MASZYNY PRĄDU STAŁEGO

Transkrypt

1 Zagadninia: Tma: MASZYNY PRĄDU STAŁEGO budowa i zasada działania maszyn prądu sałgo, napięci indukowan i momn obroowy, prądnica obcowzbudna i bocznikowa, silniki charakrysyki mchaniczn, rozruch i rgulacja prędkości obroowj. 1

2 PODZIAŁ MASZYN ELEKTRYCZNYCH Podział maszyn z względu na zasosowani: nrgyczn (prądnic, silniki, przwornic) spcjaln (prądnic achomryczn, slsyny, silniki skokow, silniki wykonawcz ip.) Podział maszyn z względu na rodzaj prądu: Maszyny lkryczn Prądu sałgo Prądu przminngo Asynchroniczn Synchroniczn Indukcyjn Komuaorow Klakow Pirściniow 2

3 MODEL PRĄDNICY PRĄDU PRZEMIENNEGO i i (i) 0 T 3

4 MODEL PRĄDNICY PRĄDU PRZEMIENNEGO i i Częsoliwość indukowango napięcia [Hz] [Hz] f f = n [1/s] n p 60 = [1/min] (i) n prędkość obroowa (ω=2πn) p liczba par bigunów 0 T 4

5 MODEL MASZYNY PRĄDU STAŁEGO i i 2- półpirścini (wycinki) 5

6 MODEL MASZYNY PRĄDU STAŁEGO i 2- półpirścini (wycinki) i Komuacja zjawiska owarzysząc zmiani zwrou prądu w cwc uzwojnia wornika podczas jgo zwarcia przz szczokę 6

7 MODEL MASZYNY PRĄDU STAŁEGO i i i i 2- półpirścini (wycinki) 0 T 7

8 MODEL MASZYNY PRĄDU STAŁEGO 4- wycinki 8

9 MODEL MASZYNY PRĄDU STAŁEGO 4- wycinki 0 T 9

10 7 9 BUDOWA MASZYNY PRĄDU STAŁEGO Obwód magnyczny maszyny prądu sałgo dla pary bigunów l m2 h j δ l j D j l m 2 h z l h z δ 8 4 h D Θ = o = H l j j H dl = + H m l m + H p 2δ + H z 2h z + H l 1- wornik, 2 - jarzmo sojana, 3 - bigun główny, 4 - nabigunnik, 5 - bigun pomocniczy(komuacyjny), 6 - uzwojni wzbudznia, 7 - uzwojni bigunów pomocniczych, 8 - uzwojni wornika, 9 - komuaor, 10 - szczoki. 10

11 UZWOJENIA TWORNIKA MASZYNY PRĄDU STAŁEGO N S a) b) N S N S y y y y 1 y 1 7 y K K y K 1 y Dwa zasadnicz rodzaj uzwojń: a) pęlicow (zwojow) b) falis 1 N 2 3 S 5 4 Jdn zzwój uzwojnia 1- lwy bok zzwoju 2- połącznia czołow przdni 3 - połącznia czołow yln 4 - komuaor 5 - prawy bok zzwoju 11

12 I XI X IX I a I a I a 10 9 XII 11 8 VIII XI XI E= X IX IX I XII 12 7 I VII I XII XI + XII VIII VIII 1 6 I+I VII VII I 2 II II 5 VI 3 4 III I a II III + II + III I a V IV 10 3 I 9 I a VI VI III IV V V i z I a I a 4 Uzwojni pęlicow pros dla p=1 N-liczba pręów uzwojnia wornika a- liczba par gałęzi równolgłych I - prąd wornika ; R c - rzysancja całkowia wornika Φ - srumiń wypadkowy maszyny UZWOJENIE TWORNIKA MASZYNY PRĄDU STAŁEGO I i a 1 I w U N 2 n 4 S odbiornik N p E = Φ n = ce Φ n a 60 3 = E ± I R c N p M = Φ I a 2π = c M oś nuralna Φ I 12

13 BUDOWA MASZYNY PRĄDU STAŁEGO komuaor łożysko uzwojni wornika rdzń biguna główngo uzwojni wzbudznia rdzń wornika wał wnylaor jarzmo sojana arcza łożyskowa rzymadło szczokow i szczoka 13

14 BUDOWA MASZYNY PRĄDU STAŁEGO Rdzń główngo biguna magnyczngo Uzwojni wzbudznia w posaci cwki skupionj 14

15 BUDOWA MASZYNY PRĄDU STAŁEGO Budowa rdznia wirnika: 1, 3 - pirścini dociskając; 2 - mijsca mocowania bandaży salowych; 4 - mijsc mocowania komuaora; 5 - aśma izolacyjna; 6- blacha salowa Budowa uzwojnia wirnika (a) i rozłożni ich w żłobkach b): 1- uzwojni wornika; 2- rdzń wirnika; 3- komuaor; 4, 5 - górna i dolna srona uzwojnia wirnika 15

16 PODZIAŁ MASZYN PRĄDU STAŁEGO ZE WZGLĘDU NA SPOSÓB WZBUDZENIA 1. Maszyna obcowzbudna o wzbudzniu lkromagnycznym o wzbudzniu od magnsów rwałych 2. Maszyna bocznikowa 3. Maszyna szrgowa 4. Maszyna bocznikowo-szrgowa Obcowzbudna (o wzbudzniu lkromagnycznym) o wzbudzniu od magnsów rwałych A 1 (A) Wzbudzni A 1 Wzbudzni Twornik Twornik A 2 (B, H) F 1 (K) F 2 (J) A 2 16

17 UKŁADY PRACY MASZYNY PRĄDU STAŁEGO A 1 Bocznikowa Szrgowa Wzbudzni A 1 Wzbudzni Twornik E 1 (C) E 2 (D) Twornik D 1 A 2 (E) D 2 (F) A 2 Bocznikowo- szrgowa Twornik A 1 A 2 Wzbudzni szrgow D 1 D 2 E 1 E 2 17

18 ODDZIAŁYWANIE TWORNIKA I w N 2 B bj oś pola big. główn. oś nuralna 1 3 oś nuralna b τ 4 1 X I =0 4 S oś pola bigunów głównych Pol wzbudznia 18

19 ODDZIAŁYWANIE TWORNIKA I w =0 Θ w i a oś pola oddziaływania wornika oś nuralna X B w oś pola oddz. wor X I 4 3 Pol wornika Zasilani 19

20 ODDZIAŁYWANIE TWORNIKA prądnica i a 1 I w 2 n 3 oś nuralna B obc oś nuralna 4 1 X I 4 odbiornik Pol wypadkow 20

21 WPŁYW POLA TWORNIKA NA POLE WYPADKOWE Oddziaływani pola wornika na pol wzbudznia znikszałcni pola wypadkowgo maszyny (przsunięci osi nuralnj) osłabini sruminia magnyczngo maszyny (przy nasyconym obwodzi magnycznym) B (Φ) Oddziaływani wornika moż być kompnsowan js przz: biguny komuacyjn (BK) umiszczon w srfi nuralnj uzwojni kompnsacyjn (UK) umiszczon na bigunach głównych + Φ Φ Φ H(Θ) Θ + Θ Θ Θ przpływ wzbudznia ( Θ = ziw ) Θ przyros przpływu od wornika 21

22 MASZYNA PRĄDU STAŁEGO 22

23 Maszyna prądu sałgo js maszyną odwracalną i moż pracować jako: prądnica silnik MASZYNA PRĄDU STAŁEGO - PRĄDNICA Napięci indukowan F i N v Fm B E = ce Φ n c E sała maszyny Φ srumiń magnyczny Momn lkromagnyczny S M = c M Φ c M sała maszyny I prąd wornika I 23

24 PRĄDNICA OBCOWZBUDNA I A 1 n R o 0 Ł 1 U 0 E U Twornik E I R c A 2 punk pracy P dop Wzbudzni Φ F 1 F 2 E = ce Φ n U = E I R c M = c Φ I Ch-ka bigu jałowgo (Ł- w pozycji 0) Ch-ka zwnęrzna (Ł- w pozycji 1) U U o I R c M n=cons Φ=cons E r n=cons I =0 I w 0 I z I 24

25 I R o Ł 0 1 A 1 I w PRĄDNICA BOCZNIKOWA - SAMOWZBUDNA n P dop E Wzbudzni U Warunki samowzbudznia I R c prądnicy bocznikowj: E 1 Φ E isnini magnyzmu szcząkowgo; I 2 - srumiń wzbudznia musi dodawać >>I w się do sruminia szcząkowgo; A rzysancja obwodu wzbudznia R U 0 E w > R wk R musi być mnijsza od kryycznj. w >R w punk pracy Ch-ka bigu jałowgo ( Ł- w pozycji 0 ) E E r 0 n=cons I =0 I w E = ce Φ n Ι 25

26 PRĄDNICA BOCZNIKOWA- SAMOWZBUDNA Ch-ka zwnęrzna (Ł - w pozycji 1) U U o I R c 0 n=cons R w =cons I z Samowzbudna I kr Obcowzbudna I U = E I R c I w o Φ 26

27 MASZYNA PRĄDU STAŁEGO - SILNIK Momn lkromagnyczny F v i N Fm B M = c Φ I M c M sała maszyny I prąd wornika S Napięci indukowan E = ce Φ n c E sała maszyny Φ srumiń magnyczny 27

28 U SILNIK PRĄDU STAŁEGO BOCZNIKOWY Schma lkryczny A 1 I R c A 2 I E I I w n P odb Wzbudzni E 1 E 2 I >>I w Prędkość obroowa silnika w funkcji momnu Napięci na zaciskach silnika U = E + I R = c Φn + c E I R c n = U IR c Φ E c = U M cmφ c Φ E R c = U c Φ E c M R c c E Φ 2 M n = n 0 km 28

29 SILNIK PRĄDU STAŁEGO BOCZNIKOWY Charakrysyka mchaniczna n[obr/min] n 0 oryczna (n km) 0 rzczywisa 0 U IR c Φ U=cons I w =cons U c Φ c c n = = M = n 2 0 E E cmceφ R M [Nm] km 29

30 U A 1 A 2 I E ROZRUCH SILNIKA PRĄDU STAŁEGO I I R c Rr I w I >>I w R c <<R w R w E 1 E 2 Ograniczni prądu rozruchowgo I r przz: Napięci na zaciskach silnika U = E + I R = c Φn + I I dla n=0 c U E = R c E Prąd wornika I = U c = R U R c E c R Φn zmnijszni napięcia zasilającgo, włączni dodakowj rzysancji (rozrusznika) R r w obwód wornika c I = R c U + R r 30

31 REGULACJA PRĘDKOŚCI OBROTOWEJ U A 1 I I E I R c Rd I w I >>I w R c <<R w R w E 1 E 2 Napięci na zaciskach silnika U = E + I R = c Φn + I n = c Prędkość E U IR c Φ E c R c A 2 Sposoby rgulacji prędkości obroowj U I + = (R c Rd ) n ceφ 1. Zmiana napięcia zasilającgo - U w całym zakrsi prędkości, 2. Włączni dodakowj rzysancji R d w obwód wornika sposób nikonomiczny, 3. Zmiana sruminia Φ (I w ) rgulacja w górę, 31

32 CHARAKTERYSTYKI REGULACYJNE SILNIKA PRĄDU STAŁEGO n n = U I (R c + R c Φ E d ) M=0 n n n M=M n M=0 M=cons I w =cons U=cons=U n M=cons I w 0 U' o U'' o M=M nu 32

33 33