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
