Kier. Elektrotechnika, studia I stopnia, sem. III
Kier. Elektrotechnika, studia I stopnia, sem. III
tematyka wykładów
tematyka wykładów
MASZYNY
MASZYNY ELEKTRYCZNE
ELEKTRYCZNE
MASZYNY
MASZYNY PR
DU STAA
EGO (cz.2)
PR
DU STAA
EGO (cz.2)
Podstawy budowy, działania, modelowania,
Podstawy budowy, działania, modelowania,
charakterystyki statyczne
charakterystyki statyczne
� Mieczysław RONKOWSKI
Politechnika Gdańska
Wydział Elektrotechniki i Automatyki
Katedra Energoelektroniki
i Maszyn Elektrycznych
PR
DNICA/SILNIK
MAGNETOELEKTRYCZNY
� Mieczysław RONKOWSKI
1
MPS
MPS--ELEMENTARNA STRUKTURA ELEKTROMECHANICZNA
ELEMENTARNA STRUKTURA ELEKTROMECHANICZNA
WZBUDNIK
If
TWORNIK
Bf
L
Ia
FB
Bf
Bf (If)
� Mieczysław RONKOWSKI 3
ZASADA DZIAA
ANIA MASZYNY PR
DU STAA
EGO
ZASADA DZIAA
ANIA MASZYNY PR
DU STAA
EGO
Model elementarnego silnika prądu stalego
Model elementarnego silnika prądu stalego 4
� Mieczysław RONKOWSKI
2
ZASADA DZIAA
ANIA MASZYNY PR
DU STAA
EGO
ZASADA DZIAA
ANIA MASZYNY PR
DU STAA
EGO
Model elementarnego silnika prądu stalego
Model elementarnego silnika prądu stalego 5
� Mieczysław RONKOWSKI
ZASADA DZIAA
ANIA MASZYNY PR
DU STAA
EGO
ZASADA DZIAA
ANIA MASZYNY PR
DU STAA
EGO
Magneśnica i twornik z komutatorem dwuwycinkowym.
Magneśnica i twornik z komutatorem dwuwycinkowym.
Funkcja komutatora: elektromechaniczna regulacja położenia pola
Funkcja komutatora: elektromechaniczna regulacja położenia pola
� Mieczysław RONKOWSKI 6
twornika/wirnika
twornika/wirnika
3
MASZYNA PR
DU STAA
EGO: uzwojenie pierścieniowe
MASZYNA PR
DU STAA
EGO: uzwojenie pierścieniowe
UZWOJENIE TWORNIKA  UZWOJENIE PIERŚCIENIOWE
MPS3Da.bmp/dwg/dxf7
MPS3Da.bmp/dwg/dxf
� Mieczysław RONKOWSKI
MASZYNA PR
DU STAA
EGO:uzwojenie
MASZYNA PR
DU STAA
EGO:uzwojeniepierścieniowe
pierścieniowe
UZWOJENIE TWORNIKA  UZWOJENIE TOROIDALNE
� Mieczysław RONKOWSKI 8
4
MASZYNA PR
DU STAA
EGO:uzwojenie pierścieniowe
MASZYNA PR
DU STAA
EGO:uzwojenie pierścieniowe
MODEL FIZYCZNY
Śf
a
TWORNIK:
uzwojenie Gramme a & Pacinoti ego
Wzorcowe sprzężenie elektromechaniczne - układ
obwodów  jakby nieruchomych względem siebie o osiach
magnetycznych q oraz d wzajemnie prostopadłych
� Mieczysław RONKOWSKI 9
MASZYNY PR
DU STAA
EGO: uzwojenie pierścieniowe
MASZYNY PR
DU STAA
EGO: uzwojenie pierścieniowe
d - oś biegunów
d - oś biegunów
oś szczotek
If If
NS
N=12
r
K=12
Ia
Ia
_
+
MASZYNA PR
DU STAA
EGO Z PIERŚCIENIOWYM UZWOJENIEM TWORNIKA
SCHEMAT ROZWINI
TY UZWOJENIA GRAMME'a - PACINOTTI'ego
� Mieczysław RONKOWSKI 10
5
MASZYNY PR
DU STAA
EGO:uzwojenie pierścieniowe
MASZYNY PR
DU STAA
EGO:uzwojenie pierścieniowe
d - oś biegunów
d - oś biegunów
oś szczotek
If If
2
f/
2
f/
NS
Na=12
Ea Ea
Bf Bf
Ia /2
Ia /2
2 2
a/ a/
Ia /2
Ia /2
Te
r
K=12
Ia
Ia
_
+
MASZYNA PR
DU STAA
EGO Z PIERŚCIENIOWYM UZWOJENIEM TWORNIKA
SCHEMAT ROZWINI
TY UZWOJENIA GRAMME'a - PACINOTTI'ego
� Mieczysław RONKOWSKI 11
MASZYNY PR
DU STAA
EGO:
MASZYNY PR
DU STAA
EGO:
uzwojenie bębnowe przekształcone w pętlicowe
uzwojenie bębnowe przekształcone w pętlicowe
a)
N S N
Ia / 2
�r
Te
b)
N S N
�r
Te
� Mieczysław RONKOWSKI 12
6
MASZYNY PR
DU STAA
EGO:
MASZYNY PR
DU STAA
EGO:
uzwojenie bębnowe przekształcone w pętlicowe
uzwojenie bębnowe przekształcone w pętlicowe
c)
N S N
�r
Te
�p
d)
koniec koniec koniec koniec przewodu
początek
początek początek początek
� Mieczysław RONKOWSKI 13
MASZYNY PR
DU STAA
EGO:
MASZYNY PR
DU STAA
EGO:
uzwojenie bębnowe pętlicowe
uzwojenie bębnowe pętlicowe
NS
y
ŻA
OBEK Z
B
BOK ZEZWOJU (CEWKI)
1 2 3
yk=1
yk = ą1 a = p
y d" �
p
� Mieczysław RONKOWSKI 14
7
MASZYNY PR
DU STAA
EGO:
MASZYNY PR
DU STAA
EGO:
uzwojenie bębnowe faliste
uzwojenie bębnowe faliste
NSNS
y
K 1 2 3 4 9 K
yk
K ą1
y d" �
yk =
a = 1
p
p
� Mieczysław RONKOWSKI 15
ZASADA DZIAA
ANIA MASZYNY PR
DU STAA
EGO
ZASADA DZIAA
ANIA MASZYNY PR
DU STAA
EGO
a
a
UZWOJENIE TWORNIKA B
BNOWE
UZWOJENIE TWORNIKA B
BNOWE
Rozpływ prądów twornika dla dwóch położeń wirnika
Rozpływ prądów twornika dla dwóch położeń wirnika
� Mieczysław RONKOWSKI 16
Uwaga: dla maszyny p=1 (P=2) uzwojenie faliste = uzwojenie pętlicowe
Uwaga: dla maszyny p=1 (P=2) uzwojenie faliste = uzwojenie pętlicowe
8
MASZYNA PR
DU STAA
EGO: MODEL FIZYCZNY
MASZYNA PR
DU STAA
EGO: MODEL FIZYCZNY
_ d - oś uzwojenia wzbudzenia
f
f
a
Ia
a
+
a _
q - oś szczotek
Ua
Te
rm
Tm
m
If
f
Uf +
Wzorcowe sprzężenie elektromechaniczne - układ obwodów
(wzbudzenia i twornika)  jakby nieruchomych względem siebie
o osiach magnetycznych q oraz d wzajemnie prostopadłych
� Mieczysław RONKOWSKI 17
MASZYNY PR
DU STAA
EGO: MODEL FIZYCZNY
MASZYNY PR
DU STAA
EGO: MODEL FIZYCZNY
d - oś uzwojenia wzbudzenia
UKA
AD OBWODU TWORNIKA
f
strumień
a
ia
a
_
+
q - oś szczotek
ua
uzwojenie
r
Te
Obserwator na wirniku: strumień wiruje
Obserwator na stojanie: strumień nie wiruje
Twornik - układ wytwarzający pole wirujące względem
� Mieczysław RONKOWSKI 18
wirującego uzwojenia twornika
9
MASZYNA PR
DU STAA
EGO
MASZYNA PR
DU STAA
EGO
PA
ASKI UKA
AD UZWOJEC

PA
ASKI UKA
AD UZWOJEC

A1 F1
ia if
UW
UT
A2
� Mieczysław RONKOWSKI 19
F2
MASZYNA PR
DU STAA
EGO
MASZYNA PR
DU STAA
EGO
FIZYCZNY UKA
AD UZWOJEC

FIZYCZNY UKA
AD UZWOJEC

� Mieczysław RONKOWSKI 20
10
MASZYNA PR
DU STAA
EGO
MASZYNA PR
DU STAA
EGO
PA
ASKI UKA
AD UZWOJEC

PA
ASKI UKA
AD UZWOJEC

� Mieczysław RONKOWSKI 21
MASZYNA PR
DU STAA
EGO
MASZYNA PR
DU STAA
EGO
UKA
ADY POA

CZEC

UKA
ADY POA

CZEC

� Mieczysław RONKOWSKI 22
11
Układ połączeń
MASZYNA PR
DU STAA
EGO
MASZYNA PR
DU STAA
EGO
MODEL
MODEL OBWODOWY STANU USTALONEGO
OBWODOWY STANU USTALONEGO
RÓWNANIA RÓWNOWAGI OBWODÓW :
RÓWNANIA RÓWNOWAGI OBWODÓW :
" TWORNIKA
" TWORNIKA
" WZBUDZENIA
" WZBUDZENIA
" MECHANICZNEGO
" MECHANICZNEGO
� Mieczysław RONKOWSKI 23
ELEMENTARNA CEWKA W POLU MAGNETYCZNYM:
ELEMENTARNA CEWKA W POLU MAGNETYCZNYM:
WIELKOŚCI ELEKTROMECHANICZNE
WIELKOŚCI ELEKTROMECHANICZNE
RUCH ELEKTRYCZNY
Te = (2 L R) B I sin �r
e = (2 L R) B &!r sin �r
RUCH ME HANICZNY
� Mieczysław RONKOWSKI 24
12
UZWOJENIE TWORNIKA W POLU MAGNETYCZNYM:
UZWOJENIE TWORNIKA W POLU MAGNETYCZNYM:
WIELKOŚCI ELEKTROMECHANICZNE
WIELKOŚCI ELEKTROMECHANICZNE
TeŁ = kT Ś Ia
f
EaŁ = kEŚ �rm
f
1 Na = kE = 1 p Na
kT = p
Ą 2a
Ą 2a
� Mieczysław RONKOWSKI 25
UZWOJENIE TWORNIKA W POLU MAGNETYCZNYM:
UZWOJENIE TWORNIKA W POLU MAGNETYCZNYM:
WIELKOŚCI ELEKTROMECHANICZNE
WIELKOŚCI ELEKTROMECHANICZNE
Ea = kEŚ �rm
f
Te = kT Ś Ia
f
Koniec 20.11.09
Koniec 20.11.09
� Mieczysław RONKOWSKI 26
13
UZWOJENIE TWORNIKA W POLU MAGNETYCZNYM:
UZWOJENIE TWORNIKA W POLU MAGNETYCZNYM:
KONCEPCJA INDUKCYJNOŚCI ROTACJI
KONCEPCJA INDUKCYJNOŚCI ROTACJI
kT Ś = Gaf I
f f
kE Ś = Gaf I
f f
� Mieczysław RONKOWSKI 27
UZWOJENIE TWORNIKA W POLU MAGNETYCZNYM:
UZWOJENIE TWORNIKA W POLU MAGNETYCZNYM:
KONCEPCJA INDUKCYJNOŚCI ROTACJI
KONCEPCJA INDUKCYJNOŚCI ROTACJI
kT Ś = Gaf I
f f
kE Ś = Gaf I
f f
TeŁ = Gaf I Ia
f
EaŁ = Gaf I �rm
f
� Mieczysław RONKOWSKI 28
14
MASZYNA PR
DU STAA
EGO
MASZYNA PR
DU STAA
EGO
RÓWNANIA
RÓWNANIA RÓWNOWAGI OBWODÓW
RÓWNANIA RÓWNOWAGI OBWODÓW
RÓWNOWAGI OBWODÓW
U = Rf I
(1)
(1)
f f
(2) Praca silnikowa
Ua = RaIa + Ea (2) Praca silnikowa
(3) Praca silnikowa
Te = Bm�rm + TL (3) Praca silnikowa
Ea = Gaf I �rm
(4)
(4)
f
(5)
Te = Gaf I Ia (5)
f
� Mieczysław RONKOWSKI 29
SILNIK PR
DU STAA
EGO (SPS)
SILNIK PR
DU STAA
EGO (SPS)
REPREZENTACJA OBWODOWA RÓWNAC
MODELU
REPREZENTACJA OBWODOWA RÓWNAC
MODELU
OBWODOWA RÓWNAC
MODELU
PODSTAWA DO
PODSTAWA DO
OPRACOWANIA
OPRACOWANIA
MODELU
MODELU
SYMULACYJNEGO
SYMULACYJNEGO
SPS
SPS
W PROGRAMIE
W PROGRAMIE
PSPICE
PSPICE
� Mieczysław RONKOWSKI 30
15
SILNIK PR
DU STAA
EGO
SILNIK PR
DU STAA
EGO
CHARAKTERYSTYKI RUCHOWE: STANY USTALONE
CHARAKTERYSTYKI RUCHOWE: STANY USTALONE
�rm = �rm (Te)
Ua Ra
�rm = - Te
2
(Gaf I )
(Gaf I )
f
f
Te = Te (�rm)
2
(Gaf I )
Ua
f
Te = (Gaf I ) - �rm
f
Ra Ra
� Mieczysław RONKOWSKI 31
SILNIK PR
DU STAA
EGO
SILNIK PR
DU STAA
EGO
CHARAKTERYSTYKI RUCHOWE: STANY USTALONE
CHARAKTERYSTYKI RUCHOWE: STANY USTALONE
Ia = 0
Ia = 0
PR
DKOŚĆ K
TOWA IDEALNEGO BIEGU JAA
OWEGO
Ua
�rm0i =
(Gaf I )
f
�rm = 0
MOMENT ROZRUCHOWY
Ua
Ter = (Gaf I )
f
ra
� Mieczysław RONKOWSKI 32
16
SILNIK PR
DU STAA
EGO
SILNIK PR
DU STAA
EGO
STEROWANIE PR
DKOŚCI

STEROWANIE PR
DKOŚCI
OBROTOW

OBROTOW

SYMULOWANE W
SYMULOWANE W
PROGRAMIE
PROGRAMIE
PSPICE
PSPICE
� Mieczysław RONKOWSKI 33
SILNIK PR
DU STAA
EGO
SILNIK PR
DU STAA
EGO
STEROWANIE PR
DKOŚCI

STEROWANIE PR
DKOŚCI
OBROTOW

OBROTOW

SYMULOWANE W
SYMULOWANE W
PROGRAMIE
PROGRAMIE
PSPICE
PSPICE
� Mieczysław RONKOWSKI 34
17