ELEKTRIČNI STROJEVI

Fizikalna načela rada električnih

strojeva

• Električni strojevi su uređaji

koji služe za pretvaranje

energije jednog oblika u

drugi oblik, a rade na

principu elektromagnetske

indukcije

Skupine

• Električni strojevi se mogu razvrstati u tri skupine:

–Transformatori

–Generatori

–Motori

Transformatori

• Transformatori su električni uređaji koji

električnu energiju jednog napona i struja

pretvaraju u električnu enegiju drugog

napona i struja pri istoj frekvenciji.

Generatori

• Generatori pretvaraju mehaničku energiju

u električnu energiju

Motori

• Motori pretvaraju električnu energiju u

mehaničku energiju (vrtnju rotora).

Korisnost

• Pri pretvorbi energije je važan odnos

predane energije prema dovedenoj

(primljenoj) energiji.

• Ekonomičnost strojeva izražava se

koeficijentom iskoristivosti koji se naziva

korisnost, a definira se kao:

η = dobivena energija/ privedena energija

Korisnost

• Kod električnih strojeva postiže se

korisnost vrlo povoljno u odnosu na druge

strojeve i to do iznosa i do 99,5 %.

• Ovako velika korisnost uzrok je velike

primjene električnih strojeva, tako da su

električni strojevi skoro istisnuli sve ostale

strojeve iz uporabe.

Gubici

• Energija koja se u strojevima nepoželjno

pretvara u toplinu uzrokuje gubitke.

• Gubici u električnim strojevima nastaju

zbog:

- struje

- magnetizma

- vrtnje

Gubici

• 1. Gubici u bakru

• Gubitak u omskom otporu vodiča, prolaskom

struje stvara se toplina

• 2. Gubici u željezu

• Zbog izmjeničnog magnetiziranja nastaje

toplina,

• 3. Gubitak u izolaciji, to su dielektrički gubici

• 4. Mehanički gubici, koji nastaju kod rotacijskih

strojeva zbog trenja i ventilacije

ELEKTROMAGNETSKA INDUKCIJA

• Ako postoji relativno gibanje vodiča i

magnetskog polja, tada se na krajevima

vodiča pojavi inducirani napon, a ta pojava

se naziva ELEKTROMAGNETSKA

INDUKCIJA.

• Pojava da se uslijed promjene jakosti

struje kroz svitak javlja inducirana EMS u

istom svitku, zove se samoindukcija.

Inducirani napon

• Prema zakonu elektromagnetske indukcije napon se inducira giba li se vodič u magnetskom polju (generatori i motori) ili je izložen samo vremenskim promjenama magnetskog toka (transformatori).

vBlE

Pravilo desne ruke

• Smjer induciranog napona je definiran

pravilom desne ruke. Ako silnice ulaze u

dlan a palac pokazuje smjer gibanja

vodiča, pozitivan napon je u smjeru vrhova

prstiju

Ravni vodič u magnetskom polju

• Kada kroz vodič koji se nalazi u

magnetskom polju, proteče struja javiti će

se sila koja će izbaciti vodič iz magnetskog

polja

• Smjer sile izbacivanja određuje se

pravilom lijeve ruke

pravilo lijeve ruke

• Ako lijevu ruku postavimo tako da nam

silnice okomito udaraju u dlan, a prsti

pokazuju smjer struje, onda nam ispruženi

palac pokazuje smjer izbacivanja vodiča

Sila na vodič

• Na pojavi sile na vodič, protjecan strujom

u magnetskom polju, zasniva se rad

električnih motora

• Veličina sile ovisi o Magnetskoj indukciji,

jakosti struje i duljini vodiča u magnetskom

polju

lIBF

Idealni transformator

Idealni transformator je transformator gdje

pretpostavljamo da su

• gubici u željezu i

• gubici bakru

zanemarivi, da je željezo idealni vodič

magnetskog toka i da je bakar idealni vodič

električne struje

Osnovna pogonska stanja

• Osnovna pogonska stanja:

prazni hod – stezaljke sekundara su

otvorene,

opterećenje – na sekundar je priključeno

trošilo,

kratki spoj – stezaljke sekundara su kratko

spojene.

Izvedba

• Jednofazni

• Trofazni (višefazni)

• Uljni

• Suhi (zrakom hlađeni)

SPOJEVI NAMOTA TROFAZNIH

TRANSFORMATORA

• Trofazni namoti mogu se spajati na dva

osnovna načina i to:

• u spoju zvijezda i

• u spoju trokut.

Simbol za spoj u zvijezdu je slovo Y, a

simbol za spoj u trokut je slovo D.

MJERNI TRANSFORMATORI

• Naponski mjerni transformatori služe za

mjerenje visokih napona, priključuju se

paralelno, a sekundarni namot izvodi se za

napon 100 V

• Strujni mjerni transformatori služe za

mjerenje velikih struja, priključuju se

serijski, a sekundarni namot izvodi se sa

struju 5 A,

Sinkroni strojevi

• Sinkroni strojevi su strojevi izmjenične

struje s brzinom vrtnje ns određenom

brojem pari polova p i frekvencijom f

priključenog napona prema:

• Pretežno se koriste kao generatori.

• Rotori sinkronih strojeva izvode se:

- s neistaknutim polovima (turbogeneratori,

obično brzohodni s ns>1000 min-1) ili

- s istaknutim polovima (hidrogeneratori,

obično sporohodni s 60<ns<200 min-1).

Asinkroni strojevi

• Asinkronim strojevima brzina vrtnje

različita je od brzine vrtnje okretnog polja i

mijenja se s promjenom opterećenja.

• Asinkroni se strojevi uglavnom koriste kao

trofazni motori, a za male snage i kao

jednofazni

Pokretanje kaveznih asinkronih

motora

Kavezni asinkorni motori mogu se pokrenuti

na slijedeće načine:

• -direktno ili pomoću transformatora

• -sklopkom zvijezda trokut

• -uređajima energetske elektronike-

frekventni pretvarači

Promjena brzine vrtnje

Brzina vrtnje AM može se mijenjati:

- promjenom frekvencije napona

napajanja

- promjenom broja pari polova

- promjenom klizanja

Strojevi istosmjerne struje

• Strojevi istosmjerne struje (istosmjerni strojevi) električni su rotacijski strojevi s istosmjernom strujom u strujnom krugu priključaka.

Osnovni dijelovi:

- stator s uzbudnim namotom (ili kod manjih snaga s trajnim magnetom),

- rotor s armaturnim namotom,

- kolektor (ili komutatora) na rotoru.

Pitanja za ponavljanje i provjeru

• 1.Što su električni strojevi?

• 2.Kako se razvrstavaju električni strojevi?

• 3.Koju energiju nazivamo gubicima, usljed čega

nastaju?

• 4. Što je korisnost stroja?

• 5. Što je elektromagnetska indukcija?

• 6. O čemu ovisi veličina induciranog napona?

• 7. O čemu ovisi sila na vodič?

Pitanja za ponavljanje i provjeru

• 8. Što su transformatori?

• 9. Što su generatori?

• 10. Što su električni motori?

• 11. Što je idealni transformator?

• 12. Koja su pogonska stanja transformatora?

• 13. Koje su izvedbe transformatora?

• 14. Koji su spojevi namota 3f transformatora?

• 15. Koje su izvedbe mjernih transformatora?

Pitanja za ponavljanje i provjeru

• 16. Kako se izvode rotori sinkronih strojeva?

• 17. Gdje se uglavnom koriste asinkroni strojevi?

• 18. Kako se mijenja brzina vrtnje asinkronih

motora?

• 19. Kako se vrši pokretanje kaveznih asinkronih

motora?

• 20. koji su osnovni dijelovi strojeva istosmjerne

struje?