VILLAMOS FORGÓGÉPEK. Forgó mozgás létesítése

SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM HTTP://UNI.SZE.HU

AUTOMATIZÁLÁSI TANSZÉK HTTP://AUTOMATIZALAS.SZE.HU

VILLAMOS FORGÓGÉPEK Forgó mozgás létesítése

Marcsa Dániel – Villamos gépek és energetika

2013/2014 - őszi szemeszter

Elektromechanikai átalakítás Villamos rendszer

Villamos gép

Mechanikai rendszer

motor Energiaáramlás generátor

Folytonos energiaátalakító – villamos gép Működhet motorként és generátorként egyaránt Váltakozó áramról táplált – szinkron gép, aszinkron gép Egyenáramról táplált – egyenáramú gép Marcsa Dániel – Villamos gépek és energetika – Egyenáramú gépek


Mozgási indukció

Ui = B ⋅l ⋅v

Marcsa Dániel – Villamos gépek és energetika – Egyenáramú gépek


Mozgási indukció

ui = B ⋅ l ⋅ v ui = 2 B ⋅ l ⋅ v   → ui = 2 Bldπn v = d ⋅π ⋅ n  Φ = BA = Bld U i ,max = 2Φ max πn U i ,eff = 4 ,44 ⋅ N ⋅Φ max ⋅ f Marcsa Dániel – Villamos gépek és energetika – Egyenáramú gépek


Erő és nyomaték M ∝ sinα M = áll.

Tekercsre ható erő

f = B ⋅ I ⋅l

α=áll. szükséges

Ez úgy lehetséges, hogy a mágnesek állnak vagy azonos szögsebességgel forognak. Az utóbbit úgy jellemzik, hogy a mágnesek relatív nyugalomban vannak. A szokásos megoldás: az egyik (álló vagy forgó) tekercsrendszer áramait mágneses terét a másik (forgó vagy álló) tekercsrendszer hozza létre



Villamos gépek - felépítés Villamos gépek felépítése: • Állórész és forgórész • Hornyokban elhelyezett vezetők • Hengeres gép (egyenletes légrés) • Kiálló pólusú gép (nem egyenletes légrés) • Vasmag (indukció növelése) • Lemezelés (örvényáramok csökkentése [AC]) • Armatúra tekercselés (ahol a feszültség indukálódik) • Gerjesztő tekercs (ami létrehozza a főfluxust) • Állandó mágnes









Villamos gépek - felépítés Tekercsoldal – a hengeres forgórész vagy állórész palástfelületén helyezzük el Tekercsfej – a tekercsoldalakat a tekercsfejek segítségével kötjük össze a henger egyik homlokoldalán, így jönnek létre a tekercsek



Villamos gépek - felépítés Fogak és hornyok – tekercsoldal rögzítése A légrés csökkenthető a tekercsek horonyba történő elhelyezésével.

A tekercs szimbolikus jelölése: A tekercsek tengelye egybeesik a tekercsek mágneses tengelyével, vagyis a tekercs árama által létesített mágneses tér (mágneses indukció) térbeli irányával Marcsa Dániel – Villamos gépek és energetika – Egyenáramú gépek























Az indukcióvektor értelmezése A legtöbbször arra törekszünk, hogy villamos gépeinkben a térbeli indukcióeloszlás, valamint a feszültségek és áramok időbeli jelalakja a legjobban közelítse a szinuszfüggvényt.

A szinuszosság követelménye abból az ismert villamosságtani törvényszerűségből származik, hogy a többfázisú, szinuszos, kiegyenlített rendszerek villamos teljesítménye állandó.



Az indukcióvektor értelmezése Hogyan jellemezhető az indukció-vektorral a kerület mentén egyenletes sebességgel haladó hullám? Ha a mágneses tér (indukció) kerület menti eloszlása szinuszos, valamint a többfázisú áramok időbeli változása (időfüggvénye) is szinuszos, akkor a villamos gép kapcsain leadott többfázisú villamos teljesítmény, illetve a villamos gép tengelyén leadott nyomaték (mechanikai teljesítmény) az időben állandó. Marcsa Dániel – Villamos gépek és energetika – Egyenáramú gépek


Mezőtípusok: állandó Egy tekercs egyenárammal gerjesztve.

Több tekercs, térben háromfázisúan elhelyezve és egyenárammal gerjesztve. Beredő = 1,5*BA, ez is állandó



Mezőtípusok: lüktető Egy tekercs, egyfázisú váltakozóárammal gerjesztve.

A lüktetőmező térbeli állóhullám, lineáris esetben összetehető két forgó mezőből. Ferraris-tétele: a lüktető mező felbontható két, egymással ellentétes irányban, azonos szögsebességgel forgó mezőre, amelyek amplitúdója (hossza) a lüktető mező amplitúdójának fele.



Mezőtípusok: forgó A forgómező létrehozásához: Többfázisú tekercsrendszer SZÜKSÉGES Többfázisú áram- (gerjesztés-) rendszer Pólusosztás

Dπ τp = 2p

α v = pα g Marcsa Dániel – Villamos gépek és energetika – Egyenáramú gépek

a villamos és a geometriai szög kapcsolata


Mezőtípusok: forgó A TEKERCSEK TENGELYEI A TÉRBEN

A TEKERCSEK ÁRAMAI AZ IDŐBEN

A TÉRBEN „ELŐRE”

AZ IDŐBEN „HÁTRA”



Mezőtípusok: forgó

Szimuláció



Szinuszos mezőeloszlás létrehozása A számítás egyszerűsítése érdekében a hengeres álló– és forgórészt egy képzeletbeli ollóval a hengerpalást–felület egyik alkotója mentén felvágjuk, és a síkban kiterítjük. A fogakat és hornyokat „eltüntetjük”

A légrésen, valamint az álló– és forgórészvastesten át záródó integrálási útvonalakat felvéve, és elhanyagolva a vastestre eső mágneses feszültségeket kapjuk a gerjesztés kerület menti eloszlását, esetünkben egy ún. lépcsős görbét. Marcsa Dániel – Villamos gépek és energetika – Egyenáramú gépek


Szinuszos mezőeloszlás létrehozása A lépcsős görbe Fourier-sora adja meg a gerjesztéseloszlás, valamint – lineáris esetben – a légrésindukció–eloszlás alapharmonikusát és felharmonikusait. Az alapharmonikus indukció,

B1 =

4

π

Bmax

a fázisonkénti és pólusonkénti horonyszám.

Z q= 2p⋅m Marcsa Dániel – Villamos gépek és energetika – Egyenáramú gépek


Szinuszos mezőeloszlás létrehozása Mi történik q > 1 választás esetén? MEZŐ: Szinuszosabb térbeli eloszlás Előnyös INDUKÁLT FESZÜLTSÉG: Kisebb, mert az egyes tekercsoldalakban fázisban eltolt feszültségek indukálódnak, amelyek vektorösszege kisebb, mint a részfeszültségek abszolút értékeinek összege (a fázisfeszültség nagysága). Hátrányos



Tekercselési tényező A második ábra mutatja az eredő indukált feszültség szerkesztését q=3 esetén. A középső és a jobb oldali ábra q=∞ feltételezéssel készült. A harmadik ábrán a fázissáv szélessége 120° (nem szokásos!), míg a jobb oldali ábrán a fázissáv a szokásos 60°.



Tekercselési tényező

ξe =

Ue

1

3

ξe = = húr π π U1 ξe = ív 3 Tehát a tekercselési tényező megmutatja, hogy a tekercselés elosztottsága következtében milyen mértékben csökken az (alapharmonikus) indukált feszültség.

∑



Indukált feszültség számítása z N1 = 1 2 ui = B ⋅ l ⋅ v ⋅ z1 U i ,eff = Bköz =

U i ,max

2

π

2 Bmax

v = Rω0 =

pτ p

π

Ha q=1 U i ,eff =

N1=menetszám / fázis z1 = összes sorbakötött vezetőszám / fázis, zh=z1/Z

1

=

2

Bmax ⋅ l ⋅ v ⋅ z1

Szinuszos esetben!

⋅ ω0 =

U i ,max 2

τ τ ω0 p = ω1 π π

 1 π 4π   τ p = f1 N1 Bköz lτ p = 4 ,44 f1 N1Φ max  Bköz  ⋅ l ⋅  ⋅ 2πf1 (2 N1 ) = 22 2 2  π 

Ha q≠1 U i ,eff = 4 ,44 ⋅ f1 ⋅ N1 ⋅ ξ1 ⋅Φ max Marcsa Dániel – Villamos gépek és energetika – Egyenáramú gépek


VILLAMOS FORGÓGÉPEK. Forgó mozgás létesítése

Recommend Documents