1. Maszyną obcowzbudną nazywamy taką maszynę ,w której uzwojenie wzbudzające jest zasilane z oddzielnego źródła (innego niż uzwojenie twornika

W zależności od sposobu połączenia uzwojenia wzbudzającego i uzwojenia twornika ,rozróżnia się maszyny samowzbudne : Bocznikowe uzwojenie wzbudzające jest połączone równolegle (zbocznikowane ) z uzwojeniem twornika ; Szeregowe w których uzwojenie wzbudzające jest połączone szeregowo z uzwojeniem twornika .

2 SILNIK BOCZNIKOWY

    Na rysunku przedstawiony jest układ połączeń rezystorów (oporów) rozruchowych z silnikiem bocznikowym:

5 Prąd twornika:

 

Prąd rozruchu silnika:

8 Maszyny komutatorowe prądu przemiennego

Silniki komutatorowe prądu przemiennego dzielą się na:

a) silniki szeregowe jednofazowe małej mocy i dużej mocy oraz trójfazowe,

b) silniki bocznikowe jednofazowe i trójfazowe,

c) silniki jednofazowe repulsyjne

Silnik szeregowy może być, jako jedyny silnik prądu stałego, zasilany również prądem przemiennym. Silniki takie zwane są teżsilnikami uniwersalnymi. Możliwość ich różnego zasilania wynika z faktu, że kierunek wirowania wirnika nie zależy od biegunowości przyłożonego napięcia. W przypadku, gdy silnik ma być zasilany prądem stałym stojan wykonywany jest z litego materiału. Natomiast przy zasilaniu prądem przemiennym wykonuje się go z pakietu izolowanych blach zmniejszając straty energii powstałe na skutek prądów wirowych.

9

Silniki mogą również pracować przy zasilaniu prądem stałym. W tym przypadku rozwijany moment obrotowy jest większy od średniego momentu powstającego przy zasilaniu prądem przemiennym.

6,7

 Regulacja prędkości obrotowej - za pomocą napięcia w obwodzie twornika, prądu w uzwojeniach wzbudzających strumień główny, rezystancji w obwodzie twornika (dla silników małej mocy). Prędkość obrotowa silnika prądu stałego z dodatkową rezystancją w obwodzie twornika R_r  jest wyrażona wzorem:

 

Wynika stąd, że prędkość obrotową silnika prądu stałego można regulować przez zmianę:

- napięcie zasilania twornika U,

- rezystancji w obwodzie twornika R_r oraz

- strumienia Φ.

 

 

 

Rys. 13 Nastawianie prędkości obrotowej silnika prądu stałego

Oznaczenia: M - moment obrotowy, P - moc, U_a - napięcie twornika,

I_a - prąd twornika, Φ - strumień magnetyczny główny

 

      Sposób regulacji prędkości obrotowej silnika prądu stałego dobiera się w należności od wymagań układu napędowego. Z tego względu rozróżnia się trzy rodzaje nastawiania lub regulacji prędkości obrotowej:

I.  gdy regulacja następuje od obrotów minimalnych   n_min do n_N, za pomocą napięcia lub rezystancji

    w obwodzie twornika przy stałym elektromagnetycznym momencie obrotowym,

II. gdy regulacja następuje od obrotów znamionowych n_N do n_I  za pomocą zmniejszania strumienia

   magnetycznego przy stałej mocy znamionowej. Prędkość obrotowa n_I> n_N,

III. gdy regulacja następuje od prędkości obrotowej  n_I  do  n max za pomocą zmniejszania strumienia

    Φ przy jednoczesnym zmniejszaniu prądu twornika. W celu osiągnięcia większej prędkości

    obrotowej od znamionowej przy napięciu U_N i rezystancji zewnętrznej w obwodzie twornika R_r = 0

    należy strumień magnetyczny zmniejszyć według wzoru:

 

  

 

Zmniejszenie strumienia magnetycznego uzyskuje się:

- w silniku obcowzbudnym - przez obniżenie napięcia wzbudzenia.

Maszyny indukcyjne

1. Jakie zjawiska prowadzą do wytworzenia momentu obrotowego maszyny indukcyjnej?

Przemienny prąd w symetrycznym trójfazowym uzwojeniu stojana powoduje powstanie zmiennego pola magnetycznego dla każdej z faz w taki sposób, że wypadkowe pole jest polem wirującym. Pole to w wyniku indukcji elektromagnetycznej (stąd inna nazwa silnik indukcyjny) powoduje powstanie SEM w uzwojeniach wirnika, pod wpływem której płynie przez uzwojenia wirnika prąd elektryczny. Oddziaływanie pól magnetycznych stojana i wirnika wywołuje powstanie momentu elektromagnetycznego i ruch.

2. Jak w typowej maszynie indukcyjnej wytwarzany moment obrotowy zmienia się w zależności od prędkości wirowania?

W typowej maszynie indukcyjnej w stanie pracy stabilnej tj.

Dla prędkości ns>n>nk moment obrotowy zwiększy się gdy prędkość maleje a zmniejsza się gdy pręd. rośnie.

W zakresie nk>n>0 moment maleje wraz z prędkością i silnik może ulec zahamowaniu .

Dla nk>n>0 moment z jakichkolwiek przyczyn wzrośnie to prędkość też wzrośnie i silnik przejdzie do stanu pracy stabilnej.

3.Co w maszynie indukcyjnej nazywamy prędkością synchroniczną i od jakich wielkości zależy jej wartości?

Prędkość synchr. jest to prędkość z jaką wiruje pole magnet.. Powstaje w wyniku zasilania stojana maszyny nap. sieciowym. Prędkość ta zależy od częstotliwości f nap. zasil. i liczby par biegunów n_S= 60f / p lub ωs = 2πf / p

4. Poślizg maszyny indukcyjnej.

Poślizg jest to stosunek prędkości synchronicznej względem prędkości wirnika do prędkości synchronicznej

s_n = (ωs - ωn) / ωs = (n_s – n_n. ) / n_s ωs , n_s – pręd. synch. ωn , n_n. –prędkość wirowania wirnika

5. Poślizg krytyczny maszyny indukcyjnej.

Poślizg krytyczny jest to poślizg przy którym maszyna jest w stanie wytworzyć największy moment Mk (krytyczny) . Jak wynika z poniższego wzoru poślizg ten zależy od przeciążalności czyli stosunku λ = Mk / Mn

i od poślizgu synch.- Sn S k = Sn ( λ +√ λ² – 1 )

6. Jakie zjawiska powstają podczas rozruchu silnika indukcyjnego ?

Głównym zjawiskiem powstającym przy rozruchu silnika indukcyjnego jest pobieranie z sieci dużego prądu (rozruchowego) który jest kilkakrotnie większy od In silnika.

7. Opisać możliwości zmniejszania wartości prądu rozruchowego silnika indukcyjnego oraz ich wpływ na wartość momentu rozruchowego silnika

Aby ograniczyć prąd stosuje się różne metody :

1 przez zastosowanie opornika rozruchowego (silnik pierścieniowy) ,

2 przez zmianę częstotliwości ( reg. pręd. wirowania pola magnet.),

3 stosowanie przełącznika gwiazda-trójkąt (przy gwieździe moment i prąd są 3-razy mniejsze niż przy rozruchu bezpośrednim). (przy gwieździe moment i prąd są 3-razy mniejsze niż przy rozruchu bezpośrednim).

8. Cel stosowania przełącznika gwiazda-trójkąt.

Na czas rozruchu silnika klatkowego uzwojenie stojana za pomocą przełącznika jest połączone w gwiazdę. Dzięki temu prąd początkowy fazowy oraz napięcie fazowej jest √3 razy mniejsze, moment początkowy jest 3-krotnie mniejszy, , a prąd początkowy przewodowy przy połączeniu w gwiazdę jest 3-krotnie mniejszy niż przy połączeniu w trójkąt. W chwili, gdy ustali się prędkość obrotowa wirnika, przełącznik należy przełączyć w położenie, przy którym uzwojenie stojana zostanie połączone w trójkąt.

9. Jakie znaczenie ma zwiększanie rezystancji wirnika przez dołączanie dodatkowych oporów w silnikach pierścieniowych?

Dodatkowe oporniki włączone w obwód wirnika stosuje się w celu ograniczenia prądu rozruchowego silnika pierścieniowego. Sposób ten pozwala uzyskać maksymalny moment rozruchowy przy stosunkowo niewielkim prądzie rozruchowym

10. Jak należy regulować napięcie zasilania silnika indukcyjnego podczas częstotliwościowej regulacji jego prędkości wirowania?

Przez zmianę częstotliwości zasilania f₁, regulujemy prędkość wirowania pola magnetycznego ,a w konsekwencji prędkości wirowania wirnika W większości przypadków jest pożądane zachowanie stałej wartości strumienia, dlatego regulując częstotliwości należy tak zmieniać wartość napięcia zasilającego, aby U1 / f1 = const .

11. Co nazywamy napięciem znamionowym wirnika w silniku pierścieniowym?

Napięcie znamionowe jest to maksymalne napięcie prądu elektrycznego jakie może być podane w sposób trwały na element lub urządzenie.

12. Jak na podstawie prędkości znamionowej silnika indukcyjnego określa się jego prędkość synchroniczną?

Określa się ja pamiętając że prędkość synchroniczna n_s jest zawsze większa od prędkości znamionowej n_N (n_s > n_N)

13. Jak zmienia się sprawność silnika indukcyjnego od obciążenia?

Maksimum sprawności jest wówczas gdy straty zmienne (obciążeniowe) są równe stratom stałym, czyli jałowym P_obc= P_o Silniki indukcyjne pracują przeważnie obciążone mocą mniejsza od znamionowej powinny być więc tak zbudowane aby sprawność max wykazywały przy obciążeniu mniejszym niż znamionowe. Silnik powinien pracować z możliwie duża sprawnością w jak najszerszym zakresie zmienności obciążenia.( η _max przy mocy P ≈ 0,8P_N )