CCI20111111168

14.7. Silniki komutatorowe

Jeżeli silnik szeregowy na prąd stały przyłączymy do źródła prądu przemiennego, to stwierdzimy, że wirnik jego będzie się obracał. Wyjaśnimy to sobie, przypominając, że zwrot siły działającej na obwodzie wirnika (twornika) silnika szeregowego prądu stałego zależy od zwrotu prądu i zwrotu strumienia magnetycznego wytworzonego przez prąd płynący w uzwojeniu szeregowym. Przy zmianie więc jednego z tych dwóch zwrotów nastąpi zmiana kierunku wirowania silnika, przy jednoczesnej zaś zmianie obu zwrotów, co następuje przy włączeniu silnika do źródła prądu przemiennego, zwrot siły działającej na obwodzie twornika nie ulegnie zmianie. Jednakże wydajność pracy silnika będzie mała, będzie on pracował przy małym współczynniku mocy, a na komutatorze wystąpi silne iskrzenie i rdzeń stojana silnika będzie się nadmiernie nagrzewał. Przez zmianę budowy rdzenia stojana, a mianowicie wykonanie go z blach, rozmieszczenie uzwojenia wzbudzającego w żłobkach stojana i odpowiednie uzwojenie wirnika, silnik zasilany prądem przemiennym będzie pracował dobrze. Silniki takie są znane pod nazwą szeregowych silników komutatorowych. Silniki te mają charakterystyki podobne do charakterystyk silników szeregowych prądu stałego. Odznaczają się one również dużym momentem rozruchowym, zmiennością prędkości obrotowej w zależności od wartości obciążenia i mogą rozbiegać się przy biegu jałowym.

Znacznie częściej stosuje się komutatorowe silniki szeregowe małych mocy (do 500 W) do napędu urządzeń o małej mocy, stosowanych np. w gospodarstwie domowym, jak lodówki, odkurzacze, wentylatory itp. Są to silniki jednofazowe, tzw. uniwersalne nadające się także do włączenia do sieci prądu stałego.

14.8. Straty i sprawność silników indukcyjnych

W silnikach prądu przemiennego, podobnie jak w każdej maszynie elektrycznej, zachodzą straty. Rozróżnia się dwa rodzaje strat: 1) straty niezależne od obciążenia, czyli straty stałe i 2) straty zależne od obciążenia, czyli obciążeniowe. Do strat stałych zalicza się straty w rdzeniu stalowym silnika P_Fe, które występują przeważnie w rdzeniu stojana (w rdzeniu wirnika są małe ze względu na małą częstotliwość prądu f₂) i straty mechaniczne P_m powstające na skutek tarcia. Do strat obciążeniowych należą straty w uzwojeniu silnika P_Cu■ Moc czynna doprowadzona do trójfazowego silnika indukcyjnego wynosi

P_t = 3UfIf cos <pf = ]/3 Ul cos cpf

Moc P₂ na wale silnika otrzymamy odejmując od mocy doprowadzonej straty mocy w silniku

P2 = Pl ^— (Pcu + Pre + Pm) ⁼ P~Pst

Sprawność silnika

Sprawność silnika indukcyjnego zależy od obciążenia. W stanie biegu jałowego jest ona równa zeru, w miarę wzrostu obciążenia zwiększa się, przy obciążeniu bliskim znamionowemu osiąga

wartość największą, a przy dalszym wzroście obciążenia zmniejsza się. Przebieg sprawności i innych wielkości charakteryzujących działanie silnika indukcyjnego w zależności od obciążenia przedstawia rys. 14-14.

Sprawność silników indukcyjnych małych mocy i wolnobieżnych jest mniejsza. Waha się ona w granicach od 0,7 do 0,8. Silniki dużych mocy i szybkobieżne mają sprawność od 0,8 do 0,94.

337

22 Elektrotechnika