Upload
svetlana-taskovic
View
245
Download
2
Embed Size (px)
7/24/2019 kolektorski konstrukcija
1/17
1
TEHNIKO VELEUILITE U ZAGREBU, Elektrotehniki odjel ak. god. 05/06Elektrini strojevi 2, predavanje 09/13 nastavnik: Ivan Mandi
ELEKTRINI STROJEVI II
9/13 2
KOLEKTORSKISTROJEVI
3
OSNOVNE ZNAAJKE
KOLEKTORSKI STROJEVI
4
Kolektorski stroj naziva se kolektorskim jer imaposeban ureaj, kolektor. Prvi su kolektorski strojevibili namijenjeni za istosmjerne napone, pa se ponekad
jo uvijek tako nazivaju.
Kao i ostali elektrini strojevi kolektorski se strojevimogu koristiti kao motori ili generatori.
Danas se kolektorski strojevi koriste gotovo iskljuivokao motori.
Neke se izvedbe kolektorskih strojeva mogu koristiti iza izmjenine napone.
OSNOVNE ZNAAJKE
5
Kolektorski strojevi izvode se iskljuivo s uzbudom nastatoru, a armaturom na rotoru.
Ovi strojevi se najee izvode tako da na statoru okopolova imaju uzbudni namot kroz koji tee istosmjernastruja i stvara uzbudno protjecanje koje stvaramagnetski tok.
U posljednje vrijeme se za uzbudu sve vie koriste ipermanentni magneti, pogotovo kod strojeva manjihsnaga.
OSNOVNE ZNAAJKE
6
Na rotoru je armaturni namot koji je simetrinorasporeen u utorima po obodu stroja.
Namot armature zatvoren je u sebe, a krajevi svakogsvitka su spojeni na lamele kolektora.
Povrinom kolektora klize etkice. Sklop kolektor-etkice predstavlja mehaniki ispravljaki ureaj.
Armaturom na rotoru tee izmjenina struja, koju sklopkolektor-etkice ispravlja.
OSNOVNE ZNAAJKE
7/24/2019 kolektorski konstrukcija
2/17
2
TEHNIKO VELEUILITE U ZAGREBU, Elektrotehniki odjel ak. god. 05/06Elektrini strojevi 2, predavanje 09/13 nastavnik: Ivan Mandi
7
IZVEDBEKOLEKTORSKIH
STROJEVA
KOLEKTORSKI STROJEVI
8Popreni presjek statora 4-polnog istosmjernog stroja manje snage
IZVEDBE KOLEKTORSKIH STROJEVA
9Uzduni presjek 4-polnog istosmjernog stroja manje snage
IZVEDBE KOLEKTORSKIH STROJEVA
10
Na slikama su oznaene sljedee pozicije:
IZVEDBE KOLEKTORSKIH STROJEVA
1 - kuite statora 8 - namot armature
1a - jaram statora 9 - kolektor
2 - glavni pol 9a - glavina kolektora
2a - podloni l im glavnog pola 9b - lastin rep
3 - namot glavnog pola 10 - svornjaci za drae etkica
4 - pomoni pol 11 - drai etkica
4a -podloni lim pomonog pola 12 -etkice
5 - namot pomonog pola 13 - ventilator
6 - osovina 14 - vijci za uvrenje le. titova
7 - rotorski paket limova 15, 16 - leajni titovi
11
17 - otvor za ulaz zraka
18 - otvor za izlaz zraka
19, 20 - leaji
21 - glave namota
22 - bandaa namota rotora23 - utorski klinovi
24 - nosa glave namota
25 - tlani prsten
26 - noge stroja
27 - rupe za privrsne vijke
IZVEDBE KOLEKTORSKIH STROJEVA
12
Magnetski krug kolektorskog stroja je po izvedbi slianmagnetskom krugu sinkronog stroja s istaknutimpolovima.
Razlika je u tome to se kod kolektorskog stroja polovis uzbudnim namotom nalaze na statoru, a armaturninamot na rotoru, dok je kod sinkronog stroja obratno.
Osim toga kolektorski stroj ima kolektor, a sinkronistroj ga nema.
IZVEDBE KOLEKTORSKIH STROJEVA
7/24/2019 kolektorski konstrukcija
3/17
3
TEHNIKO VELEUILITE U ZAGREBU, Elektrotehniki odjel ak. god. 05/06Elektrini strojevi 2, predavanje 09/13 nastavnik: Ivan Mandi
13
Kolektorski stroj se sastoji od dva osnovna dijela:
statora koji miruje i
rotora s kolektorom koji se vrti.
Izmeu statora i rotora se nalazi zrani raspor.
Stator se sastoji od:
kuita sa statorskim jarmom,
glavnih polova s uzbudnim namotom i
pomonih polova s pripadnim namotom (ako ih ima).
IZVEDBE KOLEKTORSKIH STROJEVA
14
Statorski jaram je napravljen u obliku upljeg valjka.
Veina kolektorskih strojeva gradi se za istosmjernestruje i napone, pa je i magnetski tok kroz statoristosmjeran.
Kuite stroja je najee izvedeno kao varenakonstrukcija ili od lijevanog eljeza. Dio kuita sluikao magnetski jaram i vodi magnetski tok.
IZVEDBE KOLEKTORSKIH STROJEVA
15
S obje strane statora se nalaze leajni titovi i leaji zaosovinu.
S unutarnje strane statorskog jarma se nalazemagnetski polovi s uzbudnim namotom.
Vei kolektorski strojevi imaju osim glavnihmagnetskih polova esto i pomone polove sa svojimnamotom, koji su smjeteni u simetralama
meupolnog prostora.
IZVEDBE KOLEKTORSKIH STROJEVA
16
Kao i kod drugih vrsta strojeva postoje i kodkolektroskih strojeva razliite konstrukcijske izvedbe.
Najea je konstrukcija s nogama. S gornje vanjskestrane se esto nalazi vijak ili kuka za prenoenjestroja.
Na jednoj strani kuita je smjetena prikljuna kutija.
IZVEDBE KOLEKTORSKIH STROJEVA
17
Glavni pol ima jezgru s uzbudnim namotom i polnupapuu (polni nastavak, polno stopalo).
Polovi se uvruju na statorski jaram najeepomou vijaka.
Kod strojeva namijenjenih izmjeninim strujama cijelije magnetski krug lameliran.
IZVEDBE KOLEKTORSKIH STROJEVA
18
Polna papua slui za dobivanje odgovarajueg oblikamagnetskog polja u zranom rasporu.
Najee kod kolektorskih stojeva imamo konstantanzrani raspor.
Polni nastavci privreni su na polnu jezgru najeepomou vijaka.
IZVEDBE KOLEKTORSKIH STROJEVA
7/24/2019 kolektorski konstrukcija
4/17
4
TEHNIKO VELEUILITE U ZAGREBU, Elektrotehniki odjel ak. god. 05/06Elektrini strojevi 2, predavanje 09/13 nastavnik: Ivan Mandi
19
I kod istosmjernih strojeva se prilikom okretanja rotorau polnim nastavcima induciraju vrtlone struje.
Zbog toga se polni nastavci esto izrauju odmeusobno izoliranih magnetskih limova.
este su takoer izvedbe kod kojih je i tijelo pola ipolni nastavak izveden lamelirano i ine jednu cjelinu.
IZVEDBE KOLEKTORSKIH STROJEVA
20
Uzbudni namot kolektorskih strojeva se izvodi kaoposeban svitak za svaki pol (koncentrirana uzbuda).
Potpuno se izolira lakom, samo se ostave neizoliranislobodni krajevi za prikljuak.
Svici se postave na svaki pol i spoje tako da senaizmjenino nalaze sjeverni i juni magnetski polovi.
IZVEDBE KOLEKTORSKIH STROJEVA
21
Rotorski paket je napravljen od magnetskih limova iuvren na osovinu.
Rotorski paket mora biti lameliran jer u rotoru imamouvijek izmjenino magnetsko polje.
U utore paketa rotora postavlja se armaturni namotsastavljen od svitaka.
IZVEDBE KOLEKTORSKIH STROJEVA
22
Namot se pri otvoru utora uvruje klinom kojiosigurava da centrifugalna sila ne izbaci namot izutora za vrijeme vrtnje.
Zbog centrifugalnih sila glave namota se uvrujubandaama.
Izvodi namota prikljueni su na lamele kolektora.
IZVEDBE KOLEKTORSKIH STROJEVA
23Lamele kolektora i kolektor navuen na osovinu
Lamele kolektora
Izolacija meulamelama
Osovina
IZVEDBE KOLEKTORSKIH STROJEVA
24
Kolektor je uvren na osovinu i predstavlja integralnidio rotora.
On se sastoji od bakarnih lamela koje meusobnoizolirane i uvrene tako da ine uplji valjak.
Kod manjih strojeva lamele su jednostanvo ulivene uizolacionu masu, a kod veih su uvrene najeelastinim repom.
IZVEDBE KOLEKTORSKIH STROJEVA
7/24/2019 kolektorski konstrukcija
5/17
5
TEHNIKO VELEUILITE U ZAGREBU, Elektrotehniki odjel ak. god. 05/06Elektrini strojevi 2, predavanje 09/13 nastavnik: Ivan Mandi
25
Po kolektoru klize etkice. One se izrauju odmaterijala koji je meki od materijala kolektora i
istovremeno podmazuje kliznu povrinu.
Materijal za etkice moe biti:
tvrdi ugljen,
grafitni ugljen ili
ugljen s dodatkom metalnog praha.
Na osovini rotora je smjeten i ventilator koji kroz strojtjera zrak za hlaenje.
IZVEDBE KOLEKTORSKIH STROJEVA
26
NAMOTI
KOLEKTORSKIHSTROJEVA
Prstenasti namot
KOLEKTORSKI STROJEVI
27
Kolektorski namoti su se razvili iz prstenastih namota.
Takav namot je zatvoren u sebe.
Iako danas ima samo povijesno znaenje, nekeosnovne znaajke namota kolektorskih strojeva lakese mogu vidjeti upravo iz prstenastog namota.
Prstenasti namotNAMOTI KOLEKTORSKIH STROJEVA
28
Magnetskipolovi
Shematski prikaz istosmjernog stroja s prstenastim rotorom
etkica
Prstenasti rotor
Prstenasti namotNAMOTI KOLEKTORSKIH STROJEVA
S
N
- +
Namot
Silnica
29
Prve izvedbe strojeva nisu imale kolektor s lamelama,nego su se etkice klizile po vodiima s kojih je bilaskinuta izolacija.
Prstenasti namot se zajedno s prstenastom eljeznomjezgrom vrti u magnetskom polju meu polovima, i uvodiima namota se inducira napon.
Pod jednim polom inducirani napon u vodiima imajedan smjer, a pod drugim polom suprotan smjer.
Namot je zatvoren u sebe, i inducirani naponi su uravnotei.
Prstenasti namotNAMOTI KOLEKTORSKIH STROJEVA
30Paralelne grane prstenastog namota
Prstenasti namotNAMOTI KOLEKTORSKIH STROJEVA
S
N
- +
Ig
Ig
Ia
ga 2 IaI =
struja armature
struja grane
7/24/2019 kolektorski konstrukcija
6/17
6
TEHNIKO VELEUILITE U ZAGREBU, Elektrotehniki odjel ak. god. 05/06Elektrini strojevi 2, predavanje 09/13 nastavnik: Ivan Mandi
31
Zbog toga to je namot kolektorskog stroja zatvoren usebe, on nuno ima najmanje dvije paralelene grane.
Struja armature jednaka je sumi struja svih grana.
Napon armature jednak je naponu grane.
Svojstvo da kolektorski namot ima najmanje dvijeparalelne grane zadrava se kod svih kolektorskihnamota.
Prstenasti namotNAMOTI KOLEKTORSKIH STROJEVA
32
Kako se rotor vrti, inducirani napon u vodiima mijenjasmjer, te u vodiima armature na rotoru imamo zaista
izmjenini inducirani napon.
Izmjenini napon induciran u vodiima armatureispravlja se pomou sklopa kolektor-etkice. Ovajsklop predstavlja mehaniki ispravlja.
Ako napon sa etkica dovedemo na troilo, potei estruja koja je jednaka struji armatureIa.
Prstenasti namotNAMOTI KOLEKTORSKIH STROJEVA
33
Strujom armature Ia nazivamo ukupnu struju koja zasluaj 2a paralelnih grana iznosi:
ga 2 IaI =
StrujaIgje struja grane koja tee kroz jednu paralelnugranu.
Prstenasti namot je neekonomian. Naime, samo uvanjskom sloju namota inducira se napon.
Prstenasti namotNAMOTI KOLEKTORSKIH STROJEVA
34
Vodii na unutarnjoj strani prstena ne sudjeluju upretvorbi energije.
Kroz njih, meutim, tee struja armature, i u njima sestvaraju gubici.
Osim toga, izvedba u kojoj etkice klize direktno povodiima namota nije dobro tehniko rjeenje:
mehaniki se troe vodii
nije mogue vie zavoja serijski spojiti u svitak
postupak izrade je kompliciran.
Prstenasti namotNAMOTI KOLEKTORSKIH STROJEVA
35
Umjesto da etkice klize direktno po vodiima, uvedenje kolektor.
Kolektor rjeava pitanje mehanikog troenja vodia iserijskog spajanja zavoja u svitke, ali ne rjeavapitanje unutarnjeg sloja namota.
Prstenasti namotNAMOTI KOLEKTORSKIH STROJEVA
36
Cilindrini namoti
NAMOTI KOLEKTORSKIH STROJEVA
7/24/2019 kolektorski konstrukcija
7/17
7
TEHNIKO VELEUILITE U ZAGREBU, Elektrotehniki odjel ak. god. 05/06Elektrini strojevi 2, predavanje 09/13 nastavnik: Ivan Mandi
37
Cilindrini namot dobije se od prstenastog namota
tako da se unutarnji vodii prstenastog namota, koji sene nalaze u magnetskom polju premjeste na vanjskiobod rotora, i to dijametralno suprotno.
Namot je i dalje zatvoren u sebe, ali su sada svi vodiiaktivni.
Cilindrini namotiNAMOTI KOLEKTORSKIH STROJEVA
38Pretvorba prstenastog namota u cilindrini
Prstenasti namotNAMOTI KOLEKTORSKIH STROJEVA
S
N1
2
12
3
4
5
6
34
5
6
1
2
39
4
4
3
3
5
5
6
6
1
1
2
2
Cilindrini namot
Prstenasti namotNAMOTI KOLEKTORSKIH STROJEVA
S
N
provrt u rotoru
nije potreban
namot je
dvoslojan
40
Rotor pri tome ne izvodimo kao prsten, nego kaocilindar (bubanj).
Tako su ovakvi namoti dobili naziv cilindrini ilibubnjasti namoti.
Cilindrini je namot prirodno dvoslojan. U jednom slojuu utoru nalazi se jedna strana jednog svitka, a udrugom sloju u istom utoru druga strana drugog svitka.
Cilindrini namotiNAMOTI KOLEKTORSKIH STROJEVA
41Shematski prikaz cilindrinog namota s kolektorom i etkicama
N
v
S
+
6 3 1 4 2 5 3 6 4 1 5 2
Cilindrini namotiNAMOTI KOLEKTORSKIH STROJEVA
42
Na lamele kolektora se spajaju poeci i krajevi svitaka.
Na istu lamelu se uvijek spajaju kraj jednog svitka ipoetak sljedeeg.
Cilindrini namot moe biti izveden kao:
petljasti nekriani (desnovojni),
petljasti kriani (lijevovojni),
valoviti nekriani (desnovojni) ili
valoviti kriani (lijevovojni).
Cilindrini namotiNAMOTI KOLEKTORSKIH STROJEVA
7/24/2019 kolektorski konstrukcija
8/17
7/24/2019 kolektorski konstrukcija
9/17
9
TEHNIKO VELEUILITE U ZAGREBU, Elektrotehniki odjel ak. god. 05/06Elektrini strojevi 2, predavanje 09/13 nastavnik: Ivan Mandi
49
Cilindrini namoti
Petljasti kriani namot
NAMOTI KOLEKTORSKIH STROJEVA
50
Kod petljastog krianog namota se kraj jednog svitkavee s poetkom susjednog svitka koji je smjeten u
utor pod istim polom, a pomaknut je za jedan ili vieutora ulijevo.
Izvodi iz svitka (poetak i kraj) pri tome se kriaju, paodatle naziv kriani.
Cilindrini namoti - Petljasti kriani namotNAMOTI KOLEKTORSKIH STROJEVA
51Kriani (lijevovojni) petljasti namot
1y 1y korak svitka
2y2y spojni korak
y
y korak namota
Cilindrini namoti - Petljasti kriani namotNAMOTI KOLEKTORSKIH STROJEVA
ivodi iz svitka
se kriaju
52
Korak krianog petljastog namota y je negativan iiznosi:
021
7/24/2019 kolektorski konstrukcija
10/17
10
TEHNIKO VELEUILITE U ZAGREBU, Elektrotehniki odjel ak. god. 05/06Elektrini strojevi 2, predavanje 09/13 nastavnik: Ivan Mandi
55
Kod valovitog namota spajamo kraj jednog svitka spoetkom sljedeeg svitka pod sljedeim parompolova.
Valoviti namot moemo imati samo kod viepolnogstroja.
Cilindrini namoti - Valoviti namotNAMOTI KOLEKTORSKIH STROJEVA
56Valoviti desnovojni (nekriani) namot
N S N S
Cilindrini namoti - Valoviti namotNAMOTI KOLEKTORSKIH STROJEVA
1y
1y korak svitka
2y
2y spojnikorak
y
y korak namota
57
I kod valovitih namota razlikujemo kriane i nekrianenamote.
21 yyy +=
Za koraky valovitog namota vrijedi:
Cilindrini namoti - Valoviti namotNAMOTI KOLEKTORSKIH STROJEVA
58
Desnovojni namot imamo onda ako sljedei svitaknakon punog obilaska armature udesno ulaemodesno od prethodnog, odnosno ako je k> 0 u relaciji:
U ovom izrazu je k koeficijent sloenosti (vojnost), pbroj pari polova, aNkbroj lamela kolektora.
Za k< 0 imamo lijevovojni namot.
kNyp += k
Cilindrini namoti - Valoviti namotNAMOTI KOLEKTORSKIH STROJEVA
59
Cilindrini namoti
Posebni namoti
NAMOTI KOLEKTORSKIH STROJEVA
60
Osim osnovnih izvedbi namota - petljasti i valoviti -koriste se za armaturu i neke druge izvedbe namota:
manjkavi namot kod kojeg neki svici nisu spojeni na lamele,
jednoslojni namot i
ablji namot.
Najvee znaenje ima ablji namot.
Cilindrini namoti - Posebni namotiNAMOTI KOLEKTORSKIH STROJEVA
7/24/2019 kolektorski konstrukcija
11/17
11
TEHNIKO VELEUILITE U ZAGREBU, Elektrotehniki odjel ak. god. 05/06Elektrini strojevi 2, predavanje 09/13 nastavnik: Ivan Mandi
61ablji namot
Cilindrini namoti - Posebni namotiNAMOTI KOLEKTORSKIH STROJEVA
62
ablji namot ima jednaki broj svitaka valovitog i
petljastog namota.
Namot ovakve izvedbe ne treba spojke izjednaenja ijako je dobar u praksi.
Koristi se za strojeve s visokim zahtjevima (npr.elektrina vua).
Mana mu je visoka cijena izrade.
Cilindrini namoti - Posebni namotiNAMOTI KOLEKTORSKIH STROJEVA
63
Cilindrini namoti
Paralelne grane
NAMOTI KOLEKTORSKIH STROJEVA
64
Kolektorski namot ima najmanje dvije paralelne grane,odnosno jedan par paralelnih grana.
pka =
Broj pari paralelnih grana a moe biti i vei.
Kod petljastih namota broj pari paralelnih grana aiznosi:
Cilindrini namoti - Paralelne graneNAMOTI KOLEKTORSKIH STROJEVA
65
Kod valovitih namota je broj pari paralelnih grana ajednak:
ka =
Naime, kod valovitih namota kraj prvog svitka spajamona poetak drugog svitka koji se nalazi u istompoloaju kao i prvi svitak, ali za jedan par polova dalje.
Ako pratimo iznos potencijala (induciranog napona)du vodia namota, on raste sve dok nismo obili svesvitke u jednom sloju namota pod svim istoimenimpolovima.
Cilindrini namoti - Paralelne graneNAMOTI KOLEKTORSKIH STROJEVA
66
Tek kad preemo na svitke pod polovima suprotnogpredznaka, potencijal poinje padati.
To znai da bez obzira na broj polova u stroju senalaze samo dvije toke s maksimalnom razlikompotencijala, i u te toke postavljamo etkice.
Zato broj paralelnih grana valovitog namota ovisijedino o koeficijentu sloenosti namota.
Cilindrini namoti - Paralelne graneNAMOTI KOLEKTORSKIH STROJEVA
7/24/2019 kolektorski konstrukcija
12/17
12
TEHNIKO VELEUILITE U ZAGREBU, Elektrotehniki odjel ak. god. 05/06Elektrini strojevi 2, predavanje 09/13 nastavnik: Ivan Mandi
67
Tako kod valovitog jednovojnog namota (k=1) imamo
samo jedan par paralelnih grana jer jea=k=1.
Broj paralelnih grana 2a iznosi u tom sluaju 2.
Dakle, jednovojni valoviti namot ima dvije paralelnegrane bez obzira na broj polova.
Cilindrini namoti - Paralelne graneNAMOTI KOLEKTORSKIH STROJEVA
68
Cilindrini namoti
Spojke izjednaenja
NAMOTI KOLEKTORSKIH STROJEVA
69
Kod kolektorskih namota se moe desiti da naponi usvim paralelnim granama nisu jednaki.
Razloga za to moe biti vie:
nejednoliki zrani raspor,
nejednoliki faktor punjenja eljeza,
nejednolika izrada svitaka,
nesimetrinost namota,
nejednoliki presjek vodia,
nejednolika vodljivost bakra, razliiti permeabilitet pojedinih dijelova magnetskog kruga.
Cilindrini namoti - Spojke izjednaenjaNAMOTI KOLEKTORSKIH STROJEVA
70
Budui da naponi u svim granama nisu jednaki, prekoetkica e potei struje izjednaenja.
One stvaraju gubitke i oteavaju komutaciju(poveavaju iskrenje).
Da bi se to sprijeilo, na namot armature se stavljajuspojke izjednaenja ili ekvipotencijalne spojke.
Cilindrini namoti - Spojke izjednaenjaNAMOTI KOLEKTORSKIH STROJEVA
71
One kratko spajaju toke koje trebaju biti na istompotencijalu.
Na taj nain se izbjegava zatvaranje struja
izjednaenja preko etkica.
Spojke izjednaenja se stavljaju najee na slobodnustranu kolektora.
Samo izuzetno se stavljaju na glave armaturnognamota.
Cilindrini namoti - Spojke izjednaenjaNAMOTI KOLEKTORSKIH STROJEVA
72
Otpor armature
NAMOTI KOLEKTORSKIH STROJEVA
7/24/2019 kolektorski konstrukcija
13/17
13
TEHNIKO VELEUILITE U ZAGREBU, Elektrotehniki odjel ak. god. 05/06Elektrini strojevi 2, predavanje 09/13 nastavnik: Ivan Mandi
73
Poznavanje otpora armature je vano zbog padovanapona i gubitka energije.
Ako imamo 2a paralelnih grana, onda moemonacrtati nadomjesnu shemu.
Otpor armatureNAMOTI KOLEKTORSKIH STROJEVA
74Otpor armature
aI aI
a2
gU
gR
gR
gI
gI
gI
Otpor armatureNAMOTI KOLEKTORSKIH STROJEVA
75
Na slici je sRg oznaen otpor jedne grane.
q
lR
v
vv =
Otpor Rv jednog vodia duljine lv, presjeka qv ispecifine vodljivosti iznosi:
Otpor armatureNAMOTI KOLEKTORSKIH STROJEVA
76
Budui da imamo z vodia spojenih u 2a paralelnihgrana, otpor jedne grane je:
qa
lz
RaR v2
v
ga 42
1==
Otpor armatureRa iznosi :
vg2
Ra
zR =
Otpor armatureNAMOTI KOLEKTORSKIH STROJEVA
77
NAIN RADA
KOLEKTORSKI STROJEVI
78
Kako smo ve napomenuli, istosmjerni strojevi se beziznimke rade s uzbudom na statoru i armaturom narotoru.
Razlog za to su sloena konstrukcijska rjeenja koja biu suprotnom sluaju bila potrebna
Magnetsko polje se uzbuuje pomou uzbudnihsvitaka ili permanentnih magneta.
NAIN RADA
7/24/2019 kolektorski konstrukcija
14/17
14
TEHNIKO VELEUILITE U ZAGREBU, Elektrotehniki odjel ak. god. 05/06Elektrini strojevi 2, predavanje 09/13 nastavnik: Ivan Mandi
79Osnovni presjek kolektorskog stroja
statorajaram
tokmagnetskiglavni
papuapolna
osneutralna
etkica
kolektor
namotuzbudni
namotarmaturni
rotor
NAIN RADA
80
Na statorski namot su privreni polovi na kojima senalazi uzbudni namot (koncentrirana uzbuda).
Magnetsko polje se zatvara kroz polne nastavke(polne papue), zrani raspor, zube i jaram rotora nasuprotni magnetski pol.
Namot rotora je postavljen u utore na rotoru.
Na slici su prikazana samo dva utora, iako ih uvijekima znatno vie.
NAIN RADA
81
Kolektor je mehaniki uvren na osovinu ipredstavlja integralni dio rotora.
Struja se na kolektor dovodi (ili s kolektora odvodi)pomou etkica koje se nalaze u neutralnoj zoni.
etkice su uvrene na stator i miruju pa pri vrtnjirotora klize po lamelama kolektora.
Namot armature je spojen na lamele kolektora.
NAIN RADA
82
Ako rotor stroja prema slici vrtimo vanjskimmomentom u oznaenom smjeru, u svitku namotaarmature e se inducirati elektromotorna silaoznaenog smjera.
( ) lBvevv
v
=
Ona se preko etkica prenosi na stator.
Inducirana elektromotorna sila e u jednom vodiuimati trenutnu vrijednost:
NAIN RADA
83
Pritom su upotrebljene sljedee veliine:
vektor obodne brzine vodia ,
vektor indukcije u zranom rasporu i
vektor duljine vodia .
vv
Bv
lv
vlBe =
Ovi vektori su svi meusobno okomiti, pa vektorskiprodukt moemo pisati kao obini produkt:
NAIN RADA
84
Obodnu brzinu rotora v moemo izraziti pomoubrzine vrtnje n:
Ako odravamo konstantnu brzinu vrtnje n, induciraninapon u vodiu ev e biti proporcionalan indukcijiB.
60nDv =
NAIN RADA
7/24/2019 kolektorski konstrukcija
15/17
15
TEHNIKO VELEUILITE U ZAGREBU, Elektrotehniki odjel ak. god. 05/06Elektrini strojevi 2, predavanje 09/13 nastavnik: Ivan Mandi
85
prostorna raspodjelaindukcije pod parom polova
Raspored indukcije i inducirana elektromotorna sila u jednomvodiu kolektorskog stroja
NAIN RADA
vremenska ovisnostinduciranog napona u vodiu
B
e
x
p p2
o
to
T
86
U vodiu kolektorskog stroja inducira se izmjenininapon ev koji u vremenskoj domeni preslikava
prostorni raspored magnetskog polja.
Vremenu T odgovara trajanje prolaska vodia ispodjednog para polova.
Ako imamo vie vodia spojenih u seriju, induciranenapone u svitku dobijemo zbrajanjem svih napona upojedinim vodiima.
NAIN RADA
87Indukcija i inducirana elektromotorna sila u svitku kolektorskog
stroja
NAIN RADAprostorna raspodjelaindukcije pod parom polova
B
xp2
o
Bv
vv
lv
lv
vv
Bv xo
poloaj zavoja utrenutkut
T
vremenska ovisnostinduciranog napona u zavoju
e
to t
p
88
Na slici je prikazano induciranje elektromotorne sile ujednom zavoju koji putuje pod jednim parom polova.
Inducirani napon svitka esje u svakom trenutku jednakzbroju induciranih elektromotornih sila u oba vodia.
Oblik inducirane elektromotorne sile ostaje jednak kaokod jednog vodia.
To je sluaj ako je korak zavoja (tj. svitka) jednakpolnom koraku. Ako bismo koristili skraeni korak,
oblik elektromotorne sile u svitku ne bi viepreslikavao oblik prostorne raspodjele indukcije.
NAIN RADA
89
To znai da je inducirani u zavoju pri punom korakusvitka (zavoja):
Elektromotorna sila zavoja je dvostrukog iznosa, ijednakog oblika kao i elektromotorna sila vodia.
Dakle, i ona je izmjenina.
Tek na etkicama dobijemo istosmjerni napon.
vs 2ee =
NAIN RADA
90
Napon na etkicama e je pulzirajui, ali jeistosmjeran.
Pulzacije su to manje, to je vei broj svitakaarmaturnog namota, odnosno utora na rotoru.
U idealnom sluaju, za beskonani broj utora biinducirani napon bio bez pulzacija.
NAIN RADA
7/24/2019 kolektorski konstrukcija
16/17
16
TEHNIKO VELEUILITE U ZAGREBU, Elektrotehniki odjel ak. god. 05/06Elektrini strojevi 2, predavanje 09/13 nastavnik: Ivan Mandi
91
Kolektorski stroj moemo koristiti i kao motor.
Tada na etkice trebamo prikljuiti izvor istosmjernog
napona.
Ako spojimo etkice i stezaljke istog polaritetanaponskog izvora, kroz namot armature e poteistrujaI.
Ta struja ima suprotan smjer od oznaenih smjerovainduciranog napona.
NAIN RADA
92
Kao i za induciranu elektromotornu silu, i ovdje imamookomite vektore vodia i indukcije, pa moemo pisatipoznati izraz za silu:
lIBF =
Struja, koja tee kroz pojedine vodie, je struja jedneparalelne grane.
Na pojedine vodie e djelovati sila:
( )BlIFvvv
=
NAIN RADA
93Protjecanja, momenti i snage istosmjernog stroja
mv
Bv
ar
mechP
elM
m
mv
Bv
ar
mechP
elM
m
NAIN RADA
generatorski reim rada motorski reim rada
94
Sila na vodie e stvoriti okretni moment koji edjelovati u smjeru vrtnje kakav je oznaen na slici .
Dakle, smjer vrtnje motora bio bi isti kao i smjer vrtnjegeneratora, uz isti polaritet stezaljki armaturnog kruga.
Meutim, smjer struje u armaturnom krugu se priprijelazu iz generatorskog u motorski reim promijeni.
Inducirani napon ima isti smjer kao i pri
generatorskom radu. Smjer toka elektrine snage semijenja.
NAIN RADA
95
Ako se ograniimo samo na osnovne prostorneharmonike protjecanja uzbude i armature moemo ihpredstaviti kao vektore.
Vektori protjecanja uzbude i armature meusobno su
okomiti.
Vidimo da vektor protjecanja armature mijenja smjerpri prelasku iz generatorskog u motorski rad.
Mijenja se i smjer momenta, a time i smjer pretvorbeenergije (mehanike u elektrinu, odnosno obratno).
NAIN RADA
96
NADOMJESNASHEMA
KOLEKTORSKI STROJEVI
7/24/2019 kolektorski konstrukcija
17/17
17
TEHNIKO VELEUILITE U ZAGREBU, Elektrotehniki odjel ak. god. 05/06Elektrini strojevi 2, predavanje 09/13 nastavnik: Ivan Mandi
97
Namot armature ima otpor Ra, pa se na tom otporupojavljuje pad napona Ua:
Pad napona na etkicama U praktiki ne ovisi oiznosu struje niti o broju etkica i iznosi uvijek oko 2V.
Taj pad napona moemo u nadomjesnoj shemipredstaviti dodatnim naponskim izvorom.
aaa RIU =
NADOMJESNA SHEMA
98Nadomjesna shema istosmjernog stroja
aR U
P
aI
UE
+
+
aR UaI
UE
inP
+
+
NADOMJESNA SHEMA
generatorski rad motorski rad
99
Pad napona na etkicama U djeluje u istom smjerukao i pad napona na otporu armature Ua.
Dakle, u generatorskom reimu rada je izlazni naponUmanji od induciranog naponaE:
2aaa == RIEUUEU
EU
Padovi napona u stroju (Ua i U) mijenjaju polaritet
ovisno o tome da li stroj radi kao generator ili kaomotor.
NADOMJESNA SHEMA