Temat: Silniki komutatorowe jednofazowe: silnik szeregowy, bocznikowy, repulsyjny.

Transkrypt

1 Temat: Silniki komutatorowe jednofazowe: silnik szeregowy, bocznikowy, repulsyjny. 1. Silnik komutatorowy jednofazowy szeregowy (silniki uniwersalne). silniki komutatorowe jednofazowe szeregowe maja budowę i zasadę działania zbliżoną do silników szeregowych prądu stałego, prędkość obr. w granicach obr/min, stosowane są w takich urządzeniach gospodarstwa domowego, jak młynki do kawy, odkurzacze itp. oraz w niektórych typach narzędzi o napędzie elektrycznym, np. w wiertarkach, w silnikach jednofazowych strumień magnetyczny jest wytwarzany przez uzwojenie wzbudzenia umieszczony na biegunach jawnych, rdzeń bieguna i nabiegunniki tworzą zwykle jedna całość z jarzmem stojana, ze względu na przemienny strumień magnetyczny silnika musi być wykonany z blach prądnicowych, w silnikach jednofazowych szeregowych, tak jak w szeregowych prądu stałego, uzwojenie wzbudzenia jest połączone szeregowo z uzwojeniem twornika za pośrednictwem szczotek i komutatora, w silnikach szeregowych prędkość wirowania zależy w znacznym stopniu od obciążenia, przy czym im jest mniejsze obciążenie, tym większa jest prędkość, charakterystyka mechaniczna, czyli zależność prędkości wirowania od momentu obciążenia, jest podobna do charakterystyki silnika szeregowego prądu stałego, str. 1 Rys.1. Charakterystyka mechaniczna silnika komutatorowego jednofazowego szeregowego prędkość wirowania, przy stałej wartości momentu obciążenia, można najłatwiej zmieniać, regulując wartość napięcia zasilania, w nowoczesnych ich konstrukcjach napięcie zasilające silnik reguluje za pomocą tyrystorów lub tranzystorów, kierunek wirowania zmienia się w taki sam sposób jak w silniku szeregowym prądu stałego, a więc przez zmianę kierunku prądu tylko w uzwojeniu wzbudzenia, albo w wirniku, zmiana biegunowości napięcia zasilającego nie powoduje zmiany kierunku wirowania, silniki uniwersalne, wykonane są tak samo jak szeregowe silniki komutatorowe prądu przemiennego małej mocy,

2 mogą one być zasilane nie tylko z sieci prądu przemiennego, ale również z sieci prądu stałego, co przyczyniło się to do ich szerokiego zastosowania, komutatorowy silnik uniwersalny zasilany prądem stałym ma lepsze właściwości niż w przypadku przyłączenia go do sieci prądu przemiennego, Rys. 2. Charakterystyki mechaniczne silnika uniwersalnego przy zasilaniu prądem stałym i przemiennym przyczyną rozbieżności charakterystyk mechanicznych dla prądu stałego i przemiennego jest wpływ oporów indukcyjnych uzwojeń wirnika i sterującego na wartość i fazę prądu przy zasilaniu prądem przemiennym, dla zapobieżenia rozbieganiu się silnika szeregowego stosowane są regulatory odśrodkowe, których zadaniem jest hamowanie silnika po przekroczeniu maksymalnej prędkości obrotowej, najważniejszą zaletą silników komutatorowych jednofazowych i uniwersalnych jest możliwość uzyskania wysokiej prędkości obrotowej i płynnej regulacji tej prędkości w szerokich granicach. Rys. 3. Schematy połączeń komutatorowych silników uniwersalnych: a) przy zasilaniu prądem stałym b d) przy zasilaniu prądem przemiennym str. 2

3 2. Silnik komutatorowy jednofazowy bocznikowy. taka sama budowa, jak silnika szeregowego, uzwojenie wzbudzające jest wykonane z drutu o znacznie mniejszym przekroju, ma dużą liczbę zwojów, obwód elektryczny stanowią dwie gałęzie: - uzwojenie wirnika o bardzo małej reaktancji, - uzwojenie wzbudzające o reaktancji znacznie większej moment elektromagnetyczny: Φ 0 aby silnik rozwijał moment elektromagnetyczny różny od zera, należy skompensować indukcyjność uzwojenia wzbudzającego, w tym celu w obwód wzbudzenia włącza się pojemność C (rys. 9.2), można również zasilać silniki komutatorowe bocznikowe tak, aby uzwojenie wzbudzające i uzwojenie twornika były zasilane napięciami przesuniętymi w fazie o kąt π/2, jest to niekorzystna właściwość, która wpłynęła na to, że te silniki są rzadko stosowane w praktyce. 3. Silnik komutatorowy jednofazowy repulsyjny. w silniku (rys. 4) uzwojenie stojana jest zasilane z sieci jednofazowej, a uzwojenie wirnika jest dołączone do komutatora i zwarte za pośrednictwem szczotek, Rys. 4. Silnik repulsyjny: a) schemat obwodu elektromagnetycznego; b) ilustracja zasady działania str. 3

4 istnieją dwie odmiany silników repulsyjnych: - silnik Thomsona (o pojedynczym układzie szczotek), - silnik Deriego (o podwójnym układzie szczotek) rozruchu i regulacji prędkości silników dokonuje się poprzez obracanie szczotek, silnik budową przypomina silnik komutatorowy jednofazowy o wzbudzeniu bocznikowym, w silniku repulsyjnym Thomsona zasila się jedynie uzwojenie wzbudzające umieszczone w stojanie, prąd płynący w tym uzwojeniu wytwarza pole przemienne, które indukuje w uzwojeniu twornika napięcie, szczotki przylegające do komutatora są zwarte, aparat szczotkowy umożliwia zmianę położenia szczotek w czasie pracy w granicach ±π/2, prąd w uzwojeniu twornika może powstać jedynie na skutek transformacji (brak galwanicznego połączenia z siecią zasilającą), charakterystyka mechaniczna silnika repulsyjnego ma przebieg podobny do przebiegu dla silnika szeregowego (rys.5), Rys. 5. Charakterystyki mechaniczne silnika rep. n=f(m) przy U=const i różnych kątach położenia prędkość reguluje się przez przesuwanie szczotek, rozruch silnika przeprowadza się przez stopniowe przesuwanie szczotek z położenia początkowego, odpowiadającego /2 (rys.6), Rys. 6. Charakterystyka momentu rozruchowego silnika repulsyjnego w funkcji położenia szczotek. str. 4

5 kierunek wirowania zmienia się przez zmianę zwrotu wychylenia szczotek, zastosowanie podwójnego układu szczotek w silniku Deriego nie powoduje zmiany zasadniczych właściwości ruchowych, a korzystniejsze są jedynie warunki pracy takiego silnika (w zwojach zwartych przez szczotki nie indukuje się napięcie transformacji i prąd w nich nie płynie) oraz warunki komutacji, silniki repulsyjne znajdują zastosowanie w tych napędach, gdzie przy jednofazowym i bezpośrednim zasilaniu z sieci wymagane są: - płynna i ekonomiczna regulacja prędkości, - duży moment rozruchowy. str. 5