Stejnosměrné stroje

Stejnosměrné stroje
Konstrukce ss strojů
ivé, základní rozdělení
rozd
je tedy na stator a rotor.
Stejnosměrné stroje jsou stroje točivé,
Stator je oproti předchozím strojům homogenní, magnetický obvod není sestaven z plechůů. V kostře stroje válcovitého tvaru
(odlitek, svařovaný plech apod.) jsou upevněny
ny hlavní póly, na kterých je umístěno budicí vinutí ve tvaru koncentrické cívky. Toto
vinutí je napájeno ss proudem. Hlavní póly se skládají z vlastního pólu a pólového nástavce (rozšíření
(rozší
pólu v blízkosti vzd.mezery).
U větších strojů bývají v pólových nástavcích vytvořeny
vytvo
drážky rovnoběžné
né s osou stroje, ve kterých je umístěno
umíst
kompenzační
vinutí.. Toto vinutí je pak zapojeno do série s kotvou. Mezi hlavními póly se opět
op u větších strojůů konstruují úzké pomocné póly s
koncentrickými cívkami zapojenými opětt do série s kotvou. Ve statoru jsou dále umístěny
umíst
držáky
áky kartáčů
kartá s kartáči, které dosedají
na komutátor rotoru. Na kostře je připevněna svorkovnice a další běžné konstrukční části
ásti stroje (patky, ložiskové štíty atd.).
Rotor ss stroje se otáčíí v magnetickém poli, magnetický obvod tedy musí být složen
slo en z plechů,
plech aby byly omezeny ztráty
vířivými proudy. V plechách upevněných
ných na hřídeli
h
jsou vytvořeny drážky, v nichž je umístěno
no ss vinutí. Toto vinutí je rozprostřeno
ve smyčkách
kách nebo vlnách podél celého obvodu stroje a každá
ka
smyčka (vlna) je spojena s jednou lamelou komutátoru.
komutátoru Vinutí je tedy
uzavřeno, nemá začátek
átek a konec. Lamely komutátoru jsou odděleny
odd
mikanitovou izolací.
Princip činnosti ss stroje
Dynamo
Dynamo využívá indukčního
ního zákona pro pohybující se vodič
vodi v mag. poli.. Nejjednodušším dynamem může
m
být závit rotující
v poli perm.magnetu. Pokud bychom vyvedli konce závitu např.
nap přes kroužky
ky (jako rotor AM), získali bychom na kartáčích
kartá
střídavé
napětí přibližně lichoběžníkového průběhu.
hu. Toto napětí
nap je tedy třeba usměrnit.
rnit. V tomto nejjednodušším případě
p
postačí použít pouze
jeden kroužek rozdělený na dva půlkroužky
ky od sebe odizolované. Kartáče
Kartá e pak dosedají na tento dělený
d
kroužek na průměru. V
okamžiku, kdy je výstupní napětí
tí nulové, dosednou kartáče
kartá na protější půlkroužky
ky a polarita výstupního napětí
nap se nemění. Tento
nejjednodušší komutátor - 2 půlkroužky - tedy slouží
slou jako mechanický měnič frekvence – usměrňova
ovač.
Výstupní napětí je zde pulsující. Dynama proto používají
pou
více závitů rozprostřených
ených podél obvodu rotoru a vyvedených na
potřebný počet
et lamel komutátoru. Výstupní napětí
nap pak prakticky nekolísá.
1
Motor
Motor využívá silových účinků mag.pole na vodič protékaný proudem. Konstrukce motoru je shodná s konstrukcí dynama,
jeden stroj může pracovat jak jako dynamo, tak jako motor.
Pro vysvětlení principu činnosti motoru
využijeme znovu nejjednodušší ss stroj - závit v mag.poli
perm.magnetu. Budeme-li nyní naopak napájet závit z
cizího zdroje, proudy ve vodičích závitu vytvoří silovou
dvojici, která svým momentem začne závitem otáčet.
Pokud bychom napájeli závit přes dva kroužky, pootočil
by se do roviny kolmé na osu pólů a zastavil by se. Pokud
ovšem napájíme závit přes náš jednoduchý komutátor, pak
v této poloze dojde ke změně polarity proudu v závitu a po
překývnutí vlivem setrvačnosti závitu přes tuto polohu
bude moment působit ve stejném smyslu. Závit se bude
otáčet.
Průběh momentu bude mít opět lichoběžníkový
průběh, bude pulzovat. Pokud má stroj více závitů podél
obvodu rotoru, pak je průběh momentu prakticky
konstantní.
Indukované napětí a točivý moment
Indukované napětí
Pro odvození vztahu pro ind.napětí i momentu stroje existuje exaktní postup využívající zákl.vztahy ze ZAE i úvahy o
uspořádání stroje. V našem případě se spokojíme pouze s jakýmsi odhadem vztahů.
Pro vodič aktivní délky l pohybující se v mag.poli indukce B rychlostí v platí
Ui1 = B.l.v
U el.strojů je zvykem uvádět tok jednoho pólu Φ namísto indukce ve vzd.mezeře a otáčky n namísto obvodové rychlosti. Ze
ZAE je známo, že Φ ≈ B (Φ= B.S) a z mechaniky n ≈ v (v = π.D.n/60). Proto můžeme psát pro ind.napětí celého stroje
Ui ≈ Φ.n,
neboť celkové ind.napětí bude jistě úměrné i velikosti Ui1 jednoho vodiče.
Pro celkové ind.napětí stroje tedy lze psát místo úměry rovnost
Ui = CU.Φ.n
Konstanta CU závisí pouze na uspořádání konkrétního stroje.
Točivý moment
Na vodič aktivní délky l, kterým protéká proud I1, působí v mag.poli o indukci B síla
F1 = B.I1.l.
Závit je tvořen dvěma akt.vodiči na průměru D, kterými protékají stejné proudy opačnými směry. Vznikají tak dvě síly
velikosti F1, které vytvoří moment
M1 = F1.D.
Vzhledem k tomu, že opět platí Φ ≈ B, že celk.proud stroje I ≈ I1 (vodiče stroje jsou spojeny do několika paralelních větví), a
že výsledný moment stroje je dán součtem momentů jednotlivých závitů, můžeme psát úměrnost
M ≈ Φ.I,
nebo výsledný vztah
M = CM. Φ.I
Konstanta CM opět závisí na uspořádání konkrétního stroje.
Pozn.: Oba odvozené vztahy platí pro oba režimy práce ss stroje, tedy jak pro dynamo tak i pro motor.
2
Komutace
Komutací nazýváme proces, kdy v komutující cívce dochází ke změně polarity proudu. Průběh komutace si nejprve
vysvětlíme na ideálním vinutí, tedy takovém vinutí, které má nulový odpor a nulovou indukčnost. Přejíždí-li kartáč z jedné lamely na
druhou, rozhoduje o rozdělení proudu na jednotlivé lamely pouze velikost plochy kartáče, která na lamelu dosedá. Pro průběh proudu
v komutující cívce dále předpokládáme, že se obvodová rychlost nemění. Jako výchozí stav zvolme okamžik, kdy kartáč dosedá
celou svou plochou na jednu lamelu (1), komutace je ukončena v okamžiku, kdy kartáč dosedá celou plochou na sousední lamelu (2).
Šířka kartáče je rovna šířce lamely.
Další schémata znázorňují stav, kdy na lamelu (1) dosedá postupně 75%, 50%, 25% plochy kartáče. Poslední schéma
odpovídá ukončení komutace sledované cívky.
Sledované vinutí má 2 paralelní větve. Proud komutující cívky se lineárně mění z hodnoty I/2 na hodnotu -I/2. Tento průběh
lze znázornit v grafu I = f(t). Tento ideální případ pak nazýváme přímková komutace (a).
Pokud budeme respektovat, že na rozdělení proudu má
vliv i odpor vinutí, kartáčů a přívodních vodičů, dostaneme
průběh (nadále již bez důkazů), který se nazývá odporová
komutace (b). Tento průběh je ideálem skutečného stroje.
Každá cívka má i svou indukčnost, zde je L dokonce
zvýšena kvalitním mag.obvodem rotoru. Mění-li se proud v
cívce s nenulovou indukčností, pak se v ní indukuje napětí
= ∙
Toto reaktanční napětí se snaží udržet stávající stav
(Lencův zákon), podporuje původní směr a velikost proudu.
Jestliže se tedy projeví L cívky, bude proud alespoň zpočátku
klesat velmi mírně, k prudkému poklesu proudu na hodnotu -I/2
dojde až na konci komutace. Stroj, který komutuje takovýmto
způsobem, nazýváme podkomutovaný stroj (c). Hrana
kartáče, která opouští lamelu (1) je pak proudově přetěžována, ale hlavně komutace je ukončena za stavu, kdy uR je největší (di/dt
dosahuje nejvyšší hodnoty). Toto napětí prorazí vzdálenost mezi lamelou (1) a kartáčem a komutátor pak jiskří a opaluje se.
Náprava tohoto nepříznivého stavu je ve své podstatě velmi jednoduchá. Do komutující cívky je třeba naindukovat napětí o
velikosti uR avšak opačné polarity. Lze toho dosáhnout pomocnými (komutačními) póly, které jsou umístěny pravidelně mezi póly
hlavními. Aby svým polem zasáhly pouze komutující cívku, jsou úzké. Velikost uR = L.di/dt při konstantní době komutace závisí na
velikosti proudu stroje. Účinek pom.pólů musí tedy být úměrný velikosti proudu stroje, proto se jejich vinutí zapojuje do série s
kotvou. Vliv pom.pólů se ladí pomocí změny vzd.mezery (mag.nástavce). Pokud by byl účinek pom.pólů příliš velký, hovoříme o
překomutovaném stroji (d) opět s negativními důsledky pro komutaci.
Reakce kotvy
U synchronních strojů byla definována kotva jako část stroje, do které je indukováno napětí. U ss strojů to je rotor. Reakce
kotvy tedy znamená vliv proudu rotoru (jeho pole) na celkový mag.tok stroje. Výsledný tok stroje je dán kombinací pole budicího
vinutí a pole reakce kotvy.
Jednoduchý pohled na tuto problematiku dávají následující obrázky. Na prvním je znázorněno pole bud.pólů, proud kotvy je
nulový. Na druhém protéká proud kotvou, hl.póly nejsou buzeny. Zde je třeba si uvědomit, že kartáče určují rovinu, ve které dochází
ke změně polarity proudu v drážkách (pomůckou k představě může být představa smyčkového vinutí a směry proudu v jednotlivých
stranách cívek). Rotor tedy tvoří cívku, jejíž osa je dána polohou kartáčů na komutátoru. Zde je kolmá na osu hl. pólů. Třetí obrázek
naznačuje výsledné pole dané kombinací předešlých.
3
Je zřejmé, že dochází k deformaci celkového pole. Na stroji se projeví především dva nepříznivé důsledky tohoto stavu.
Původně jsme předpokládali, že kartáče jsou nastaveny tak, aby cívka komutovala v okamžiku, kdy je okamžitá hodnota
ind.napětí nulová (viz kap. Princip činnosti). Proto byly kartáče umístěny do geometrické neutrály, se kterou původně splývala i
magnetická neutrála, tj.osa kolmá na ind.čáry výsledného pole. Vlivem reakce kotvy dochází k natáčení mag.neutrály ( u D ve
směru točení, u M proti směru) a cívky nekomutují při nulovém ind.napětí. Komutátor jiskří, opaluje se.
Hustota ind.čar na třetím obrázku udává velikost indukce podél obvodu stroje. Lze odhadnout, že na jedné straně pólu se
indukce snížila, na druhé straně zvýšila. Vzhledem k tomu, že mag.charakteristika je vlivem sycení zakřivená, nevyrovná zvýšení
indukce na jedné straně její snížení na druhé. Celkový tok se tedy snižuje. Reakce kotvy odbuzuje stroj.
Pro snížení nepříznivých vlivů reakce kotvy lze natočit kartáče do mag.neutrály. Tohoto jednoduchého způsobu se používá u
malých strojů. Reakce kotvy se totiž mění s velikostí proudu rotoru, natočení kartáčů proto odpovídá pouze jedinému stavu stroje
(obvykle jm.zatížení).
Dokonalejším způsobem je eliminace pole reakce kotvy v celém prostoru rotoru kompenzačním vinutím, které je umístěno
v drážkách pólových nástavců hl.pólů. Toto vinutí má za úkol vytvořit pole o velikosti reakčního s opačnou polaritou a tak reakční
pole zrušit. Protože se reakce kotvy mění s velikostí proudu kotvy, je kompenzační vinutí zapojeno do série s kotvou.
Charakteristika naprázdno
Charakteristiku naprázdno lze naměřit v zapojení dle uvedeného schématu. Měříme obvykle při jm.otáčkách stroje. Protože
je část stroje buzena stejnosměrně (stator), vykáže charakteristika remanentní napětí a bude mít 2 větve vlivem hystereze podobně
jako u synchronního stroje. Na charakteristice se projeví při vyšších hodnotách budícího proudu i sycení magnetického obvodu.
Pozn.: Charakteristika nakrátko se u ss strojů neměří.
4
Druhy ss strojů, jejich popis
Základní schémata
Stejnosměrné stroje se rozlišují podle způsobu napájení budicího vinutí.
Stroj s cizím buzením má toto vinutí napájeno s cizího, nezávislého zdroje (cbd, cbm).
Stroj derivační má budicí vinutí připojeno paralelně ke kotvě (derd, derm).
Stroj sériový má budicí vinutí v sérii s kotvou (serd,serm).
Stroj kompaundní má smíšené buzení. Část bud.vinutí je derivační, část je sériová. Pokud se obě vinutí magneticky podporují,
hovoříme o kompaundním stroji, pokud pole částí bud.vinutí působí proti sobě, jedná se o protikompaundní stroj (kpd, kpm, pkpd,
pkpm).
cize buzený stroj
derivační stroj
sériový stroj
kompaundní stroj
Dynama
U dynam se budeme zajímat o zatěžovací charakteristiku U = f(I) (jak se mění svorkové napětí se zatížením) a možnosti
regulace napětí a změny polarity. Napěťovou rovnici, kterou využijeme pro stanovení zatěžovací charakteristiky dynam, lze napsat ve
tvaru, který uvádí, že svorkové napětí je dáno indukovaným napětím sníženým o úbytky :
= − ∙ − − U
Ui
ΣR
Uk
Ur
– svorkové napětí stroje
- indukované (vnitřní) napětí
- součet odporů v obvodu kotvy (vinutí kotvy, kompenzační vinutí, vinutí pomocných pólů)
- úbytek napětí na kartáčích; tento úbytek je v širokém rozsahu proudů konstantní a má hodnotu cca 1,5-3 V
- snížení napětí vlivem odbuzení reakcí kotvy
Cize buzené dynamo
Jestliže budeme uvažovat kompenzovaný stroj a zanedbáme úbytky na kartáčích,
přejde napěťová rovnice do tvaru = − ∙ ∑ .
Odpory v obvodu kotvy jsou malé, napětí při zátěži klesá jen mírně. Cize buzené
dynamo se chová jako tvrdý napěťový zdroj. Napětí klesá lineárně s proudem,
pouze při velkých proudech se může projevit reakce kotvy výraznějším poklesem
napětí.
Regulaci napětí lze provádět změnou budicího proudu (moná je i změna otáček).
Polaritu napětí lze změnit změnou polarity budicího proudu nebo změnou smyslu
otáčení stroje.
Zkrat je vzhledem k tvrdosti zdroje nebezpečný, může dynamo poškodit.
Derivační dynamo
Derivační dynamo má budicí vinutí připojené paralelně ke kotvě.
Velikost budicího proudu je dána podle Ohmova zákona velikostí napětí na
kotvě a naopak, velikost napětí na kotvě je dána velikostí budicího proudu
podle charakteristiky naprázdno.
Pro tyto 2 paralelní větve tedy platí :
(obvod bud.vinutí)
1.
Uo = Rb . Ib
2.
Uo = f(Ib)
(kotva – char.naprázdno)
Obě rovnice musí platit zároveň.
5
Grafické řešení (za předpokladu Urem = 0) :
1.rovnice představuje lineární vztah mezi Uo a Ib, 2.rovnice je charakteristika
naprázdno stroje.
Řešením rovnic je průsečík charakteristik.
V případě odporu o velikosti Rb2 se tedy dynamo nabudí na napětí Uo1 při
budicím proudu Ib1.
Zvýšíme-li odpor v obvodu budicího vinutí na velikost Rb1, dynamo se vůbec
nenabudí !
Existuje tedy odpor, při kterém se dynamo právě nabudí, tento odpor se
nazývá kritický odpor Rk.
Napětí derivačního dynama lze regulovat velikostí odporu Rb od zakřivení
charakteristiky do Un, což odpovídá reg.rozsahu cca 70-100%.
Reg.rozsah lze zvýšit tzv.stabilizačními zářezy v mag.obvodu pólů. Těmito zářezy se vytvoří úzké a krátké můstky
v mag.obvodu, které se nasytí již při malém Ib a způsobí zlom na charakteristice naprázdno při malém napětí. Regulační
rozsah se tedy zvětší na cca 30-100% Un.
Průběh zatěžovací charakteristiky lze odhadnout z úvahy, že při zatížení poklesne
svorkové napětí, tím se sníží budicí proud a následně i indukované napětí a tak
dojde k dalšímu poklesu svorkového napětí. Charakteristika bude tedy měkčí než u
cize buzeného dynama a u vyšších proudů kotvy dojde dokonce k lavinovitému
poklesu svorkového napětí a charakteristika změní sklon. Proud nakrátko je velmi
malý, menší než jmenovitý proud, je dán pouze remanentním napětím.
Činnost derivačního dynama není možná bez remanentního pole, které působí ve
směru budicího pole. Pokud se dynamo po roztočení nenabudí, je možnou příčinou
nesprávná polarita budicího vinutí.
Změna polarity je možná změnou polarity budicího vinutí se současnou změnou
smyslu otáčení dynama.
Sériové dynamo
Budicí proud je proudem kotvy. Ve stavu
naprázdno má na svorkách remanentní napětí,
které se zatížením stoupá. Při velkých proudech
se charakteristika zakřiví vlivem úbytků na
odporech kotvy a vlivem odsycení stroje reakcí
kotvy.
Průběh charakteristiky je pro praxi nevhodný,
sériové dynamo se nepoužívá.
6
Kompaudní dynamo
Kompaudní dynama mají na hlavních pólech dvojí buzení. Jedno je buď cizí, nebo častěji derivační a druhé sériové, zapojené
tak, že podporuje první vinutí. Sériové vinutí zvyšuje indukované napětí stroje tak, aby vyrovnávalo úbytky napětí. Získáme tak téměř
absolutně tvrdý napěťový zdroj.
Protikompaudní dynama mají sériové vinutí zapojeno tak, aby působilo proti cizímu nebo derivačnímu buzení. Výsledkem je
rychlejší pokles napětí se zátěží a tedy měkčí charakteristika, která se (vzdáleně) blíží charakteristice proudového zdroje.
Protikompaudní dynama se používala jako svařovací agregáty.
Porovnání zatěžovacích charakteristik :
Motory
Pro zhodnocení jednotlivých motorů se budeme zajímat především o momentovou charakteristiku M = f (n). Záměnou os
momentové charakteristiky vznikne rychlostní charakteristika n = f (M), popř. ω = f(M). V teorii el.strojů se častěji používá
momentová charakteristika, v teorii pohonů je pak zvykem používat charakteristiku rychlostní. Přechod k momentové (rychlostní)
charakteristice tvoří zatěžovací charakteristika M = f(I). Pro kvalifikované odhady těchto průběhů (po zanedbání některých veličin)
budeme používat především vztahy pro moment
= ∙ ∙ ,
pro indukované napětí
= ∙ ∙ ,
a napěťovou rovnici motoru
= − ∙ ∑ − ( + ) ,
která tvrdí, že indukované (vnitřní) napětí motoru je dáno svorkovým napětím sníženým o úbytky. Fiktivní napětí Ur je na pravé
straně vztahu s kladným znaménkem, protože představuje snížení indukovaného napětí (na levé straně vztahu bude mít znaménko
záporné).
Cize buzený motor
Předpokládejme Ib = konst. (nemění se tok) a zanedbejme úbytek na kartáčích a reakci kotvy. Potom po dosazení za
indukované napětí v napěťové rovnici dostaneme
∙ ∙ = − ∙ ∑ ,
a po vyjádření otáček
∙ ∑
=
−
∙ ∙ První člen na pravé straně je konstantní, má rozměr otáček a motor se tak bude (teoreticky) otáčet při I = 0. Tento člen představuje
tedy otáčky naprázdno. Druhý člen závisí lineárně na proudu a vzhledem k malé velikosti ∑ způsobí jen mírný pokles otáček při
zatížení.
= − ()
Pokud vyjádříme proud ze
vztahu pro moment a
dosadíme ho do zatěžovací
charakteristiky, dostaneme
podobný
vztah
mezi
otáčkami a momentem
= − (),
který vypovídá, že se otáčky
se zvyšováním momentu
mění jen mírně. Záměnou os
získáme
momentovou
charakteristiku.
7
Cize buzený motor má tvrdou charakteristiku, otáčky se zatížením téměř nemění.
Regulaci rychlosti lze provádět napětím a tokem (budicím proudem).
Při regulaci napětím se mění jen hodnota otáček naprázdno, sklon charakteristik zůstává stejný (druhý člen ve vztahu pro otáčky není
svorkovým napětím ovlivněn).
Při regulaci tokem se mění oba členy ve vztahu. Při snížení toku se zvýší otáčky naprázdno a pokles otáček se zátěží bude strmější,
stroj bude měkčí, a naopak (tok je v obou členech ve jmenovateli).
Pozor ! Při přerušení buzení se
značně sníží tok na hodnotu
remanence, otáčky stroje tedy
mohou dosáhnout nebezpečných
hodnot ! Stejnosměrný motor se
nesmí připojit na zdroj napětí
bez předchozího nabuzení !
Derivační motor
Předpokládáme-li konstantní svorkové napětí, pak se při zatížení nemění ani budicí proud a tok stroje. Charakteristiky stroje
jsou potom shodné s cize buzeným motorem.
Pouze při regulaci napětím je třeba brát v úvahu, že se změnou svorkového napětí se změní i budicí proud.
Sériový motor
Budicí proud je zatěžovacím proudem stroje. Pro první odhad průběhu zatěžovací charakteristiky zanedbáme úbytky
v obvodu kotvy a položíme indukované napětí rovné svorkovému, a dále budeme předpokládat lineární závislost mezi tokem a
budicím proudem, tedy lineární charakteristiku naprázdno :
= ∙ = ∙ = = ∙ ∙ , po dosazení
= ∙ ∙ ∙ , a po vyjádření otáček
=
=
∙ ∙ Otáčky hyperbolicky klesají se zatížením. Do odvozeného vztahu lze zavést moment pomocí vztahu
= ∙ ∙ = ∙ ∙ . Opět získáme hyperbolickou funkci
=
∙ ! ∙ ∙ ∙ √
=
√
Tyto teoretické průběhy jsou naznačeny v grafech čárkovaně, asymptoticky se blíží u obou os nekonečným hodnotám.
V praxi se u motoru projeví především úbytky napětí a mechanické ztráty. Stroj má ve stavu nakrátko konečný moment Mzáb a odebírá
ze sítě proud Ik, ve stavu naprázdno se pak ustálí na konečných otáčkách no při proudu Io. Otáčky naprázdno no mohou dosáhnout
nebezpečně vysokých hodnot, protože je stroj odbuzen, sériový motor se nesmí provozovat bez zátěže na hřídeli !
Sériový motor má měkkou charakteristiku, která je vhodná především v trakci, kde při rozjezdu vozidla vyžadujeme vysoký záběrný
moment, a po rozjezdu na udržení rychlosti postačuje malý moment.
8
Kompaundní motor
Kompaundní motor má opět 2 vinutí, obvykle derivační a sériové. Dominantním vinutím je vinutí sériové, derivační buzení
působí ve stejném smyslu a jeho tok je nezávislý na zatížení, proto omezí otáčky ve stavu naprázdno.
Výjimečně se konstruuje (proti)kompaundní motor tak, že základní vinutí je derivační a sériové vinutí mírně odbuzuje stroj a
tím vyrovnává pokles otáček. Při menším buzení je však motor méně stabilní, proto se toto řešení používá jen zřídka.
Spouštění
S výjimkou malých strojů nelze stejnosměrné motory přímo připojit na síť, došlo by k velkému proudovému rázu. Platí totiž
$ = − ∙ ∑ => = ∑ % . Na začátku rozběhu je Ui = 0, záběrný proud je dán jen svorkovým napětím a odpory v obvodu
kotvy, které jsou malé. Na začátku rozběhu se proto musí buď snížit svorkové napětí nebo předřadit odporový spouštěč.
Při připojení motoru na síť je třeba zároveň zajistit nabuzení stroje, aby se motor nerozeběhl do příliš vysokých otáček.
Ward Leonardova skupina
Harry Ward Leonard (8. února 1861 – 18. února 1915) byl elektrotechnik a vynálezce, jehož třicetileté působení spadalo do přelomu 19.
století a 20. století. Byl držitelem více než stovky patentů v oblasti distribuce elektřiny, řídících systémů a příslušných zařízení. Jeho nejznámějším
vynálezem je Ward Leonardovo soustrojí..
Soustrojí slouží k regulaci otáček motoru (3).
Pohon (1) pracuje s konstantními otáčkami
a je mechanicky spojen společnou hřídelí s dynamem
(2). Kotva (rotor) dynama je elektricky propojena
přímo s kotvou ss motoru (3), touto smyčkou
obvykle
protéká
velký
elektrický
proud.
Stejnosměrný motor dále pohání příslušné zařízení.
K pohonu bývá obvykle připojen ještě budič, pokud
není buzení napájeno jinak - např. z rozvodné sítě.
Při rozběhu pohonu je buzení statoru
dynama nastaveno na minimum, buzení statoru ss
motoru je připojeno, smyčkou mezi kotvou dynama
a motoru neprotéká žadný proud, protože v dynamu
neexistuje vnější magnetické pole. Po dosažení
provozních otáček pohonu a dynama začne obsluha
zvyšovat budící proud dynama, tím se na kotvě
dynama začne indukovat napětí (U) a ss motor se
rozběhne až do požadovaných otáček. Při plném nabuzení dynama je možno dále zvyšovat otáčky motoru částečným odbuzením
motoru
Změnou buzení dynama nebo ss motoru tak lze snadno plynule měnit otáčky
motoru. Regulace buzení bývá obvykle odporová. Při konstantním buzení ss motoru a
zvyšování buzení dynama se zvyšuje výkon a moment zůstává konstantní, tím se zvyšují
otáčky – oblast a. Při odbuzování ss motoru zůstává konstantní výkon, ale klesá moment
a zvyšují se otáčky – oblast b.
Kontrolní otázky
1. Konstrukce ss stroje (rotor – stator, mag.obvod – vinutí)
2. Princip činnosti dynama a motoru
3. Vztahy pro indukované napětí a moment
4. Problematika komutace – definice, komutace přímková, odporová, podkomutovaný stroj, působení pomocných pólů,
překomutovaný stroj
5. Cize buzené dynamo - zatěžovací charakteristika, možnosti regulace, změna polarity
6. Derivační dynamo – problematika nabuzení dynama, zatěžovací charakteristika, stabilizační zářezy
7. Sériové dynamo, kompaundní dynamo – zat.charakteristiky
8. Cize buzený motor – zatěžovací a momentová charakteristika, řízení rychlosti, změna smyslu otáček. Derivační motor.
9. Sériový motor – charakteristiky.
10. Kompaundní motor – charakteristiky.
11. Ward Leonardova skupina – rozběh, řízení rychlosti.
9