1.OMÓWIĆ ZAŁOŻENIA FIZYCZNE DLA SFORMUŁOWANIA DYNAMICZNEGO MODELU OBWODOWEGO MASZYNY ELEKTRYCZNEJ:

• ZASADA MINIMALNEJ PRACY...

• INTERAKCJA DWÓCH PRZEPŁYWÓW....

• TYPY MASZYN ELEKTRYCZNYCH RÓŻNIĄ....

ZAŁOŻENIA FIZYCZNE FORMUŁOWANIA MODELU MASZYNY ELEKTRYCZNEJ:

• ZASADA MINIMALNEJ PRACY-SKŁONNOŚĆ ZWIĘKSZANIA CAŁKOWITEGO STRUMIENIA MAGNETYCZNEGO SPRZĘŻONEGO Z UKŁADEM-TENDENCJA DO MAGAZYNOWANIA MAKSYMALNEJ ENERGII W UKŁADZIE

RYS. 1. PODSTAWOWE UKŁADY GENERACJI MOMENTU OBROTOWEGO: a)maszyna synchroniczna wydatnobiegunowa; b)m. prądu stałego; d)m. indukcyjna.

• INTERAKCJA DWÓCH PRZEPŁYWÓW (PÓL) NIERUCHOMYCH WZGLĘDEM SIEBIE W PRZESTRZENI DLA USTALONEGO STANU PRACY

• POSZCZEGÓLNE TYPY MASZYN RÓŻNIĄ SIĘ MIĘDZY SOBĄ TYLKO SPOSOBEM STEROWANIA POŁOŻENIEM PRZEPŁYWÓW (PÓL)

2. SFORMUŁOWAĆ PODSTAWOWE PRAWO STEROWANIA MASZYN ELEKTRYCZNYCH NARYSOWAĆ UKŁADY PRZEPŁYWÓW STOJANA Fs I WIRNIKA Fr DLA NASTĘPUJĄCYCH MASZYN:

• PRĄDU STAŁEGO

• SYNCHRONICZNEJ

• INDUKCYJNEJ (ASYNCHRONICZNEJ)

Dwa pola są nieruchome względem siebie, wytwarzają max. moment.

T_eśr≠0

RYS. 1. UKŁADY PRZEPŁYWÓW STOJANA Fs I WIRNIKA Fr :

a) maszyna prądu stałego; b) maszyna synchroniczna; c) odwrócona maszyna synchroniczna; d) maszyna indukcyjna (asynchroniczna)

3. NARYSOWAĆ ELEMENTARNE UKŁADY GENERACJI NIERUCHOMEGO POLA WIRNIKA OPISAĆ DZIAŁANIE ELEMENTARNEGO REGULATORA POŁOŻENIA POLA WIRNIKA.

Komutator-elementarny regulator położenia pola wirnika.

RYS. 1. MODEL ELEMENTARNEGO ELEKTROMECHNICZNEGO REGULATORA POŁOŻENIA POLA WIRNIKA

Działanie komutatora:

Niezależnie od tego czy pod biegunem N (górnym) znajduje się bok a` zwoju wirnika (rys.a)), czy bok a, szczotka A przylegająca do wycinka a` komutatora , drugi raz do wycinka a jest zawsze dodatnia (+) i dlatego, mimo ciągłej zmiany biegunowości napięcia w zwoju, a także zmiany zwrotu prądu w zwoju, biegunowości zacisków A i B jest stała, zatem prąd płynący w obwodzie zewnętrznym ma stały zwrot. Szczotka A „sonduje” miejsce pod biegunem N (górnym), szczotka B „sonduje” miejsce pod biegunem S.

4. NARYSOWAĆ ELEMENTARNE UKŁADY GENERACJI WIRUJĄCEGO POLA STOJANA OPISAĆ DZIAŁANIE DWUFAZOWGO REGULATORA POŁOŻENIA POLA STOJANA.

Prędkość pola jest równa pulsacji prądu (w maszynie indukcyjnej i synchronicznej).

RYS. 1. MODEL ELEKTROMAGNETYCZNEGO REGULATORA POŁOŻENIA POLA STOJANA

5. WZORCOWE (IDEALNE) SPRZĘŻENIE TRANSFORMATOROWE: OPISAĆ JEGO MODEL FIZYCZNY I DYNAMICZNY SCHEMAT ZASTĘPCZY.

*SPRZĘŻENIE TRANSFORMATOROWE

Wspólnie magnesują rdzeń.

RYS. 1. MODEL FIZYCZNY SPRZĘŻENIA TRANSFORMATOROWEGO - TRANSFORMATOR JEDNOFAZOWY

RYS. 2. DYNAMICZNY SCHEMAT ZASTĘPCZY SPRZĘŻENIA TRANSFORMATOROWEGO

E_1m=(1/)*ω_e*λ_m=(1/)*2Π*f_e*z₁*Φ_m=4.44*f₁*z₁*Φ_m

*SPRZĘŻENIE TRANSFORMATOROWE (KOMENTARZ DO RYS. 1 ORAZ RYS. 2 )

(1)

(2)

(3) (4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

(10)

ZAMIANA ZMIENNYCH i LICZBY ZWOJÓW STRONY WTÓRNEJ

(11)

PRZEZWOJENIE UZWOJENIA STRONY WTÓRNEJ NA NOWĄ LICZBĘ ZWOJÓW
ALE
(12)

ZATEM
(13)
(14)

STĄD PO ZAMIANIE ZMIENNYCH RÓW. (5), (6) I (7) PRZYJMĄ POSTAĆ

(15)

(16)

RÓWNANIOM (15) I (16) ODPOWIADA SCHEMAT ZASTĘPCZY Z RYS. 2

*INDUKCYJNOŚCI ROZPROSZENIA I MAGNESOWANIA:

SKŁADOWE STRUMIENIA WZBUDZANEGO SMM F

INDUKCYJNOŚĆ ROZPROSZENIA Ll

INDUKCYJNOŚĆ MAGNESOWANIA Lm

RYS. 7A. DYNAMICZNY SCHEMAT ZASTĘPCZY SPRZĘŻENIA TRANSFORMATOROWEGOUKŁAD UZWOJEŃ JEDNOFAZOWYCH STOJANA I WIRNIKA

λ_as=L_ls*i_as+L_ms*(i_as+i`<sub>ar</sub>) λ`_ar=L`<sub>lr</sub>*i`_ar+L_ms*(i_as+i`_ar)

U_as=r_as*i_as+dλ_as/dt U`<sub>ar</sub>=r`_ar*i`<sub>ar</sub>+dλ`_ar/dt

RYS. 6. MODEL FIZYCZNY SPRZĘŻENIA TRANSFORMATOROWEGOUKŁAD UZWOJEŃ JEDNOFAZOWYCH STOJANA I WIRNIKA-ROZPŁYW STRUMIENI SKOJARZONYCH I ODPOWIADAJĄCE IM INDUKCYJNOŚCI

*SCHEMAT BLOKOWY

RYS. 7B. SCHEMAT BLOKOWY SPRZĘŻENIA TRANSFORMATOROWEGO

Schemat dotyczy SPS-bocznikowego.

6.WZORCOWE (IDEALNE) SPRZĘŻENIE ELEKTROMECHANICZNE: OPISAĆ JEGO MODEL FIZYCZNY I DYNAMICZNY SCHEMAT ZASTĘPCZY.

**WZORCOWE (IDEALNE) SPRZĘŻENIE ELEKTROMECHANICZNE:

Obwody ruchome - wytwarzają pole prostopadłe względem siebie.

Maszyny prądu stałego

RYS. 1. MODEL FIZYCZNY WZORCOWEGO SPRZĘŻENIA ELEKTROMECHANICZNEGO-MASZYNY PRĄDU STAŁEGO

RYS. 2. MODEL OBWODOWY WZORCOWEGO SPRZĘŻENIA ELEKTROMECHANICZNEGO (MASZYNY PRĄDU STAłEGO) W UKłADZIE OSI NATURALNYCH qd STOJANA I WIRNIKA

Uzwojenie jakby nieruchome.

*CIĄG LOGICZNY TRANSFORMACJI SYGNAŁÓW:

(1) (2)

(1) - zamiana sygnałów elektrycznych na mechaniczne

*RÓWNANIA MOMENTU ELEKTROMAGNETYCZNEGO I SEM ROTACJI:

Fizyka: Maszynowcy:

P - liczba biegunów ; G_af - indukcyjność rotacji

*DYNAMICZNY SCHEMAT ZASTĘPCZY WZORCOWEGO SPRZĘŻENIA

ELEKTROMECHANICZNEGO:

RYS. 3. DYNAMICZNY SCHEMAT ZASTĘPCZY WZORCOWEGO SPRZĘŻENIA ELEKTROMECHANICZNEGO (MASZYNY PRĄDU STAŁEGO)

*STAŁE CZASOWE WZORCOWEGO SPRZĘŻENIA ELEKTROMECHANICZNEGO

τ_f = L_ff / r_f

(1) - układ aperiodyczny;

(2) - najlepszy rozruch-najszybciej;

(3) - układ z oscylacjami.

*SCHEMATY BLOKOWE

RYS. 4. SCHEMAT BLOKOWY WZORCOWEGO SPRZĘŻENIA ELEKTROMECHANICZNEGO (MASZYNY PRĄDU STAŁEGO)

RYS. 5. DYNAMICZNY SCHEMAT ZASTĘPCZY WZORCOWEGO SPRZĘŻENIA ELEKTROMECHANICZNEGO (MASZYNY PRĄDU STAŁEGO) dla if = const

7. ZASADA DZIAŁANIA SILNIKA INDUKCYJNEGO:

• PODAĆ CIĄG LOGICZNY PRZYCZYNA SKUTEK

• WYKAZAĆ, ŻE DLA STANU USTALONEGO PRZEPŁYWY STOJANA
  I WIRNIKA
  SĄ NIERUCHOME WZGLĘDEM SIEBIE.

*ZASADA DZIAŁANIA SILNIKA INDUKCYJNEGO:

Ciąg logiczny przyczyna - skutek:

Interakcja pola w szczelinie oraz prądów uzwojeń wirnika

Prędkość kątowa wirnika względem pola w szczelinie maleje

a) WIRNIK NIERUCHOMY

RYS.2. MODEL OBWDOWY DWUFAZOWEGO SILNIKA INDUKCYJNEGO W OSIACH NATURALNYCH ab

b) WIRNIK RUCHOMY

RYS.3. MODEL OBWDOWY DWUFAZOWEGO SILNIKA INDUKCYJNEGO W OSIACH NATURALNYCH ab

OBSERWATOR NA WIRNIKU MIERZY

OBSERWATOR NA STOJANIE MIERZY

PRĘDKOŚĆ WŁASNA POLA PRĘDKOŚĆ UNOSZENIA POLA

ALE ORAZ

ZATEM

8.ZAŁOŻENIA TRANSFORMACJI KOMUTATOROWEJ: OPISAĆ PRZEKSZTAŁCENIE UZWOJENIA RUCHOMEGO (REALNEGO) WIRNIKA MASZYNY INDUKCYJNEJ W UZWOJENIE "JAKBY NIERUCHOME" (KOMUTATOROWE).

*ZAŁOŻENIE TRANSFORMACJI

(REALNEGO) = (KOMUTATOROWEGO)

Przesuwamy cewki by pokryły się osiami

RYS.4. TRANSFORMACJA UZWOJENIA WIRNIKA DO UKŁADU OSI NIERUCHOMYCH STOJANA abS

rzeczywiste: z kapelusza = prąd stojana:

RYS. 5. MODEL OBWODOWY DWUFAZOWEGO SILNIKA INDUKCYJNEGO W UKŁADZIE OSI NIERUCHOMYCH STOJANA abS

9. SCHEMAT ZASTĘPCZY SPRZĘŻENIA TRANSFORMATOROWEGO W MASZYNIE INDUKCYJNEJ: OPISAĆ SEM TRANSFORMACJI INDUKOWANĄ W UZWOJENIU WIRNIKA, NP. W OSI arS.

RYS.6. SEM TRANSFORMACJI W UZW. WIRNIKA W OSI ar^S

Powyższy schemat zastępczy odwzorowuje równanie powyższe

e'^s_tar = d(λ`^s_ar)/dt - nap. transformacji

RYS.7. SEM TRANSFORMACJI UZW. WIRNIKA W OSI br^S

e'^s_tbr = d(λ`^s_br)/dt - nap. transformacji

10.SCHEMAT ZASTĘPCZY SPRZĘŻENIA ELEKTROMECHANICZNEGO W MASZYNIE INDUKCYJNEJ: OPISAĆ SEM ROTACJI INDUKOWANĄ W UZWOJENIU WIRNIKA I GENEROWANY MOMENT ELEKTROMAGNETYCZNY (PODAĆ ICH ZWROTY, NP. W OSI arS).

RYS.8. SEM ROTACJI I ZWROT MOMENTU ELEKTROMAGNETYCZNEGO W OSI ar^S

Dopiero ruch powoduje, że pole przecinane jest przez cewki i wytwarzane jest SEM rotacji

RYS.9. SEM ROTACJI I ZWROT MOMENTU ELEKTROMAGNETYCZNEGO W OSI br^S

11. OPISAĆ METODĘ WYZNACZANIA MOMENTU ELEKTROMAGNETYCZNEGO GENEROWANEGO W MASZYNIE INDUKCYJNEJ, A NASTĘPNIE WYPROWADZIĆ OGÓLNE RÓWNANIA MOMENTU ELEKTROMAGNETYCZNEGO ORAZ DOKONAĆ ICH INTERPRETACJI FIZYCZNEJ.

MOC ELEKTRYCZNA PRZETWARZANA NA MOC MECHANICZNĄ

(1)

STĄD MOMENT ELEKTROMAGNETYCZNY

(2)

(3)

ZAPIS ILOCZYNEM WEKTOROWYM:

(4)

(5)

UWZGLĘDNIAJĄC ZALEŻNOŚCI NA STRUMIENIE SKOJARZONE Z WIRNIKIEM

(6) lub

(7)

Podstawiając (6) do (4) otrzymamy(8)

ale (9) zatem (10)

lub
(11)

Podstawiając (7) do (4) otrzymamy (12)

lub
(13)

uwzględniając (14) można zamienić w (10)

(15)

i następnie otrzymać(16)

lub (17)

---