2tom167

5. MASZYNY ELEKTRYCZNE 336

Obcowzbudna wzbudnica prądu przemiennego (przetwornica częstotliwości)

Wirnik maszyny jest wykonany jak w maszynie prądu stałego, z tym, że z jednej strony uzwojenie jest połączone z komutatorem, a z drugiej — z pierścieniami ślizgowymi. Na komutatorze są ustawione zespoły trzech szczotek na parę biegunów, umieszczone na przesuwalnym jarzmie. Od strony pierścieni wzbudnica jest przyłączona do sieci przez transformator (rys. 5.81). Stojan jest zbudowany identycznie jak we wzbudnicy samo-wzbudnej prądu przemiennego.

Rys. 5.81. Układ połączeń obcowzbudnej wzbudnicy prądu przemiennego z silnikiem indukcyjnym

/ wzbudnica (przetwornica częstotliwości), 2 — transformator zasilający wzbudnicę. 3 — przekładnia zębata lub sprzęgło, 4 główny indukcyjny silnik napędowy

LI

LZ

L3

Wzbudnica jest sprzęgnięta z silnikiem głównym bezpośrednio, a w przypadku różnej liczby biegunów — przez przekładnię zębatą o przełożeniu równym stosunkowi liczby biegunów.

Napięcie na szczotkach komutatora ma wartość stałą zależną od napięcia zasilania na pierścieniach wzbudnicy. Częstotliwość tego napięcia jest równa częstotliwości wirnika silnika głównego. Połączenie szczotek komutatora z pierścieniami silnika głównego powoduje wprowadzenie do obwodu wirnika dodatkowego napięcia, którego faza zależy od położenia szczotek na komutatorze. Obracając jarzmem szczotek wpływa się na współczynnik mocy i prędkość obrotową silnika głównego.

Zespoły silników indukcyjnych z maszynami komutatorowymi w obwodzie wirnika są już coraz rzadziej stosowane i są wypierane przez układy silników indukcyjnych z przekształtnikami.

5.5. Maszyny prądu stałego

5.5.1. Rodzaje maszyn prądu stałego

Maszyny prądu stałego mają najdłuższą historię i są najbardziej zróżnicowanymi maszynami elektrycznymi. Ich rodzaje można podzielić wg następujących kryteriów:

1. Ze względu na rozkład pola magnetycznego rozróżnia się maszyny:

homopolarne (jednakobiegunowe), w których strumień magnetyczny w całej przestrzeni między poruszającą się a nieruchomą częścią maszyny jest skierowany w taki sam sposób, np. od części nieruchomej do części ruchomej. Tylko maszyny homopolarne są w dosłownym znaczeniu maszynami prądu stałego;

— heteropolarne (różnobiegunowe), w których strumień magnetyczny w następujących po sobie częściach przestrzeni między ruchomym a nieruchomym elementem maszyny ma zwrot przeciwny. Przestrzeń, w której linie pola magnetycznego są skierowane w taki sam sposób nazywa się obszarem biegunowym; zwykle wszystkie obszary biegunowe w maszynie są jednakowe, a ich liczba jest parzysta i równa liczbie jej biegunów głównych. Maszyna różnobiegunowa jest istotnie maszyną prądu okresowozmiennego. Jej współpraca z siecią prądu stałego jest możliwa tylko dzięki wbudowanemu zespołowi prostowników, włączonemu między cewki uzwojenia twornika a przewody przyłączowe. Dlatego w nowszych opracowaniach rozpatruje się maszynę prądu stałego tego rodzaju jak maszynę synchroniczną z własnym układem prostowników sterowanych. Łatwość dostosowania konstrukcji maszyn heteropolarnych do napięcia o dowolnej wymaganej wartości powoduje, że są one szerzej stosowane niż maszyny homopolarne, które można zbudować tylko jako maszyny niskiego lub bardzo niskiego napięcia.

2.    Ze względu na rodzaj wirnika rozróżnia się maszyny:

—    o wirniku walcowym lub tarczowym rdzeniowym;

—    o wirniku cylindrycznym lub tarczowym bezrdzeniowym; maszyny tego rodzaju są stosowane wyłącznie jako silniki wykonawcze w zautomatyzowanych szybko reagujących układach napędowych (p. S.6.2.3).

3.    Ze względu na rodzaj prostownika rozróżnia się maszyny:

—    komutatorowe, w których komutator wraz z zespołem szczotek tworzy prostownik mechaniczny;

—    bezkomutatorowe, wyposażone w zespół sterowanych zaworów półprzewodnikowych lub innych dwustanowych sterowanych elementów' przełączających, np. kontaktronów;

—    komutatorowe z układem szczotek oraz zaworów półprzewodnikowych wspomagających pracę zestyku ślizgow-ego. Maszyny o takim sposobie prostowania prądu znajdują się dopiero w początkowym okresie rozwoju.

4.    Ze względu na sposób wytwarzania głównego pola magnetycznego rozróżnia się maszyny:

—    elektromagnetyczne, w których pole magnetyczne główme jest wytwarzane przez zespół cewek nawiniętych na rdzeniach biegunów' głównych i zasilanych prądem stałym;

—    magnetoelektryczne, w których pole magnetyczne główne jest wytwarzane przez magnesy trwałe;

—    z polem magnetycznym wytwarzanym jednocześnie przez magnesy trwałe oraz uzwojenia z prądem, które można nazwać maszynami magnetohybrydowymi.

5- Ze względu na liczbę i sposób połączenia uzwojeń wzbudzających rozróżnia się maszyny: obcowzbudne, bocznikowe, szeregowe i bocznikowo-szeregowe (p. 5.5.6.1 oraz 5.5.7.1).

6.    Ze względu na sposób korygowania rozkładu pola magnetycznego rozróżnia się maszyny:

—    bez biegunów komutacyjnych (pomocniczych);

—    z biegunami komutacyjnymi;

—    bez uzwojenia kompensacyjnego (nieskompensowane);

—    z uzwojeniem kompensacyjnym (skompensowane) — p. 5.5.4.

7.    Ze względu na właściwości specjalne rozróżnia się maszyny o specjalnej strukturze albo o strukturze typowej, ale przystosowane do zastosowań specjalnych (np. jako wzbudnice maszyn synchronicznych, silniki trakcyjne).

Oprócz w'ymienionych rodzajów są stosowane także maszyny wzbudzane w dwóch osiach — podłużnej i poprzecznej — wykorzystywane jako wzmacniacze elektromaszynowe (np. amplidyny), maszyny o dw'óch komutatorach, o dodatkowych szczot-^kach, o ruchu liniowym i inne.

Podobnie jak maszyny indukcyjne, rozróżnia się maszyny prądu stałego wg sposobu Przystosowania do warunków środowiskowych i napędowych (patrz p. 5.2.1).

Poradnik inżyniera elektryka tom 2