Ch-ka stanu jałowego:

Ch-ka zwarcia:

Ch-ki zewnętrzne:

Ch-ki regulacji:

Krzywe `V': f=const, P=CONST

Praca samotna- gdy prądnica jest obciążona bezpośrednio odbiornikiem indywidualnym. O wielkości prądu płynącego w tworniku i kącie przesunięcia fazowego między prądem a napięciem decyduje rodzaj odbiornika. Częstotliwość napięcia zależy od prędkości obrotowej z jaką prądnica jest napędzana, a wartość tego napięcia zależy od prądu wzbudzenia i prędkości prądnicy. Dołączenie prądnicy małej mocy do sieci zasilanej większą liczbą prądnic dużych nie wywoła zmian napięcia i częstotliwości tej sieci. Mówimy wówczas o pracy rozpatrywanej prądnicy na sieć sztywną

BUDOWA- stojan w kształcie wydrożonego walca wykonanego z pakietu blach prądnicowych. Wewnątrz są rowki zwane żłobkami w których są umieszczone uzwojenia maszyny. Zęby między złobkami. Wirnik ma postać elektromagnesu (uzwojenie skupione) z biegunami jawnymi (prądnica jawnobiegunowa) lub utajonymi (prądnica cylindryczna). Jawnobiegunowa -maszyny wolnoobrotowe (duża liczba par biegunów). Cylindryczna ze względu na dużą wytrzymałość mechaniczną jest stosowana w wysokoobrotowych. Wtedy w stalowym wirniku walcowym wyfrezowane są żłobki, w których jest umieszczone uzwojenie wzbudzenia.

Wzbudzony prądem stałym, napędzony obcą maszyną wirnik wytwarza strumień magnetyczny który w uzwojeniach stojana (twornika) indukuje napięcie. Zwykle dobiera się kształt szczeliny powietrznej między stojanem a wirnikiem by indukcja w szczelinie miała przestrzenny rozkład sinusoidalny. Wówczas napięcie indukowane w trzech symetrycznie przesuniętych względem siebie uzwojeniach jest sinusoidalnie zmienne w czasie i tworzy układ 3fazowy. Gdy prącie obciąży się w uzwojeniach twornika popłynie prąd który wytworzy własne pole magnetyczne.

Ch-ka stanu jałowego- wskutek histerezy magnetycznej obwodu magn przy zmniejszaniu prądu wzbudzenia ch-ka przebiega wyżej. Linia przerywana to średni przebieg ch-ki stanu jałowego.

Ch-ka zwarcia 3-fazowego- ponieważ napiecie indukowane i reaktancja maszyny są liniowe zależne od prędkości prąd zwarcia jako iloraz tych dwóch wielkości nie zmienia się w szerokim zakresie zmian prędkości. Dopiero przy bardzo małej prędkości gdy zaczyna odgrywać rolę rezystancja maszyny, zaznacza się wpływ prędkości na wartość prądu. Linia przerywana- ch-ka zwarcia bez pozostałości magnetycznej. Prąd wzbudzenia, przy którym prąd twornika w stanie zwarcia jest równy prądowi znamionowemu, nazywa się znamionowym prądem wzbudzenia przy zwarciu JfzN

Synchronizacja:

- zgodność kolejności faz- taka sama amplituda napięcia- taka sama częstotliwość-odpowiadające sobie napięcia prądnicy i sieci (na tych samych biegunach wyłącznika) powinny być ze sobą w fazie.

Spełnienie warunków synchronizacji występuje wówczas gdy wskazówki synchroskopu i woltomierza znajdują się nad kreskami i gdy częstotliwościomierz wskazuje jednakową częstotliwość. Wtedy można załączyć generator do sieci.

Woltomierz zerowy umożliwia uzgodnienie chwilowych wartości napięc generatora i sieci. Jeżeli napiecia te są jednakowe są ze soba w fazie, napięcie woltomierza wynosi zero. Gdy napięcie prądnicy up i sieci us maja jednakową amplitude i fazy, jednak różnią się częstotliwością wówczas napięcie na woltomierzu zerowym wynosi u0=us-up.

Zgodność chwilowych wartości napięc można również stwierdzić, stosując układ żarówek.

KRZYWE „V” po przeprowadzeniu synchronizacji i załączeniu prądnicy do sieci sztywnej prąd prądnicy jest równy zeru. W celu obciążenia maszyny należy zwiększyć prąd wzbudzenia i napędzić prądnicę mocą mechaniczną równą oddawanej mocy elektrycznej powiększonej o straty mocy prądnicy.

Przebieg- najniższy punkt każdje z krzywych odpowiada najmniejszej wartości prądu przy danej mocy, czyli dotyczy pracy, gdy cosfi=1. Punkty te połączone są linią przerywaną. Przy pracy w obszarze na prawo od tej linii generator oddaje moc czynną i bierną indukcyjną. Obszar na lewo od tej linii dotyczy obciążenia pojemnościowego. Zmniejszenie prądu wzbudzenia jest możliwe do wartości gdy V=pi/2. Jesto to minimalny prąd wzbudzenia, przy którym można utrzymać stałość mocy czynnej. Dalsze zmniejszenie tego prądu spowoduje zmniejszenie mocy elektrycznej. Wobec stałości mocy mechanicznej, z jaką napędzana jest prądnica, nastąpi wypadnięcie maszyny z synchronizmu. Linią kropkowaną zaznaczono granicę stabilności krzywych „V” Pozostałe ograniczenia związane są z maksymalnymi wartościami prądów twornika i wzbudzenia limitującymi termiczny stan maszyny.

Ch-ka mech sil. 1-faz szereg zasilonego stałym(1) przemiennym(2)

Ch-ki ruchowe silnika uniwersalnego zasilanego napięciem stałym (l.ciągła) oraz przemiennym (l.przerywana)

Ch-ki regulacji silnika zasilanego prądem stałym (ciągła) i przemiennym (przerywana)

Schemat ukł pomiarowego zasilanego przemiennym

Schemat połączen a)niesymetryczne b)symetryczne

Zasada działania silnika komutatorowego jest analogiczna do zasady działania silnika szeregowego prądu stałego. W celu zmniejszenia strat od prądów wirowych, stojan wykonuje się jako blachowany, podobnie jak wyrnik. Współczynnik mocy takiego silnika jest mały. Mają dwa uzwojenia: skupione uzwojenie wzbudzenia umieszczone na wydatnych biegunach stojana oraz rozłożone uzwojenie twornika umieszczone w żłobkach wirnika i dołączone do wycinków komutatora. Uzwojenie wzbudzenia jest łączone z jednej strony twornika lub po obu stronach. Połączenie symetryczne jest częściej stosowane gdyż zmniejsza załócenia radioelektryczne wytwarzane przez zestyk szczotka-komutator. Dodatkowo silniki wyposaża się w filtry przeciwzakłóceniowe RC. Zalety: możliwość uzyskania przy częstotliwości przemysłowej dużej prędkości obrotowej (20000), prosty sposób regulacji prędkości oraz duży moment rozruchowy. Zastosowanie: pomocnicze silniki napędowe w automatyce, w narzędziach elektrycznych i elektrycznym przenośnym sprzęcie domowym. Uzywa się ich tam gdzie nie można z góry określić rodzaju zasilania lub zachodzi koniecznośc zmiany napięcia w czasie pracy.

Ch-ka mechaniczna: Dla obu sposobów zasilania ch-ki mech mają podobny przebieg. Jednak na skutek występowania indukcyjności uzwojeń krzywa napiecia przemiennego przebiega niżej. W celu zbliżenia ch-yk mech przy różnych rodzajach zasilania, w uzwojeniu wzbudzenia stosuje się odczepy. Ch-ki ruchowe: Przy zasilaniu napięciem przemiennym wskaźniki energetyczne są gorsze niż przy zasilaniu napięciem stałym. Zwiększają się straty a tym samym zmniejsza się sprawność, pogarszają się warunki komutacji, rosną zakłócenia radioelektroniczne.

Ch-ki regulacji: jest to zależność prędkości obrotowej silnika od napięcia zasilania n=f(U) przy stałym momencie obciążenia M=const

Silniki komutatorowe mają małą sprawność około 40-60%. W związku z tym można ją wyznaczyć przez bezpośredni pomiar mocy pobranej i oddanej. W obciążonym silniku zasilonym napięciem przemiennym występują następujące straty: - straty mechaniczne (wentylacyjne, w łożyskach, tarcie szczotek o komutator) -s. w rdzeniu stojana wirnika na skutek przemagnesowania z częstotliwością sieci zwane s. transformacji,- s. w rdzeniu wurnika na skutek przemagnesowania z powodu wirnika w polu magnetycznym, straty rotacji,-s. w zezwojach komutujących,-s. w uzwojeniach stojana i wirnika,-s. przejścia między szczotką a komutatorem

Przy zasilaniu napięciem stałym w silniku występują:

-straty mechaniczne,-s. w rdzeniu wirnika na skutek przemagnesowania z powodu wirowania wirnika w polu magnetycznym, straty rotacji,-s. w zezwojach komutujących,- s. w uzwojeniach stojana i wirnika,-s. przejścia między szczotką a komutatorem.

W silniku regulację prędkości obrotowej uzyskuje się przez:-zmianę napięcia zasilającego (można uzyskać bądź przez szeregowe włączenie dodatkowej regulowanej rezystancji, bądź przez zasilanie ze źródła o zmieniającym się napięciu. W praktyce 1 sposób jest częściej stosowany bo jest łatwiejszy w realizacji, napiecie sieci jest wielkością stałą. Obniżenie napięcia zasilania powoduje zmniejszenie prędkości obrotowej silnika. -zmianę liczby zwojów uzwojenia wzbudzenia (jest realizowana przez wyprowadzenie odpowiednich zaczepów. Prędkośc jest regulowana skokowo. Zakres regulacji jest niewielki, ponieważ zmniejszenie liczby czynnych zwojów powoduje znaczny wzrost prądu, co z kolei zwiększa straty i zmniejsza sprawność. Może także doprowadzić do przeciążenia cieplnego uzwojenia. Zmniejszenie liczby zwojów uzwojenia wzbudzenia powoduje wzrost prędkości. -bocznikowanie uzwojenia wzbudzenia twornika (powoduje wzrost prędkości obrotowej silnika, natomiast bocznikowanie obwodu twornika jej zmniejszenie. Ten sposób w praktyce nie jest stosowany.

Zmianę kierunku wirowania w silniku komutatorowym uzyskuje się przez zmianę połączeń uzwojenia twornika w stosunku do uzwojenia wzbudzenia

---