Komutátorové motory
Komutátorové stroje v sobě sdružují výhodné
regulační vlastnosti ss motorů s výhodou přímého
připojení ke střídavé síti. V současnosti používáme
„ 1.f sériové motory
„ 1.f. repulsní motory
„ 3.f. derivační motory
– s napájeným statorem (Winterův-Eichbergův motor)
– s napájeným rotorem (Schrageho motor)
– sériový
Smysl tažné síly při sériovém
zapojení kotvy a buzení
U~
Ia
Ia=Ib
φt
Ib
φbt2
S
J
ib
-ib
-ia
ia
φbt1
J
S
Smysl taž
tažné síly př
při
derivačním zapojení
ia
U~
ib
Ia
t1
Ib
φt
t5 t4
t2
t3
t3 Pokud ia=0 a ib=0 pak φ bt3 =0 a tedy M=0
t4 Pokud ia=0 a ib=0 pak siceφ bt4 =0 ale M=0
t1
ib
S
φ bt2
t2
-ib
J
φ bt1
J
-ib
J
ia
-ia
ia
φ bt5
t5
S
S
Moment komutá
komutátorové
torového stroje
p .N
stejnosmě
stejnosměrné
rného stroje M = π .a .φ .I
„ dosazení
dosazením okamž
okamžitých hodnot a úpravou
dostaneme 2 slož
složky momentu
2 .p
Činný moment M = π.a .N .φ .I . cos ψ trvale
kladný, kmitá
kmitá od 0 do max. hodnoty
Reakč
Reakční moment – kmitá
kmitá s dvojná
dvojnásobným
kmitoč
kmitočtem a je stř
střídavě
davě kladný a zá
záporný
Výsledný moment je dá
dán jejich souč
součtem
Mč
p
.
N
Stř
Střední
ední hodnota M = =
.φ .I . cos ψ
„ Moment
č max
s
b
2
a
a
π.a. 2
b
a
Moment komutá
komutátorové
torového
stroje
Komutace ve střídavém
magnetickém poli
„ Pohybové
Pohybové
indukované
indukované napě
napětí (na kartá
kartáčích)
– kmitoč
kmitočet U ve vodič
vodičích kotvy je
fV =
p .n
60
a nezá
nezávisí
visí na kmitoč
kmitočtu sí
sítě na kterou je stroj př
připojen
– Komutá
Komutátor funguje jako mě
měnič
nič kmitoč
kmitočtu (fv
(fv
mění na kmitoč
kmitočet sí
sítě)
– Je ve fá
fázi nebo v protifá
protifázi s mag.
mag. tokem podle
smě
směru otá
otáčení
ení a jeho kmitoč
kmitočet souhlasí
souhlasí s
kmitoč
kmitočtem mag.
mag. toku tedy i sí
sítě, která
která ho budí
budí
– Je ve fá
fázi s proudem statoru, má
má stejnou
frekvenci jako proud statoru a zá
závisí
visí na
otá
otáčkách
N
U ip = 2. 2.f v . .φ b
– Ef.
Ef. hodnota pohybové
pohybového U
2a
Komutace ve střídavém
magnetickém poli
„Transformač
Transformační
napě
napětí
–Vytvá
Vytváří ho stř
střídavý
magnetický tok budí
budícího
vinutí
vinutí.
–Předbí
edbíhá mag.
mag. tok o 90°
90°. ef.
ef.
hodnota
U it = 4.44.f s .φ b .N c
Nepříznivě ovlivňuje komutaci !!!
Ze vzorce vyplívají možnosti jeho
snížení (co nejmenší počet
závitů,nižší kmitočet sítě, φ chceme
zachovat co nejvyšší)
Komutace ve střídavém
magnetické
magnetickém poli
Komutace ve střídavém
magnetickém poli
„ Časová
asová
změ
změna proudu př
při kaž
každé komutaci
je jiná
jiná tedy jiné
jiné je i reaktanční napětí
u r = Lc .
„ Ur
di
dt
je úměrné
rné rychlosti otá
otáčení
ení a proudu
stroje
„ Částeč
stečně lze potlač
potlačit pomocnými pó
póly
zapojenými do sé
série s kotvou
Komutace ve střídavém
magnetickém poli
„ Transformač
Transformační
napě
napětí můžeme
ůžeme zruš
zrušit
stejně
stejně velkým napě
napětím opač
opačně
orientovaným, které
které se indukuje pohybem
komutují
komutující cívky v poli pomocných pó
pólů.
Nevýhoda:
• Kompenzace probíhá pouze za chodu
• Při rozběhu komutátor značně jiskří
• Transformační napětí nesmí překročit
2,5V
Komutace ve střídavém
magnetickém poli
Výsledné komutační napětí je dáno
vektorovým součtem reaktančního a
transformačního napětí.
PP
I
U
Ipp
Ir
R
Ut předbíhá proud stroje o
90° , nezávisí na rychlosti
otáčení
Ur je v protifázi s proudem
stroje
Upp jedná se o pohybové
napětí, je ve fázi s proudem
stroje a závisí na rychlosti
otáčení
ut
uk
ur
α
Upp I
Ir
Ipp
Upp´
Komutace ve střídavém
magnetickém poli
„ Vetší
Vetší
motory mají
mají vždy pro dosaž
dosažení
ení lepší
lepší
komutace pp i kompenzač
kompenzační vinutí
vinutí na
potlač
potlačení
ení reakce kotvy
„ Použ
Používají
vají se kartá
kartáče z tvrdé
tvrdého grafitu a
odporové
é
spojky
mezi
vinutí
odporov
vinutím a lamelami
„ S ohledem na komutaci se použ
používají
vají stroje
na niž
nižší napě
napětí
Jednofázový sériový motor
Zapojení
Zapojení podobné
podobné
jako u ss stroje
KV – kompenzač
kompenzační
vinutí
vinutí vytvá
vytváří mg.
pole pů
působí
sobící proti
mag.
mag. poli reakce
kotvy. Zlepš
Zlepšuje
účiní
iník
Zapojuje se do sé
série
s kotvou
U~
RT
BV
Ia=Ib
PP
KV
Jednofá
Jednofázový sé
sériový
univerzální motorek
„
„
„
„
Nejrozší
Nejrozšířřeně
enější
komutá
komutátorový stroj na
stř
střídavý proud
Vyšší
Vyšší otá
otáčky než
než
indukč
indukční stroj.
Může
ůže pracovat i na ss
proud
Otá
Otáčky lze řídit
U
Rs
Ra
– Změ
Změnou Rs
– Změ
Změnou Ra (výhodně
(výhodnější)
ší)
Podstatou je změ
změna napě
napětí
(otá
(otáčky klesají
klesají se
čtvercem napě
napětí)
I
BV
Magnetický obvod
„
„
„
P=U.I
P=U.I.cos
ϕ
P=U.I.cosϕ
Μ=P/ω
ω
=P/
ω= 2.π
2.π.n/60
60
.U.I
2.π.n =
60
M=
.U.I. cos ϕ
2.π.n ≈
M=
Při stejné
stejném M je
pomě
poměr otá
otáček ??
Nakreslete
momentovou
charakteristiku !!
Jednofázový trakční sériový
motor
trolej vn
„
„
U ná
nás se
nerozší
nerozšířřil,
použ
používá se př
při
napá
napájení
jení
sní
sníženým
kmitoč
kmitočtem
(USA 25Hz
NSR,
Švýcarsko)
Velký zá
záběrný
moment
ST
U~
PP
KV
R
BV
Trojfá
Trojfázový komutá
komutátorový
motor
„ Použ
Používají
vají
se derivač
derivační (tvrdé
(tvrdé zatěž
zatěž.. char.)
char.)
Sériové
riové se prakticky nepouž
nepoužívají
vají
Rozezná
Rozeznáváme provedení
provedení
– s napájeným statorem (Winterův-Eichbergův
motor)
– s napájeným rotorem (Schrageho motor)
Winterův-Eichbergův motor
Regulace otáček
„
„
„
Pδ- výkon toč
točivé
ivého m.p. PrPr-výkon odebí
odebíraný nebo vracený
do sí
sítě přes transformá
transformátor. P výkon na hř
hřídeli. Ps výkon
odebí
odebíraný ze sí
sítě
ve vinutí
vinutí rotoru se indukuje napě
napětí Ui2=s.Ui20 o frekvenci
f2=s.f1 (Ui20 je napě
napětí stojí
stojícího rotoru)
S=Ur/U20 regulač
regulačním napě
napětím lze nastavit libovolný skluz
Regulace otáček
Otáčky kom. stroje můžeme jednoduše a hospodárně měnit
pod i nad synchronními otáčkami změnou velikosti a fáze
řídícího napětí přiváděného do rotoru
Účiník motoru
„ Za
podsynchronní
podsynchronního chodu je velmi špatný
a u vě
větších
ších stroju je nutná
nutná kompenzace
– Natoč
Natočení
ení kartá
kartáčů proti smyslu otá
otáčení
ení rotoru–
rotoru–
nepouž
nepoužívá se (pro kaž
každé otá
otáčky jiné
jiné natoč
natočení
ení,
stroj je obecně
obecně choulostivý na špatné
patné
nastavení
nastavení)
– Zvláš
tníí pomocné
Zvláštn
pomocné vinutí
vinutí transformá
transformátoru
(vyrobí
(vyrobí napě
napětí které
které protlač
protlačí rotorem proud
ten má
má charakter magnetizač
magnetizačního proudu a
sniž
snižuje tak magnetizač
magnetizační proud statoru
dodá
dodávaný ze sí
sítě.
Schrageho motor
Na komutátoru jsou na každou pólovou dvojici tři dvojice kartáčů
Stator – a-a0, b-b0, c –c0 - trojfázové (sekundární)vinutí, rotor
A-B-C - trojfázové vinutí spojené do trojúhelníku napájené přes
kroužky + RV – ss regulační vinutí vyvedené na komutátor
Řízení otáček
„
„
„
„
Kartá
Kartáče na stejné
stejné lamele – synchronní
synchronní otá
otáčky
Napě
Napětí se odeč
odečítají
tají I a M se zmenš
zmenšuje – n klesají
klesají
Napě
Napětí se sč
sčítají
tají I a M se zvě
zvětšuje – n rostou
Účiní
iník se kompenzuje nesoumě
nesouměrným natoč
natočení
ením
kartá
kartáčů.
čů.
Schrageho motor
„ Schrageho
motor se obvykle spouš
spouští
přímým př
připojení
ipojením na sí
síť na min otá
otáčky
„ Iz – (1,5 až
až 2) In, Mz – (1,5 až
až 2,5) Mn
„ Výhodou proti WW-E je to, že nepotř
nepotřebuje
zvláš
tníí zdroj regulač
zvláštn
regulačního napě
napětí
„ Výhodou WW-E jsou vě
větší dosaž
dosažitelné
itelné
výkony a to,ž
to,že nepotř
nepotřebuje zař
zařízení
zení pro
natá
á
č
ení
í
kartá
á
čů
nat en kart
Download

Komutátorové stroje