SP1 ELEKTRICKÉ STROJE A PŘÍSTROJE 1

8. ELEKTRICKÉ STROJE TOČIVÉ. Asynchronní motory

L e k c e z e l e k t r o t e c h n i k y. Vítězslav Stýskala TÉMA 2. Oddíl 1 až 6. Sylabus tématu

4.6.6 Složený sériový RLC obvod střídavého proudu

Napájecí soustava automobilu. 2) Odsimulujte a diskutujte stavy které mohou v napájecí soustavě vzniknout.

1. Stejnosměrný proud základní pojmy

Jednofázový alternátor

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

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

Klíčová slova. Keywords

Určeno pro studenty kombinované formy FS, předmětu Elektrotechnika II

ASYNCHRONNÍ STROJE. Asynchronní stroje se užívají nejčastěji jako motory.

Praktikum II Elektřina a magnetismus

2.4.1 Úplná trakční charakteristika

LABORATORNÍ CVIČENÍ Elektrotechnika a elektronika

Teorie reluktančního motoru

Pojem stability v elektrizační soustavě

ELEKTROTECHNICKÁ MĚŘENÍ PRACOVNÍ SEŠIT 2-3

Indukční děliče napětí

Ele 1 RLC v sérií a paralelně, rezonance, trojfázová soustava, trojfázové točivé pole, rozdělení elektrických strojů

ASYNCHRONNÍ MOTOR Ing. Eva Navrátilová

Fyzika - Kvarta Fyzika kvarta Výchovné a vzdělávací strategie Učivo ŠVP výstupy

Pracovní list vzdáleně ovládaný experiment. Obr. 1: Schéma sériového RLC obvodu, převzato z [3].

Laboratorní práce č. 3: Měření indukčnosti cívky pomocí střídavého proudu

Napájení elektrifikovaných tratí

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ

Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

Tvarovací obvody. Vlastnosti RC článků v obvodu harmonického a impulsního buzení. 1) RC článek v obvodu harmonického buzení

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

10 Měření parametrů vzduchové cívky

2.3. POLARIZACE VLN, POLARIZAČNÍ KOEFICIENTY A POMĚR E/B

3.2.4 Podobnost trojúhelníků II

Velikost 1. Velikost 1 (1) Velikost 1 (1) Velikost 1. Velikost 1 Velikost 1. Velikost 1. Velikost 1. Velikost 1. Velikost 1 Velikost 1.

ESII-2.1 Elektroměry

M7061 ROTAČNÍ POHONY VENTILŮ

Princip funkce stejnosměrného stroje

VÝUKOVÝ MATERIÁL. Pro vzdělanější Šluknovsko. 32 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Bc. David Pietschmann.

Jaké jsou důsledky použití kulového ventilu jako regulačního ventilu?

Identifikátor materiálu: VY_32_INOVACE_353

Úlohy 22. ročníku Mezinárodní fyzikální olympiády - Havana, Cuba

Motor s kroužkovou kotvou. Motor s kroužkovou kotvou indukční motor. Princip jeho činnosti je stejný jako u motoru s kotvou nakrátko.

4.5.2 Magnetické pole vodiče s proudem

Strana Strana DVOUPÓLOVÉ IEC jmenovitý proud Ith: 20 A (AC1) IEC spínaný výkon: 1,3 kw (AC3 230 V) Ideální pro domovní aplikace

Rezonanční elektromotor

Řada CD3000S. Stručný přehled. Technické parametry. Tyristorové spínací jednotky

1 Měření kapacity kondenzátorů

Elektrikář TECHNOLOGIE 3. ROČNÍK

Semestrální práce NÁVRH ÚZKOPÁSMOVÉHO ZESILOVAČE. Daniel Tureček zadání číslo 18 cvičení: sudý týden 14:30

2.8.9 Parametrické rovnice a nerovnice s absolutní hodnotou

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření Měření parametrů operačních zesilovačů část Test

TPU 4x.xx. Přístrojový transformátor proudu

12/40 Zdroj kmitů budí počátek bodové řady podle vztahu u(o, t) = m. 14/40 Harmonické vlnění o frekvenci 500 Hz a amplitudě výchylky 0,25 mm

Osnova kurzu. Základy teorie elektrických obvodů 1

3. Komutátorové motory na střídavý proud Rozdělení střídavých komutátorových motorů Konstrukce jednofázových komutátorových

Motor s kotvou nakrátko. Konstrukce: a) stator skládá se: z nosného tělesa (krytu) motoru svazku statorových plechů statorového vinutí

Sekvenční logické obvody

PRAKTIKUM II Elektřina a magnetismus

Soubor obsahuje tématické okruhy, otázky a vzorové příklady z problematiky dvou předmětů státní závěrečné zkoušky (dále SZZ) v oboru ELT:

Přístupový systém VX800N. Vid

Rozložení magnetického pole v elektrických strojích část 1

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

26. března Senzory pro pohony

Bipolární tranzistor. Bipolární tranzistor. Otevřený tranzistor

tvarovací obvody obvody pro úpravu časového průběhu signálů Derivační obvody Derivační obvod RC i = C * uc/ i = C * (u-ur) / ur(t) = ir = CR [

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření Měření nízkofrekvenčního koncového zesilovače, část

Mechatronické systémy s krokovými motory

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Sériově a paralelně řazené rezistory. Tematický celek: Elektrický proud. Úkol:

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

ANALÝZA JEDNOFÁZOVÉHO ASYNCHRONNÍHO MOTORU

Instalační stykače VS120, VS220, VS420, VS425, VS440, VS463

4.7.1 Třífázová soustava střídavého napětí

6. Střídavý proud Sinusových průběh

AEL5 Elektrické lineární pohony pro regulační ventily DN15 až DN100

4.2.7 Voltampérová charakteristika rezistoru a žárovky

Nerovnice s absolutní hodnotou

Ele 1 elektromagnetická indukce, střídavý proud, základní veličiny, RLC v obvodu střídavého proudu

Podpěrné transformátory proudu pro vnitřní prostředí

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

Zvlhčovače vzduchu řady UX

Přechodové jevy, osciloskop

Pomůcka pro demonstraci momentu setrvačnosti

3. Modelování soustrojí motor-generátor

Projekt: 1.5, Registrační číslo: CZ.1.07/1.5.00/ Elektroinstalace 2 VODIČE (KABELÁŽ)

Pingpongový míček. Petr Školník, Michal Menkina. TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií

ANALÝZA SOUSTŘEDĚNÝCH VINUTÍ SYNCHRONNÍCH MOTORŮ S PERMANENTNÍMI MAGNETY

VY_52_INOVACE_2NOV37. Autor: Mgr. Jakub Novák. Datum: Ročník: 8. a 9.

Aktivní filtry. 1. Zadání: A. Na realizovaných invertujících filtrech 1.řádu s OZ: a) Dolní propust b) Horní propust c) Pásmová propust

Spouštěcí obvod. Spouštěč. Základní parametry spouštěče

FEROMAGNETICKÉ ANALOGOVÉ MĚŘICÍ PŘÍSTROJE TYP EA16, EB16, EA17, EA19, EA12

VOLBA TYPU REGULÁTORU PRO BĚŽNÉ REGULAČNÍ SMYČKY

Název společnosti: Vypracováno kým: Telefon: Datum: 4/6/2016. Pozice Počet Popis 1 SP 2A-13. Výrobní č.: 09001K13

ELEKTRICKÉ STROJE - POHONY

Svorkový měřič o průměru 36 mm měří střídavý a stejnosměrný proud, stejnosměrné a střídavé napětí, odpor, teplotu a frekvenci.

Fyzikální praktikum 3 - úloha 7

Úloha 1 - THEVENINŮV PRINCIP

Zkratové proudy I. Listopad Ing. René Vápeník

E-ZAK. metody hodnocení nabídek. verze dokumentu: QCM, s.r.o.

Transkript:

1. Ideální jednofázový transformátor. Náhradní schéma technického jednofázového transformátoru 3. Trojfázový transformátor 4. Princip funkce asynchronního motoru 5. Vznik rotačního pole v trojfázovém vinutí 6. Druhy asynchronních motorů 7. Momentová charakteristika asynchronního motoru 8. Princip funkce synchronního stroje 9. Průběh momentu v závislosti na zátěžném úhlu β 10. Porovnejte průběh momentu turbostroje a hydrostroje 11. Princip funkce stejnosměrného motoru 1. Napište základní rovnice stejnosměrného stroje pro U a M 13. Motor s cizím buzením 14. Derivační motor 15. Seriový motor 16. Jednofázový asynchronní motor 17. Reluktanční motor 18. Krokový motor 19. Stejnosměrný motor s permanentními magnety 0. Komutátorový motor 1. Provedení motorů,značka IM Část elektrické stroje 1.Ideální jednofázový transformátor Studijní cíle Umět definovat ideální jednofázový transformátor. Umět definovat ideální transformátor ve stavu naprázdno Umět vysvětlit pojem impedanční převod Čas potřebný ke studiu Pokyny Transformátory patří k nejužitečnějším elektrickým zařízením ve střídavých elektrických obvodech. Snižuje nebo zvyšuje napětí resp. proud a umožňuje přenášet elektrickou energii na velké vzdálenosti od místa kde se vyrábí. Jeho funkce je založena na principu elektromagnetické indukce v cívce. Jestliže máme cívku, která obepíná proměnný magnetický tok Φ, indukuje se v cívce napětí dané rovnicí U i = 4.44 N f Φ max Rovnice vyjadřuje efektivní hodnotu střídavého indukovaného napětí sinusového průběhu v závislosti na maximální hodnotě magnetického toku, počtu závitů cívky a frekvenci. U ideálního transformátoru zanedbáváme úbytek na vstupní a výstupní impedanci a napětí indukovaná ve vinutích jsou totožná se svorkovými napětími. Platí tedy rovnice U i 1 = U 1

a U U i = Zanedbáváme také u ideálního transformátoru ztráty v železe a magnetizační proud je co do velikosti a směru totožný s proudem naprázdno. Tento proud budí magnetický tok. Magnetický tok a magnetizační proud jsou zpožděny o 90 elektrických za indukovaným napětím. Proto můžeme napsat f N U = Φ 4.44 1 max Pokud je svorkové napětí konstantní tak maximální hodnota toku zůstává konstantní. Když dáme do poměru indukované naoětí primární strany a indukované napětí sekundární strany dostaneme napěťový převod transformátoru. 1 1 N N U U p i i u = = Protože magnetické napětí primární a sekundární strany ideálního transformátoru je stejné 1 1 I N I N = je proudový převod transformátoru u i p N N I I p 1 1 1 = = = i když se transformátory většinou používají pro transformaci napětí, hrají důležitou úlohu tam kde potřebujeme transformovat impedanci. Máme-li ideální transformátor a na jeho sekundárních svorkách je připojena impedance Z bude zdroj primárního napětí U 1 zatížen impedancí Z. Z p I U p p I U p I U Z u u u u = = = = 1 1 1

.Náhradní schema technického jednofázového transformátoru Studijní cíle Umět definovat skutečný transformátor. Umět popsat měření transformátoru naprázdno a nakrátko Umět vysvětlit pojem napětí resp.impedance transformátoru nakrátko Čas potřebný ke studiu Pokyny Ve skutečnosti nepracujeme s ideálním transformátorem, ale se skutečným, a tak musí být teorie upravena, aby splňovala reálné podmínky. Vinutí primární a sekundární strany má odpor, magnetický obvod má reluktanci, magnetický tok se neuzavírá jen hlavní cestou ale i rozptylovými. Abychom pochopili činnost skutečného transformátoru, kreslíme náhradní schema. Skutečný transformátor má ztráty a tím účinnost vždy menší než 1. Ztráty můžeme rozdělit na ztráty ve vinutí P Cu = I R ztráty v železe, které rozdělujeme na ztráty hysterezí a ztráty vířivými proudy, které závisí na frekvenci a velikosti magnetické indukce ztráty rozptylové dané proudy indukovanými v nádobě transformátoru a a pomocné konstrukci od rozptylových toků primárního a sekundárního vinutí. Základní měření na transformátoru je měření naprázdno a nakrátko. Tato měření dávají výpověď o tom, jak se nám podařilo transformátor navrhnou a vyrobit. Měření naprázdno dává obraz o magnetickém obvodu transformátoru. Pokud jsou velké ztráty naprázdno znamená to, že transformátor má špatné vlastnosti magnetického obvodu. Magnetický obvod transformátoru je složen z plechů, které jsou od sebe vzájemně izolovány, tak abychom snížili ztráty vířivými proudy. U malých transformátorů jsou plechy neorientované a u velkých transformátorů, u kterých nám záleží, aby ztráty naprázdno byly co nejnižší, jsou plechy orientované.

Měření nakrátko nám testuje elektrický obvod transformátoru. Z měření nakrátko jsou důležité ztráty nakrátko a napětí nakrátko. P k = R k I k ve vzorci je podle náhradního schéma R k rovnou součtu R 1 a R a I k je roven jmenovitému proudu. Z toho pak vyplývá napětí U k přiložené na primární svorky transformátoru při zkratovaných sekundárních svorkách a primárním proudu transformátoru rovném proudu jmenovitému. Poměrná hodnota napětí U k vztažená na jmenovité napětí se nazývá napětím resp. impedancí transformátoru nakrátko. U Z I k k k k u k = = = = U N Z N I N Z N Z z k ke speciálním transformátorům patří autotransformátory, které mají galvanicky spojená primární sekundární vinutí a měřící transformátory napětí a proudu.

3.Trojfázový transformátor Studijní cíle Jak vytvoříme trojfázový transformátor Jaké může být spojení vinutí trojfázového transformátoru Co to je hodinový úhel trojfázového transformátoru Napište vzorec pro zdánlivý výkon jednofázového a trojfázového transformátoru Čas potřebný ke studiu Pokyny Spojením magnetických a elektrických obvodů tří transformátorů dostaneme trojfázový transformátor, který hraje důležitou roli v energetice a v usměrňovací a pohonářské technice. Trojfázové vinutí primární a sekundární strany může být spojeno do hvězdy nebo do trojúhelníku. 1 3 7 8 9 4 5 6 10 11 1

Suchý trojfázový transformátor 10kVA-provedení jádrové

Podle toho jak je natočen fázor sekundárního fázového napětí vůči fázoru primárního fázového napětí ve vyjádření hodin(1 hodina = 30stupňů) se označuje u spojení vinutí číslem, např. Dy1. Primární strana je první písmeno a sekundární strana druhé písmeno. Stranu vyššího napětí značíme velkým písmenem a stranu nižšího napětí malým písmenem. Při zapojení vinutí do hvězdy může být vyveden uzel na svorkovnici a pak se za písmeno spojení vinutí píše písmeno n, např. Dyn1 což znamená trojfázový transformátor snižovací, s primárním vinutím spojeným do trojúhelníku, se sekundárním vinutím spojeným do hvězdy s vyvedeným uzlem a fázové napětí sekundární strany je zpožděno za fázovým napětím primární strany o 1 hodinu(30stupňů elektrických). Zdánlivý výkon jednofázového transformátoru S = U I [VA] Zdánlivý výkon trojfázového transformátoru S = 3 U I [VA] Ve vzorci U je efektivní hodnota svorkového napětí a I je efektivní hodnota proudu tekoucího ze sítě ke svorce transformátoru. Pro získání většího výkonu se transformátory spojují paralelně za následujících podmínek: - jmenovitá napětí musí být stejná - u k transformátorů musí být stejná - trojfázové transformátory musí mít stejný sled fází a stejný hodinový úhel.

4. Princip funkce asynchronního motoru Princip činnosti trojfázového asynchronního motoru je založen na indukčním Faradayově zákoně a Lorentzově síle působící na vodič protékaný proudem v magnetickém poli. V každém vodiči v točivém magnetickém poli se indukuje napětí U i = B l v Toto indukované napětí vyvolá ve vodičích proud, a na vodič v magnetickém poli působí síla F = B I l taková, aby se zmenšovalo indukované napětí ve vodičích. To se snižuje až do rovnovážné hodnoty, která je dána velikostí zatížení stroje. Při větším zatížení klesne rychlost rotoru vůči točivému poli statoru a zvětšený rozdíl rychlostí indukuje větší napětí ve vodičích rotoru a tím i větší proud a na rotor působí větší síla. Protože v okamžiku připojení asynchronního elektromotoru na síť je rotor v klidu vůči otáčivému poli statoru vznikne z rozdílové rychlosti velké indukované napětí a tím velký proud ve vodičích rotoru a přes transformační účinek i ve vodičích statoru. Tomuto proudu říkáme záběrový proud a bývá u asynchronních motorů 5 až 7 násobek jmenovitého proudu. Směr otáčení asynchronního motoru se mění změnou směru otáčení točivého pole, to znamená záměnou napájení dvou svorek motoru. Počet pólů a synchronní otáčky stroje se řídí podle vztahu kde n s f p n s f = 60 p jsou synchronní otáčky motoru v ot/min frekvence sítě, na kterou je motor připojen počet pólových dvojic(pólpárů) daných vinutím stroje při výrobě Z rovnice vyplývá, že maximální synchronní otáčky asynchronního motoru mohou být 3000ot/min pro motor připojený k síti, která má frekvenci 50Hz. Skutečné otáčky jsou o tzv. skluz menší s = n s n n s krerý se často udává v procentní hodnotě. Vyplývá to z principu činnosti asynnchronního stroje, že se v rotoru indukuje napětí úměrné rozdílu rychlostí statorového a rotorového pole. U i s U i0 = [V] protože velikost indukovaného napětí závisí na frekvenci mění se se skluzem frekvence rotorového napětí

f s f1 = [Hz] Napětí indukované U i0 se indukuje ve stojícím rozpojeném rotorovém obvodu (jde měřit jen u kroužkových asynchronních motorů). V tom případě je s=1. Jakmile se rotor otáčí mění se velikost indukovaného napětí v závislosti na skluzu. Jmenovitý výkon asynchronního motoru se vypočte z elektrických veličin P = 3 U I cosϕ η [W] kde U I cosϕ η jmenovité napětí mezi svorkami stroje(sdružené napětí sítě) jmenovitý proud asynchronního motoru jmenovitý účiník asynchronního motoru účinnost asynchronního motoru Jmenovitý moment asynchronního motoru se vypočte ze vztahu P = M Ω [W; Nm, rad/s] kde M moment na hřideli elektromotoru Ω úhlová rychlost stroje, která je ve vztahu k otáčkám stroje podle π n Ω = π f ot = 60 Řez asynchronního motoru s kotvou nakrátko

Kostra statoru asynchronního motoru s vloženým statorovým paketem. Rotor nakrátko asynchronního motoru s hřídelí, ložisky a ventilátorem

Kroužky s kartáči kroužkového asynchronního motoru

Electrical Machines 5. Vznik rotačního pole v trojfázovém vinutí Rotating magnetic field of three phase induction motor stator V jednotlivých časech 1,,3,4,5,6,7 sčítáme prostorové fázory indukcí jednotlivých fází 3 U,V,W. Tak v čase 1 je velikost indukce fáze U, B U =0, fáze V, B V = a fáze W, B W = 3.Když si představíme ve stroji prostorové rozložení fází o 10 elektrických sečte se fázorově fáze W ve směru W a velikosti B W s fází V ve směru V ale s hodnotou B V do výsledného fázoru o velikosti 3/B. Takto můžeme sčítat pro všechny časové body. Vždy bude velikost fázoru 3/B a bude se měnit jeho poloha vzhledem k osám. http://www.ipes.ethz.ch/ipes/00feldlinien/feld_dreh.html

6. Druhy asynchronních motorů Trojfázové asynchronní elektromotory jsou vyráběny ve dvou základních variantách: Motory s klecovým rotorem (s rotorem nakrátko) Motory s vinutým rotorem (s rotorem s vinutím vyvedeným na kroužky) Motory s klecovým rotorem patří k nejvíce rozšířeným elektromotorům a jsou vyráběny od velikostí výkonu stovek wattů do velikosti desítek megawattů.pro představu o počtech asynchronních elektromotorů nasazených v průmyslu je příklad z 80.let minulého století z hutního podniku NH Ostrava. Počet elektromotorů v provozu včetně provozní zálohy ve výkonovém rozmezí od 500W do 7.5kW činil 15000 kusů. Asynchronní motor s klecovým rotorem má tyto základní části: 1. Kostra statoru, kterou tvoří odlitek z litiny nebo hliníku. Statorový paket tvořený z plechů, který má na vnitřním obvodu drážky pro vložení vinutí 3. Rotor je tvořen z plechů a má na vnějším obvodu drážky pro vložení tyčí rotorového vinutí, které jsou na obou koncích spojeny kruhy nakrátko. 4. Rotor je nasazen na hřídeli uložené v ložiskách 5. Na hřídeli je uložen ventilátor a jeden nebo oba konce hřídele jsou vyvedeny pro připojení pohonu Místo vkládaného tyčového vinutí z mědi se u malých elektromotorů používá hliníkové klece, která se odlívá pod tlakem do připravených rotorových paketů. Asynchronní motor s vinutým rotorem se liší pouze ve vinutí rotorové části. Rotorové vinutí je vinuto z vodičů vkládaných do drážek. Vinutí je spojeno do hvězdy a začátky vinutí jsou vyvedeny na kroužky upevněné na hřídeli. Na kroužky dosedají kartáče uložené v kartáčových držácích. Na vyvedené fáze rotorového vinutí se připojuje rezistor, kterým se upraví momentová charakteristika motoru. Pokud se kartáče spojí nakrátko je to obdoba motoru s klecí nakrátko. Úměrně se zvyšováním resistoru v rotorovém obvodu se posouvá skluz maximálního momentu k vyšším hodnotám (1, 1.5, atd.).

7. Momentová charakteristika asynchronního motoru Průběh momentu asynchronního stroje na otáčkách je na následujícím obrázku. Momentová charakteristika asynchronního stroje Na obrázku je silnou čarou vyznačen průběh momentu asynchronního stroje v závislosti na otáčkách. Dále jsou vyznačeny přímkou a hyperbolami matematická vyjádření momentové charakteristiky. Označením n 1 jsou označeny synchronní otáčky, n N jmenovité otáčky a s kipp skluz pro maximální moment (M kipp ). Motor může pracovat v oblasti od synchronních otáček po jmenovité otáčky. Musí vydržet 15s přetížení 1.6xM n. Pokud poháníme asynchronní stroj vyššími otáčkami než jsou otáčky synchronní pracuje stroj jako generátor. Jako generátor může pracovat od synchronních otáček do otáček n 1 +s N.n 1. V režimu brzdy motor s přirozenou momentovou charakteristikou pracovat nemůže, dojde k rychlému přehřátí a zničení motoru. Tato oblast se využívá u motorů s kroužkovou kotvou (vinutým rotorem) se zařazeným velkým rezistorem v obvodu rotoru takovým, aby proud tekoucí motorem měl hodnotu maximálně proudu jmenovitého.

8. Princip funkce synchronního stroje Principem funkce synchronního stroje je otáčení magnetu nebo elektromagnetu v točivém magnetickém poli. Generátor- otáčíme eletktromagnetem v dutině statoru a v trojfázovém vinutí se indukuje trojfázová soustava napětí. Při zatížení prochází statorovým vinutím trojfázová soustava proudů a vzniká točivé magnetické pole, které je zpožděno o úhel β za osou pole rotoru. Motor- točivé magnetické pole vytvořené staorovým vinutím se otáčí synchronní rychlostí a za ním se otáčí o úhel β posunuté pole rotoru tvořené elektromagnetem. Synchronní motor se sám po připojení na trojfázovou síť nerozběhne. Většinou se využívá tlumícího vinutí(klecové vinutí v rotoru) pro asynchronní rozběh synchronního motoru a následné vtažení do synchronizmu po nabuzení elektromagnetu. Rozeznáváme dva základní typy synchronních stojů: Turbostroje- jsou stroje s hladkým rotorem, ve kterém je budící vinutí uloženo v drážkách. Turbostroje se navrhují jako dvoupólové, hlavně jako generátory pro parní elektrárny. Hydrostroje- jsou stroje s póly na rotoru. Póly jsou vyniklé s budícími cívkami. Hydrostroje se navrhují vícepólové. Otáčky synchroních strojů jsou dány rovnicí n s f = 60 p

9. Průběh synchronního momentu v závislosti na zátěžném úhlu Průběh momentu synchronního stroje závisí na zátěžném úhlu β. Do maximální hodnoty momentu je charakteristika stabilní. Pokud se překročí hodnota maximálního momentu stroj vypadává ze synchronismu.

10. Porovnejte průběh momentu turbostroje a hydrostroje Průběh momentu turbostroje tj. synchronního stroje s hladkým rotorem je popsán rovnicí M 3 = Ω s U b U X d sin β Průběh momentu hydrostroje tj. synchronního stroje s rotorem s vyniklými póly je popsán rovnicí M = Ω 3 s U 1 b d q ( sin β + U sin β ) X U d X X d X X q Výsledný moment se skládá z momentu synchronního a z momentu reluktančního, který má menší amplitudu a dvojnásobnou frekvenci.

1- křivka reluktančního momentu - křivka synchronního momentu 3- výsledná součtová křivka momentu hydrostroje

11. Princip funkce stejnosměrného motoru Pro stejnosměrné stroje platí dva základní zákony stejně jako pro asynchronní motory. U i = B l v Ve vodičích, které se pohybují rychlostí v v magnetickém poli se indukuje napětí U i. F = B I l Na vodiče protékané proudem I v magnetickém poli působí síla F. První zákon platí pro generátory(dynama) a druhý zákon platí pro motory. Základní uspořádání klasických stejnosměrných strojů je: Stator je tvořen póly, které vytvářejí konstantní magnetické pole ve stroji. Rotor je tvořen vodiči, které jsou vzájemně spojené na komutátoru. Komutátor je tvořen z lamel na kterých jsou propojeny konce a začátky komutujících cívek. Kartáče, které kloužou po komutátoru a odvádějí nebo přivádějí proud rotoru. Komutace cívek rotoru je důležitou vlastností principu stejnosměrného stroje. Princip komutace si múžeme znázornit na následujících obrázcích.

1. Napište základní rovnice stejnosměrného stroje pro U a M. Rovnice pro indukované napětí stejnosměrného stroje U i = k φ Ω kde Ω = π n 60 M = k φ I U = U i ± R a I kde znaménko + je pro motor a znaménko pro generátor Rovnice pro indukované napětí vyjadřuje závislost velikosti napětí indukovaného ve stroji na konstantě stroje, která je dána jeho konstrukcí, na velikosti magnetického pole (dáno velikostí budícího proudu) a na rychlosti otáčení. Rovnice pro moment stroje závisí na stejné konstantě, na velikosti magnetického pole a na velikosti proudu v kotvě. Rovnice pro svorkové napětí udává jeho velikost v závislosti na indukovaném napětí a úbytku na vniřním odporu kotvy R a vlivem zatěžovacího proudu I.

13. Motor s cizím buzením Stejnosměrný motor s cizím buzením má oddělené napájení obvodu buzení a obvodu rotoru. Mohou být na stejné nebo odlišné velikosti napětí. V dnešní době jsou oba obvody výhradně napájeny z řízených usměrňovačů, které jsou zabudovány do jedné jednotky. Otáčková rovnice stroje vychází z rovnic pro indukované napětí a z rovnice pro svorkové napětí. Ω = U i U Ra I = k φ k φ U Ra I n = K φ

14. Derivační motor Derivační motor vznikne z motoru cize buzeného zapojením budícího vinutí paralelně k vinutí kotvy(rotoru). V sérii s budícím vinutím je regulační odpor pro možnost nastavení magnetického toku stroje.

15. Seriový motor Seriový motor vznikne z cize buzeného zapojením budícího vinutí do serie s vinutím kotvy. Pro změnu budícího toku může být použit paralelní odpor k budícímu vinutí. Všechna vinutí seriového motoru jsou protékána jedním proudem I. Platí tedy rovnice pro moment seriového motoru M = K I Z průběhů charakteristik vidíme, že serivý motor nesmí běžet odlehčen.

16. Jednofázový asynchronní motor Principem činnosti těchto strojů je vznik dvoufázového točivého pole v dutině statoru. Jednofázový motor musí mít tedy vždy dvě vinutí prostorově posunutá o 90 elektrických (úhel nemusí být přesně dodržen) a napájená soustavou napětí posunutých o 90 elektrických.(také tento úhel nemusí být přesně dodržen). Pokud by bylo jen jedno vinutí, vznikne ve stroji pouze kmitavé pole a stroj se nebude otáčet. Přesně kruhové pole by vzniklo jen v ideálním případě splnění geometrických a elektrických podmínek. Většinou vznikne pole točivé eliptické. Nejčastěji se používá kondenzátorový jednofázový motor u kterého je pomocná fáze napájena přes kondenzátor pro dosažení fázového posuvu oproti hlavní fázi. Někdy se používá ještě rozběhový kondenzátor, který se připojuje paralelně k běhovému kondenzátoru pro zvýšení záběrného momentu při rozběhu. Nevýhodou jednofázových motorů je kolísání výkonu a tím i momentu s frekvencí 100Hz., které způsobuje vibrace. Jednofázový motor s pomocnou kapacitní fází s běhovým kondenzátorem Zapojení jednofázového motoru s kapacitní běhovou fází s reverzací směru otáčení

Napětí proud a výkon jednofázového motoru

17. Reluktanční motor Synchronní reluktanční motor vznikne, vytvoříme-li na standartním klecovém rptpru asynchronního stroje určitý počet vyniklých pólů. Počet pólů na rotoru musí být roven počtu pólů statoru. Takový reluktanční motor se rozbíhá jako standartní klecový motor a až dosáhne rychlost blízkou synchronní je vtažen do synchronizmu reluktančním momentem. Momenty vtažení do synchronizmu a vypadnutí ze synchronizmu jsou slabé, a tak nemůžeme urychlit větší setrvačné hmoty na synchronní rychlost. Je levnější než ostatní typy synchronních strojů. Vyrábí se pro regulaci změnou frekvence a v tom případě je rychlost otáčení daná frekvencí a motor je snadno vtažen do synchronizmu.

18. Krokový motor Krokové motory jsou speciální motory pro použití tam, kce potřebujeme přesné nastavení pohybu a polohy. Otáčí se po diskrétních krocích a každý krok odpovídá jednomu pulzu na statorovém vinutí. Změnou rychlosti pulzů se může motor pohybovat velmi pomalu nebo se otáčet velkou rychlostí. U krokového motoru měníme směr otáčení změnou sledu impulzů na statorovém vinutí. Základní krokový motor se skládá ze statoru s vyniklými póly a např. dvoupólového rotoru provedeného ze železa. Vinutí statoru se připojuje na napětí podle obrázku. V okamžiku kdy jsou všechny spínače vypnuté má rotor libovolnou polohu vůči statoru. Při sepnutí např. fáze A přitáhne výsledné magnetické pole rotoe do osy pólu. Střídavým spínáním jednotlivých spínačů se rptor otáčí v daném směru. Abychom drželi nastavení rotoru musí zůstat poslední spínač sepnutý(i sníženým napětím). Při pohybu je rotor ovlivňován setrvačností, třením a zatížením. Důležitýn faktorem krokových motorů je ustálení polohy po provedení kroku. Při každém kroku vznikají oscilace, které jsou tlumeny třením. K základním charakteristikám paří závislost momentu na proudu statorového impulsu a momentová charaktristika v závislosti na otáčkách. Na momentové charakteristice si všimněte, že při krokování naprázdno se pohybujeme po charakteristice 1 a při krokování při zatížení po charakteristice. Charakteristika 3 platí pro plynulé otáčení. Máme tři základní typy krokových motorů: 1. Krokový motor reluktanční. Krokový motor s permanentními magnety 3. Krokový motor hybridní

Ustálení polohy rotoru po provedení kroku Momentové charakteristiky krokového motoru: Tečkovaná-chod naprázdno po krocích Čárkovaná-chod při zatížení po krocích Plná- plynulá rychlost

19. Stejnosměrný motor s permanentními magnety Základem práce elektrických motorů s permanentními magnety je vytvoření magnetického obvodu se vzduchovou mezerou buzeného permanentním magnetem. Vhodné jsou magnetické materiály, které mají lineární demagnetizační charakteristiku, Základními typy jsou: 1. Stejnosměrné motory s permanentními magnety(pm) na statoru. Tyto motory mají stejné vlastnosti jako cize buzené motory s konstantním budícím tokem.. Stejnosměrné elektronicky komutované motory s PM na rotoru a elektronicky komutovaným statorem. V drážkách statoru je uloženo trojfázové vinutí spojené do hvězdy se stejným počtem vodičů v cívkách. Od synchronního stroje se liší způsobem napájení. Není připojeno na soustavu trojfázových napětí, ale vždy dvě sousední cívky jsou napájeny obdélníkovými impulsy 10 elektrických.

0. Komutátorový motor Komutátorový motor je podobný seriovému stejnosměrnému motoru. Jeho základní konstrukce je na obrázku. Takový motor může pracovat se stejnosměrným nebo střídavým proudem.

1. Provedení motorů, značka IM Kód IM (International Mounting)je kód provedení motoru podle EN 6034-1. Za znaky IM jsou čtyři číslice IM x xx x Kde první číslice má hodnoty 0-9 a znamená provedení motoru. 0 se nevyužívá. 1 motor patkový motor patkový+přírubový 3 motor přírubový... Dvojčíslí znamená upevnění nebo montáž stroje 00 vodorovná osa... Poslední číslice má hodnoty 0-9 a znamená zakončení hřídele. 0 bez konců hřídele 1 jeden konec s válcovým hřídelem dva konce s válcovým hřídelem...