1. Natężenie, Napięcie, Rezystancja, Konduktancja - wzory i jednostki.

Natężenie prądu - jest to stosunek ładunku elektrycznego przepływającego przez dowolny poprzeczny przekrój przewodnika do czasu jego przepływu.

i = dq / dt

Jeżeli to natężenie nie zmienia się w czasie to jest to prąd stały:

I = Q / t

Q - ładunek przepływający przez przewodnik [C]

t - czas przepływu ładunku [s]

I - natężenie prądu elektrycznego [A]

Amper - jest natężeniem prądu nie zmieniającego się w czasie, który płynąc w dwóch równoległych, prostoliniowych, nieskończenie długich przewodnikach o przekroju znikomo małym, umieszczonych w odległości 1 metra, wywołuje między tymi przewodnikami siłę 2 10^-7 N na każdy metr długości.

1 C = 1 A * 1 s; 1Ah = 3600 A s = 3600 C.

Napięcie elektryczne - określa stosunek pracy wykonanej przy przemieszczaniu ładunku q między dwoma punktami pola A i B do wartości przemieszczonego ładunku.

U = A / Q

Volt - napięcie między dwoma punktami A i B wynosi 1 volt jeżeli przeniesienie ładunku 1 Culomba od A do B wymaga pracy 1 dżula.

- jeżeli ładunki elektryczne pobierają energię ze źródła napięcia to napięcie źródłowe zwiemy siłą elektromotoryczną SEM,

- jeżeli ładunki elektryczne oddają energię to występujące napięcie zwiemy spadkiem napięcia.

Rezystancja - wszystkie ciała stanowią mniejszy lub większy opór przepływającemu przez nie prądowi.

R = ζ * ( l / s )

ζ - rezystywność (opór właściwy) materiału przewodu [Ωm] lub częściej [Ωmm²/m]

l - długość przewodu [m]

s - pole przekroju poprzecznego [m²] lub częściej [mm²]

Rezystancja przewodnika jest zależna od temperatury i rośnie wraz z jej wzrostem:

R = R₀ [ 1 + α (T - T₀) ]

R - rezystancja w temp. bezwzględnej T [Ω]

R₀ - rezystancja w temp. T₀ [Ω]

T₀ = 293 K (20⁰C)

α - współ. temperaturowy rezystancji [1/K]

W przypadku pół przewodników wzrost temp. prowadzi najczęściej do spadku ich rezystancji. Mówimy wtedy, że materiały te mają ujemny współczynnik temperaturowy rezystancji. Materiały te są znane jako ternistory. Niektóre czyste metale, związki metali a także ich stopy cechuje zanik rezystancji poniżej temperatury krytycznej jest to zjawisko nadprzewodnictwa.

Konduktancja (przewodność)

σ = 1 / R [S]; S - simens

1 S = 1/Ω

Konduktywność (przewodność właściwa)

γ = 1 / ζ [S/m]

Gęstość prądu - stosunek prądu przepływającego przez przekrój poprzeczny przewodnika do pola powierzchni tego przekroju.

J = I / s [A/m²] lub [A/mm²]

Potencjał elektryczny - jest to napięcie jakiegoś punktu względem punktu odniesienia (zwykle przyjmuje się potencjał ziemi, któremu przypisuje się potencjał równy 0).

Napięcie - różnica potencjałów: U=V_A-V_B

Praca i moc prądu elektrycznego

Praca - ładunek elektryczny q przepływający pod wpływem różnicy potencjałów (napięcia) wykonuje pracę:

A = Q * U [J]

1J = 1C * 1V = 1V * 1A * 1s

Moc - praca wykonana w jednostce czasu:

P = A / t = (Q*U) / t = U * I

1W = 1V * 1A

1kWh = 1000W * 3600s = 3,6 10⁶J

P = U * I = I² * R = U² / R

Energia elektryczna

A = P * t = I² * R * t = (U² * t) / R

2. I i II prawo Kirchoffa.

I. Prawo Kirchoffa (dotyczy bilansu prądów w węźle obwodu elektrycznego prądu stałego) W każdym węźle obwodu elektrycznego suma natężeń prądów wpływających do węzła równa się sumie natężeń prądów wypływających z węzła.

Σ I_k = 0

I₁+I₂+I₄-I₃-I₅=0

II. Prawo Kirchoffa (dotyczy bilansu napięć w oczku obwodu elektrycznego) W dowolnym oczku obwodu elektrycznego suma algebraiczna sił elektromotorycznych (napięć źródłowych) jest równa sumie algebraicznej spadków napięć na rezystancjach tego oczka.

Σ E_t = Σ R_k I_k

E₁-E₃+E₂=I₁R₁-I₄R₄-I₃R₃+I₂R₂

3.Rezystancja zastępcza dla szeregowego i równoległego połączenia rezystancji.

a) szeregowe:

Na podstawie II. prawa Kirchoffa:

U=I*R₁+I*R₂+...+I*R_n ; U=R*I;

R = R₁ + R₂ + ... + R_n = Σ R_k

b) równoległe:

Na podstawie I. prawa Kirchoffa:

I=I₁+I₂+...+I_n

Z prawa Ohma:

I₁=U/R₁, I₂=U/R₂, I_n=U/R_n.

U/R=U(1/R₁+1/R₂+...+1/R_n)

Połączenie równoważne gwiazda-trójkąt

gdy znane są rezystancje trójkąta:

gdy znane są rezystancje trójkąta:

gdy: R₁=R₂=R₃, to: R _trójkąta = 3R _gwiazdy

4. Metody rozwiązywania obwodów rozgałęzionych.

Metoda prądów gałęziowych MPG

Zastosowanie: dla obwodów z wieloma wymuszeniami

1. Skierowanie i nazwanie prądów płynących w gałę-ziach obwodu (tak indeksować prądy jak są indeksowane elementy gałęzi).

2. Nazwanie niezależnych węzłów i zapisanie dla nich równań wg I prawa Kirchhoffa:
, gdzie w - liczba niezależnych węzłów, g_o - liczba gałęzi zawierająca tylko źródło napięcia.

3. Nazwanie i zorientowanie niezależnych oczek i zapisanie dla nich równań wg II prawa Kirchhoffa:
, gdzie g - liczba gałęzi, g_∞ - liczba gałęzi zawierających źródło prądu, + pisze się, gdy kierunek prądu lub napięcia jest zgodny z przyjętym kierunkiem orientacji.

4. Wstawienie równań z I prawa Kirchhoffa do równań II prawa Kirchhoffa, aby otrzymać układ n równań z n niewiadomymi.

5. Obliczenie pozostałych prądów z równań wg I prawa Kirchhoffa.

Metoda prądów oczkowych MPO

Zastosowanie: dla obwodów z wieloma wymuszeniami; stanowi uproszczenie MPG (pomija się 1, 2, 4)

1. Zakłada się zwroty prądów oczkowych w oczkach obwodu.

2. Zgodnie z II prawem Kirchhoffa układa się równania dla poszczególnych oczek uwzględniając spadki napięć od wszystkich prądów oczkowych płynących przez gałęzie oczka. Otrzymuje się układ równań liniowych o liczbie równej liczbie prądów oczkowych (niewiadomymi są prądy oczkowe). Uzyskanie ujemnej wartości prądu wskazuje, że rzeczywisty zwrot prądu jest przeciwny od założonego. Prąd gałęziowy jest równy sumie algebraicznej prądów oczkowych płynących przez tą gałąź.

Przykład

I oczko

II oczko

III oczko

Niewiadome: I_I, I_II, I_III

5. Pojemność zastępcza dla szeregowego i równoległego połączenia kondensatorów.

Połączenie równoległe kondensatora

Stosuje się, gdy pojemność pojedynczego kondensatora jest za mała w stosunku do wymaganej.

Połączenie szeregowe kondensatora

Pojemność zastępcza kondensatorów połączonych szeregowo jest mniejsza od najmniejszej z pojemności składowych.

Z II prawa Kirchhoffa:

6. Wielkości opisujące pole magnetyczne. Strumień i indukcja magnetyczna, natężenie pola magnetycznego, przenikalność magnetyczna - wzory i jednostki.

Strumień magnetyczny Φ - suma wszystkich linii pola magnetycznego przechodzących przez określony przekrój. (Jest to wielkość skalarna)

1Wb (weber) = 1V⋅s

Indukcja magnetyczna B - gęstość strumienia magnetycznego - liczba linii pola przypadająca na jednostkę pola powierzchni. (Wielkość wektorową)

W przypadku równomiernego pola magnetycznego - ten sam zwrot i wartość pola w każdym miejscu obszaru

Przenikalność magnetyczna

μ - przenikalność magnetyczna bezwzględna środowiska,

μ_o - przenikalność magnetyczna próżni - stała magnetyczna,

μ_r - przenikalność magnetyczna względna środowiska

- przewodnik kołowy

Natężenie pola magnetycznego H - zależy od konfiguracji obwodów elektrycznych i wartości płynących w nich prądów, a nie zależy od właściwości środowiska. (Wielkość wektorowa)

7. Magnetyzm materiałów.

1. Jakie rozróżniamy ciała magnetyczne:

Niektóre materiały umieszczone w zewnętrznym polu magnetycznym ulegają namagnesowaniu (wytwarzają własne pole magnetyczne) stopień tej magnetyzacji jako cecha materiałowa powoduje, że rozróżniamy:

• ciała diamagnetyczne (μ_r<1) np.Cu,Ag,Au,Si,P, wszystkie gazy szlachetne, grafit, powietrze, benzen. (własne pole magnetyczne przeciwne do pola zewnętrznego)

• ciała paramagnetyczne (μ_r>1) np.Al.,Pt,O, powietrze. (własne pole magnetyczne zgodne z polem zewnętrznym)

Dla powyższych ciał μ_r nie zależy od H =>B =f(H)→ linia prosta

• ciała ferromagnetyczne (μ_r>>1) np. Fe,Co,Ni

μ_r zależy od H B=f(H) )→ charakterystyka magnesowania

2. 
   przebiegi B=f(H) i μ=f(H) dla ferromagnety.

c) natężenie koercji

Przy zwiększaniu prądu J krzywa indukcji B w funkcji natężenia B=f(H) przechodzi w stan nasycenia. Następnie przy zmniejszaniu prądu w cewce do 0 (H=0,J=0) indukcja magnetyczna przyjmuje pewną wartość B_r (indukcja szczątkowa) -magnetyzm szczątkowy. Wzrost natężenia pola magnetycznego o zwrocie przeciwnym (-H) powoduje stopniowe znoszenie magnetyzmu szczątkowego. Natężenie pola magnetycznego H_c znoszące całkowicie magnetyzm szczątkowy nazywamy natężeniem koercji (natężenie powściągające). Przy wielokrotnym przemagnesowaniu próbki w granicach ±H uzyskuje się krzywą zamkniętą zwaną pętlą histerezy.

8. Wartość średnia i skuteczna prądu sinusoidalnego - definicja. i wartość

Wartość średnia - jest to zastępcza wartość prądu stałego, który w czasie równym połowie okresu przenosi taki sam ładunek elektryczny jak prąd sinusoidalny.

Pole zakreskowane - ładunek przenoszony

Podobnie jest dla napięcia:

Wartość skuteczna - jest to zastępcza równoważna wartość prądu stałego, który na rezystancji R w ciągu okresu T ma wydzielić taką samą ilość energii w postaci ciepła jak prąd sinusoidalny w tym samym okresie.

Podobnie napięcie:

9. Jakie rozróżniamy moce w obwodzie prądu zmiennego.

Moc chwilowa p=u*i

Zakładamy u=Umsinωt (faza początkowa φ=0)

i=Imsin(ωt- φ) (prąd opóźnia się względem napięcia o φ)

Moc chwilowa ma dwie składowe: stała niezależną od czasu i zmienną o częstotliwości 2f. Moc chwilowa zmienia się sinusoidalnie z częstotliwością 2f wokół wartości stałej w czasie Uicosφ. Energia pobrana przez odbiornik przy przepływie prądu sinusoidalnego odpowiada polu powierzchni ograniczonej przebiegiem krzywej p i osi czsau.

Energia ta obliczona za okres T i podzielona przez okres T daje średnią moc chwilową za okres zwaną mocą czynną.

moc czynna

moc bierna

moc pozorna (wypadkowa)

trójkąt mocy

cosφ=P/S, tgφ=Q/P

Moc czynna w elementach pobierających energię jest zawsze dodatnia , moc bierną przyjmuje się: moc bierna indukcyjna jest dodatnia (cewka), moc pojemnościowa jest ujemna (kondensator)

Energia czynna A_cz=Pt

Energia bierna A_b=Qt

10. Przebiegi prądu i napięcia sinusoidalnego dla obwodu zawierającego:

a) idealny rezystor

Rezystor idealny - element, który przy przepływie prądu ma jedynie właściwość zmiany energii elektrycznej na ciepło.

z prawa Ohma:

,

P- moc czynna, Q- moc pozorna

b) idealna cewka

,

postać zespolona:

moc bierna:

moc czynna:

oporność indukcyjna:

susceptancja indukcyjna:

c) kondensator idealny

,

susceptancja pojemnościowa (przewodność bierna pojemnościowa):

postać zespolona:

11. Szeregowe połączenie elementów R,L,C - wykres wektorowy napięć, wzór na impedancję

,

impedancja obwodu:

Z szeregowym połączeniem elementów R,L,C związany jest rezonans napięć. Występuje on, gdy napięcia na reaktancji są sobie równe.

częstotliwość rezonansowa:

W przypadku gdy X_L = X_C >> R, to bezwzględne wartości napięć U_L = U_C są znacznie większe od napięcia zasilającego U. Mogą być one niebezpieczne dla instalacji elektrycznych.

12. Maszyny synchroniczne - zasada działania , charakterystyki, wady , zalety.

Model prądnicy synchronicznej trójfazowej

Obwód trójfazowy zawiera trzy wzajemnie sprzężone źródła napięcia sinusoidalnego mające tę samą częstotliwość, lecz przesunięte względem siebie w fazie o kąt 120°. Napięcie trójfazowe wytwarza się w prądnicach trójfazowych.

Zasada działania:

Stały strumień magnetyczny wytworzony przez magneśnice (elektromagnes- wirnik) wiruje z prędkością
. Uzwojenie wirnika zasilane w zbudnicy (mała prądnica prądu stałego). W stojanie umieszcza się trzy uzwojenia przesunięte względem siebie o kąt 120° ( uzwojenie fazy ABC). Strumień magnetyczny wirując przecina uzwojenia stojana indukując w nich zgodnie z prawem indukcji elektromagnetycznej siły elektromotoryczne.

W maszynach synchronicznych uzwojenie wzbudzające pole magnetyczne umieszczone jest w wirniku a uzwojenie, w którym indukuje się siła elektromotoryczna (uzwojenie twornika),w stojanie.

Moc doprowadzona do uzwojenia wzbudzenia stanowi tylko kilka procent mocy odprowadzonej lub doprowadzonej do uzwojenia twornika.

- prędkość kątowa wirnika:

- predkość obrotowa wirnika:

f- częstotliwość [Hz]

P- liczba par biegunów

Podział maszyn synchronicznych:

f=50 Hz, P=1, n=3000 obr/min

- maszyny synchroniczne z wirnikiem cylindrycznym ( z utajonymi biegunami) - wysokoobrotowe.

- maszyny synchroniczne z biegunami jawnymi - wolnoobrotowe

Charakterystyki zewnętrzne :

Wzrost prądu obciążenia o charakterze rezystancyjnym i rezystancyjno- indukcyjnym powoduje, że prąd twornika wywołuje osłabienie pola magnetycznego wzbudzającego , a wzrost prądu o charakterze rezystancyjno- pojemnościowym(RC) powoduje demagnesujące działanie prądów twornika (wzrost napięcia).

Charakterystyki regulacyjne:

Przy wzroście obciążenia można utrzymać stałe napięcie poprzez wzrost prądu wzbudzenia.

Prądnica synchroniczna jest maszyną odwracalną tzn. może pracować jako silnik

Charakterystyka mechaniczna silnika synchronicznego:

Zalety silników synchronicznych:

- stała niezależna od obciążenia prędkość obrotowa

- duży współczynnik mocy i możliwość kompensacji mocy biernej

Wady silników synchronicznych:

- brak momentu rozruchowego,

- bardziej skomplikowana budowa niż silników indukcyjnych,

- zatrzymywanie przy przeciążeniu

Silniki synchroniczne znalazły zastosowanie tam, gdzie jest wymagana duża moc i mała częstość rozruchu. Prądnice synchroniczne są w zasadzie jedynymi źródłami energii elektrycznej w systemie elektroenergetycznym ( największe mają moc S=1000 MVA)

13. Maszyny indukcyjne (asynchroniczne).

Maszyna indukcyjna posiada uzwojenie pierwotne umieszczone w stojanie połączone z siecią i uzwojeniem wtórnym wirnika (nie używa się pojęcia uzwojenie twornika, gdyż siły elektromotoryczne tworzą się zarówno w stojanie i wirniku).

Maszyny indukcyjne są maszynami indukcyjnymi (prądnica silnik) lecz najczęściej wykorzystywane jako silniki.

Silniki indukcyjne stanowią najliczniejszą grupę maszyn elektrycznych (najczęściej jako trójfazowe, rzadziej jako jednofazowe i dwufazowe.

Zasada działania:

Stojan maszyny indukcyjnej trójfazowej jest tak zbudowany jak maszyny synchronicznej. Uzwojenia stojana wytwarzają wirujące pole magnetyczne. W uzwojeniu wirnika symbolizowanym przez ruchomy zwarty zwój (ramkę) indukują się siły elektromagnetyczne.

B - wartość indukcji magnetycznej,

L - dług pręta (boku ramki równoległego do osi obrotu),

v - względna prędkość pręta ramki pola magnetycznego, a więc różniąca się zwrotem,

Siła elektromotoryczna działająca na każdy z prętów

Siły działające na każdy z prętów tworzą moment elektromechaniczny

Prędkość obrotowa wirnika jest zawsze mniejsza od prędkości obrotowej wirowania pola (n<np). Wirnik obraca się z pewnym poślizgiem:

p -liczba par biegunów,

poślizg -

n_p - prędkość wirowania pola

n - prędkość wirnika

Przy obciążeniu znamionowym:

• dla silników o mocy rzędu kilku kilowatów S_n=0.04÷0.05

• dla silników o mocy kilkudziesięciu kilowatów S_n=0.02÷0.03

• dla silnika zahamowanego S=1 (n=0)

Rozróżniamy 2 typy silników:

a). Silnik pierścieniowy

rdzeń wirnika wykonany z pakietu blach, wzajemnie odizolowanych od siebie, w kształcie walca, równolegle do osi w wyciętych żłobach umieszczone są uzwojenia trójfazowe połączone w gwiazdę. Końce cewek z uzwojenia są połączone są z trzema pierścieniami ślizgowymi umieszczonymi na wale i odizolowanymi elektrycznie od siebie i wału.

b). Silnik klatkowy

w żłobach wirnika umieszczone są pręty uzwojenia zwarte pierścieniami czołowymi (tworzą klatkę). Pręty i pierścienie klatki są na ogół izolowanie od rdzenia.

Charakterystyka mechanizmu silnika indukcyjnego.

I - zakres pracy silnikowej. Moment elektromagnetyczny silnika zgodny z kierunkiem wirowania.

II - zakres hamowania przeciwwłączeniem (przeciwprądem) wirnik obraca się przeciwnie do kierunku wirowania pola magnetycznego (bez względu na to co wywarło)

- moment elektromagnetyczny jest momentem hamującym,

IV - zakres pracy prądnicowej (hamowanie odzyskowe). Gdy silnikowi dostarcza się moment zgodny z momentem elktromagnetycznym wytwarzanym przez silnik. Po przekroczeniu np. moment elektromagnetyczny wytwarzany przez silnik staje się momentem hamującym.

- cz. niestabilna charakterystyki,

- cz. stabilna charakterystyki,

M_n - moment znamionowy (n_n, S_n),

M_k - moment krytyczny (n_k, S_k),

M_r - moment rozruchowy (0, 1),

Przeciążalność

p_n - moc znamionowa z tabliczki

n_n - prędkość znamionowa [obr/min]

wprost proporcjonalny do napięcia zasilającego

Dowolny moment charakterystyki obliczamy z wzoru:

W silniku pierścieniowym istnieje możliwość włączenia dodatkowej rezystancji w obwód wirnika:

cosφ wzrasta od 0.1÷0.2 do 0.8÷0.9

Dla p_n cosφ =0.7 (1 kW)

=0.9 (100 kW)

Moc elektryczna doprowadzona do stojana:

Moc użyteczna na wale silnika:

Straty:

Podział strat:

• straty w uzwojeniach stojana i wirnika są proporcjonalne do kwadratu prądu (dla obciążenia znamionowego (5-15%)P_n

• straty histerezowe i wiroprądowe w stojanie (2-5%)P_n nie zależą od obciążenia (w wirniku pomijalnie małe)

• straty mechaniczne wynikłe z tarcia w łożyskach i napędu wentylatora, nie zależą od obciążenia (1-2%) P_n

Uruchamianie silników indukcyjnych klatkowych.

Silniki do 3kW uruchamiane są bezpośrednio przez włączenie do sieci. Gdy mają powyżej 3kW w celu ograniczenia prądu rozruchowego uzyskuje się przez obniżenie napięcia zasilającego. Realizuje się to przez:

• zastosowanie przełącznika gniazda, trójkąt,

• zastosowanie autotransformatora retroskopowego,

• włączenie szeregowo z uzwojeniem stojanu na czas rozruchu rezystancji lub reaktancji,

Rodzaje klatek w silniku indukcyjnym:

1. wirnik z klatką zwykłą,

2. wirnik dwuklatkowy,

3. wirnik głębokożłobkowy,

Regulacja obrotów:

Zmiana prędkości obrotowej odbywa się przez zmianę:

• częstotliwości f napięcia zasilania z przemienników częstotliwości tak by
  = const

• liczby par biegunów p, silniki wielobiegunowe (2 niezależne uzwojenia),

• poślizgu wirnika (zmiana napięcia zasilania lubrezystancja dodatkowa w obwodzie wirnika - silniki pierścieniowe)

[obr/min]

M~

Zalety:

• prosta konstrukcja (głównie klatkowe)

• duża niezawodność,

• niskie ceny produkcji i eksploatacji,

• niewielka zmienność prędkości przy dużych zmianach obciążenia

• duża przeciążalność

• prosty i łatwy do automatyzacji rozruch

Wady:

• duży prąd rozruchowy (klatkowe)

• mały cosφ i sprawność n przy małym obciążeniu,

• duży wpływ wahań napięcia na moment elektromagnetyczny

• trudna regulacja prędkości obrotowej,

14. Transformator.

Jest to urządzenie elektromagnetyczne służące do przetwożenia energii prądu zmiennego o pewnym napięciu na energię prądu zmiennego o innym napięciu. Transformator zbudowany jest z rdzenia (z materiału ferromagnetycznego) i umieszczonych na nim uzwojeń: pierwotnego (doprowadza energię) i wtórnego (odprowadza energię).

Rozróżnia się transformatory

- dwuzwojeniowe,

- wielozwojeniowe,

- jednozwojeniowe,

- autotransformatory,

Ф

v - przekładnia transformatora (wyznaczana w stanie jałowym)

Straty dzielimy na:

- straty w rdzeniu

k_n - współczynniki zależny od rodzaju materiału ferromagnetycznego rdzenia,

k_w - współczynnik analogiczny do k_n,

d - grubość blach,

ρ - rezystancja blach,

- straty w uzwojeniach,

R₁, R₂ - rezystancje uzwojeń,

I₂, I₂ - prądy w uzwojeniach,

Napięcie zwarcia:

Jest to napięcie jakie należy przyłożyć do zacisków uzwojenia pierwotnego ażeby w zwartym uzwojeniu wtórnym popłynął prąd znamionowy.

(4.5-10%)

Tabliczka znamionowa transformatora zawiera:

US_n - max pozorna [VA, kVA]

ΔP_cn - straty w miedzi

U_z - napięcie zwarcia

ΔP_o ≈ ΔP_re - straty mocy jałowej,

I₀ - prąd stanu jałowego [A, %]

15.Maszyny prądu stałego:

Maszyna prądu stałego składa się ze stojana i wirnika. W jednej z tych części (stojanie) wytwarzany jest strumień - magneśnica a twornikiem jest wirnik. Stojan składa się z kadłuba, biegunów głównych zakończonych nabiegunikami cewki uzwojenia wzbudzającego i biegunów komutacyjnych.

Wirnik (twornik) rdzeń w postaci walca ząbkami, w których znajdują się uzwojenia komutator (zamiana prądu zmiennego na prąd jednokierunkowy), szczotki.

Przebieg siły elektromotorycznej indukowanej w uzwojeniu twornika:

1. oddziaływanie twornika:

Prąd obciążenia płynący w tworniku maszyny wytwarza własne pole magnetyczne skierowane przeciwnie do pola głównego. W wyniku tego strefa neutralna w której powinny być szczotki ulega przemieszczeniu.

Uzwojenie	Początek	Koniec
Twornika	A1	A2
Komutacyjne	B1	B2
Kompensacyjne	C1	C2
Wzbudzenie: -szeregowe -bocznikowe -obce	D1 E1 F1	D2 E2 F2

W jednym uzwojeniu twornika indukuje się SEM o wartości: e = 2 B l v

B - indukcja magnetyczna,

l - dł. zwoju (uzwojenia) znajdującego się w polu mag.

v - prędkość uzwojenia.

W celu otrzymania równomiernego przebiegu czasowego SEM wykonuje się większą liczbę cewek połączonych szeregowo a każda połączona jest z jednym wycinkiem komutatora (większa liczba wycinków komutatora).

Wartość SEM indukowanej w tworniku:

E = c Φ n

c - stała zależna od konstrukcji maszyny.

Jeżeli do maszyny podłączyć odbiornik to w obwodzie popłynie prąd I_e. Napięcie na zaciskach twornika jest mniejsze od SEM o spadek napięcia U=E-I_tR_t.Przy pracy silnikowej w uzwojeniu twornika płynie prąd I_t. Na prostoliniowy przewód o długości l przez który płynie prąd umieszczony w polu magnetycznym działa siła elektromotoryczna: F=B I_t l.

Działanie wielu takich sił wytwarza moment elektromagnetyczny:

M = k ΦI_t

k - stała konstrukcyjna maszyny.

Napięcie w tworniku maszyny:

U = E + I_t R_t

U - napięcie zasilające

E - SEM indukowana w uzwojeniu twornika

15.

4. charakterystyki zewnętrzne dla prądnic

U=f(J) - zależność napięcia na zaciskach od prądu obciążenia

• prądnica obcowzbudna

• prądnica bocznikowa

• prądnica szeregowo - bocznikowa

Obniżenie napięcia wynika ze spadku na rezystancji twornika.

5. charakterystyki mechaniczne przy zmiennej R,Φ,U

• charakterystyka neutralna

• przy dodatkowej rezystancji w obwodzie twornika

• przy zmniejszaniu strumienia Φ pola głównego

• przy zmniejszaniu napięcia U

---