skanuj0001

2 *

SILNIKI BOCZNIKOWE I OBCOWZBUDNE PRĄDU STAŁEGO

1. Wstęp

Maszyny prądu sial ego w porównaniu z maszynami asynchronicznymi są cięższe i bardziej skomplikowane u budowie (a więc droższe), trudniejsze w konserwacji i mniej pewne w ruchu. Jako silniki mają one zastosowanie w trakcji elektrycznej oraz wszędzie tam. gdzie wymagana jest płynna regulacja prędkości obrotowej lub duży moment rozruchowy.

2. Budowa maszyny j)i*;|du stałego

Jak w każdej maszynie wirującej zasadniczymi częściami maszyny prądu stałego są: nieruchomy stojan oraz obracający się w nim wimBT( rys. i.j.Slojan maszyny "sklada~slę

Rys.]. Części składowe maszyny prąciu stałego:

I - jarzmo. 2 - nahtegunmk. 3 - komutator. 4 - twornik. 5 - cewka magnesująca.

z jarzma w postaci staliwnego lub żeliwnego "wydrążonego cyTńidra. do którego są przymocowane bieguny, wykonane zwykle “z pakietu blach. Na biegunach są umieszczone uzwojenia wzbudzając? wytwarzające "strumień magnetyczny Q> pod wpTyWdńri przepływającego przez nie prądu wzbudzenia Iw (magnesującego I_m). W pobliżu wirnika biegun rozszerza się, tworząc tzw. nabiegunnik. który zapewnia wduściwyrozkład "Tiulukcjl w szczelinie powietrznej. Wirnik jest wykonany z blach magnetycznych w celu zmniejszenia strat mocy w stali. W żłobkach rozmieszczonych równomiernie na całym obwodzie wirnika znajduje się uzwojenie twornika. połączone zwycmkami Komutatora. Jilko uzwojenie Twormka 'stosuie się naiczęściej uzwojenie pętlicowe lub faliste.

3. Zasada działania

Zasadę działania silnika prądu stałego wyjaśnia rys.2 W polu magnetycznym—

Rys 2. Schemat wyjaśniający zasadę działam* silnika prądu stałego.

wytworzonym przez magnesy lub elektromagnesy N’-S znajduje sie zezwój (cewka) w. postaci ramki, ^lego końce _są. przyłączone do dwudzielnego pierścienia^ któreuo połówki są odizolowane od sichu^ ^epiOjni ten, wirujący wraz z ramką, nazywa^ się komutatorem."L kómulatorcin .stykają sic nieruchome'"'szczotki węglowe, przez które doprowadzony jest prąd stały clo zez woj u. Szczotki są tajt stawi one. że zmianą biegunowości zezwoju iiastępuie_wtedv, udy

znajduje się on w strclie_magnetycznie

neutrajiie[~~n-n‘ (osi poprzecznej) _twolnej—od' pola matmC.yczneco. Na bok zezwom. przez, który płynie prąi ' elektrodynamiczna:

13 - wartość indukcji magnetycznej w szczelinie powietrznej.

gdzie:

I - długość czynna jednego boku zez woj u (ta cześć boku zezwoju, którą przenika strumuTn    roignetycznyjZ    ~    """

1 - prąd płynący przez ze/.wój.

Kierunek działania lej silv określa reguła „lewej dłoni" (Je/eli lewa dłoń /ostanie ułożona lak, aby linie, pola były skierowane do wnętrza dłoni, a cztery palce będą wskazywały kierunek prądu pl\iiaćeuo w 'przewodzie, to odchylony kciuk wskaże kierunek i zwrot siły F działającej na przewód), W układzie" przedstawionym na rys. 2/ szczotka dolna! do której jest doprowadzony hicgunliienmy napięcia źródła zasilania, przylega zawsze do lei połówki pierścieni,. która łączy się z boi iein zez woj u znajdującym się ,pod biegunem, .fi. Górną^szczutka przylega natomiast zawsze do połówki pierścienia, która łączy się ^ bokiem z ze woju znajdującym się pod biegunem N. i jest '.I o niej doprowadzony biegun dodatni źródła zasiTTnia, Gdy bok zezwoju przechodzi przez oś neutralną, jego pólpierścicń komutatora przecitodzi pod 3rugą~szćzotkę. zmienia się w nim kierunek prądu, dzięki czemu kierunek działania siły F na ten bok nie zmienia się. W normalnej maszynie w tworniku znajduje się wiele zezwojów. równomiernie rozmieszczonych w żłobkach na jego obwodzie. Ze/wojc te tworzą uzwojenie twornika i w celu odwracania 'biegunowości prądu płynącego prze/ nic %a-odpowiednio połączone z wielowycinkowym komutatorem. Na uzwojenie wirnika z prądeliTw poju m.i:. ici yczronwiziala moment obrotowy

(at = c_mł,<ł>"\    (2)

gdzie :    L-------

C,„ ⁼ p N /(2 7t a) • stała konstrukcyjna niezmienna dla danej maszyny.

N - liczba szeregowo połączonych prętów wirnika,

a - liczba par gałęzi równoległych, na które zosuje pod/lelóiie uzwojenie przez szczotki, cl) - stiumień magnetyczny w szczelinie powieli/nej (waitość średnia),

W chwili rozruchu na zaciski twornika przyłożone jest całkowite napięcie sieci, wobec czego prąd rozruchowy I_r = U > R_t (R_t • rezystancja twornika) osiąga waitość wielokrotnie większą od prądu znamionowego. Dla ograniczenia tego prądu rozruch silników następuje przez włączenie w obwód twornika regulowanego skokowo opornika rozruchowego Gdv wirnik zacznie sic obracać, w jego . uzwojeniu powstanie siła elektromotoryczna (SFM) według wzoru:

(3)

gdzie

c_t.= p N /(60a)

Wartość tej SUM .rośnie wraz ze wzrostem prędkości oplotowej j przeciwdziała napięciu przyłożonemu do zaćiśKow twornika. Ponieważ spadek napięcia 1, R₍ na iezyslancji twytnika również przeciwdziała temu napięciu, dla silnika obowiązuje zależność:

c-d

4. Oddziaływanie twornika

Przy obciążeniu maszyny prądu stałego, poza polem głównym pochodzącym od elektromagnesów, pojawia się jeszcze pole magnetyczne twornika pochodzące od prądu przepływającego przez uzwojenie twornika. tPole twomIka7wplywa na pole główne, zmńicjsząjącje oraz deFórmując-jego przebieg. Takie dział'nie pola twornika nazywa się oddziaływaniem twornikąj Na rys.3. przedstawiono kolejno przebieg strumienia biegun ó wgU> wn yo 11, przebieg strumienia oddziaływania twornika oraz przebieg .strumienia wypadkowego.

Oddziaływanie twornika w wciera następujące skutki:

•' ulega zmianie rozkład indukcji pod biegunami.