VI. fejezet. Az alapvető elektromechanikai átalakítók működési elvei

Átírás

1 VI. fejezet Az lpvető eletromechnii átlító műödési elvei

2 Egyenármú gépe Eletromechnii átlító műödése Eletrotechni, BME VIK, 2017 ősz

3 Gépfjtá szármzttás #3: ω s = 0 Az egyenármú gépben z álló- és forgórész egyenármú táplálásávl frevencifeltételt nem lehet ielégíteni. Ezt hidlju át ommutátorrl, mely 0 r frevenci átlítást minden fordultszámon elvégzi és így z -hoz trtozó s 0 m r frevencifeltétel ielégítését minden fordultszámon biztosítj. A ommutátor frevenciátlító mrd or is, h eféet változóármml táplálju, eor, frevenciváltozás változtlnul egyenlő ommutátor forgási sebességével. Az s r frevenciál frevencifeltétel utomtiusn ielégül minden mechnii fordulton. Ez z lpj változóármú ommutátoros gépe műödéséne. 1 1 m Eletromechnii átlító műödése Eletrotechni, BME VIK, 2017 ősz

4 Az egyenármú gép mint rendszer Az egyenármú gép vlójábn nem gép, hnem szinron gépből, mechnii ármirányítóból és vezérlésből álló rendszer. Ebből övetezően belülről legbonyolultbb fiziájú, ám ívülről legegyszerűbb viseledésű gép. Bennünet ülső viseledés érdeel, de enne ellő megértéséhez belső fizi fő vonásit is át ell teintenün. Célunt ét lépésben érjü el. Először rendszer lpgondoltát vizsgálju szinron gépből iindulv, mjd felépítést övetjü lépésről-lépésre fő vonásibn. Eletromechnii átlító műödése Eletrotechni, BME VIK, 2017 ősz

5 Az egyenármú gép mint rendszer Az ún. önvezérelt szinron gépben mximális nyomtéot - és más előnyöet - szolgálttó 90º -os szöget z rmtur - és pólustengely özött úgy érjü el, hogy mérjü forgórész helyzetét és z állórész változóármit úgy szbályozzu, hogy forgó mezejü tengelye mindig 90º -l - motor üzemben - siessen pólustengely előtt. Az ábrán éppen z A fázisbn vn ármmximum. A forgórész állndó mágneses. T z rmtur mező, T p pólusmező tengelye. Eletromechnii átlító műödése Eletrotechni, BME VIK, 2017 ősz

6 Az egyenármú gép mint rendszer H z rmtur fázisteercseet z ábr szerint háromfázisú változó ármrendszer helyett - z észi és déli póluson és 60º -os "ugráson" megfelelő - étirányú egyenármml táplálju, or műödtető fázist - z ábrán z A-t - forgórész 120º -l elmrdt helyzetében be - és 60º -osnál ipcsolv (b. ábr) özépértéént 90º -ot nyerjü (. ábr). Az ábrábn cs z A fázis táplálását jeleztü. Eletromechnii átlító műödése Eletrotechni, BME VIK, 2017 ősz

7 Az egyenármú gép mint rendszer Eletromechnii átlító műödése Eletrotechni, BME VIK, 2017 ősz

8 Az egyenármú gép mint rendszer A gyorlti megoldás mjd z egyenármú gépe mi modern félvezetős ármirányítós un. efenélüli változtánál lesz érdees és zzl pcsolgtásból eredő lütető nyomtéösszetevő itthtó i hsznos nyomté pedig állndóság mellett növelhető. Eletromechnii átlító műödése Eletrotechni, BME VIK, 2017 ősz

9 Az egyenármú gép mint rendszer Az állórészen egyszerre mindig ét fázist táplálun. Az ábrán zt pillntot látju mior z A és -B fáziso (-B ellenező ármirányt jelöl) táplálás elezdődött. A ét fázis 120º -os erületi sávot fog át. A 180º -os pólusívű mágnesne mindig 120º -os része áll szemben z állórész ármol egészen b. ábrán övetező újbb pcsolásig. Eletromechnii átlító műödése Eletrotechni, BME VIK, 2017 ősz

10 Az egyenármú gép mint rendszer E is gyorlti előészítő oldlút után térjün vissz lsszius ommutátoros egyenármú gép lpgondoltán ilításához. Az állndó nyomtéot - egyúttl teljes erület ihsználásávl ngy nyomtéot - itt ngy fázisszámml érjü el. A ngy fázisszámn más ényszerítő oát is meg fogju ismerni. A orábbi ábr három fázisávl szemben észítsün ngy fázisszámú rmtur teercselést pl. lemezelt vsgyűrűre teercselt toroid ljábn, hol menete sorbötött fázisot jelentene, és zt táplálju ülső mechnii ármirányító, ommutátor segítségével, egyenármml. A ommutátor egymástól szigetelt réz szeleteből áll (lásd ábr ésőbb) és minden fázis végét - ét teercs összeötését - egy szelethez ötjü. Minden teercs más helyzetű, így mindegyi teercs egy fázis. Eletromechnii átlító műödése Eletrotechni, BME VIK, 2017 ősz

11 Az egyenármú gép mint rendszer A ommutátort olyn ülső forgó efepárrl táplálju egyenármml, melyet, z ábrán láthtón, forgórész tengelyére merőlegesen rögzítün. Az ábrán ommutátorn cs egy részét rjzoltu fel. A efepár jelöli i z állórész, z rmtur mezejéne tengelyét. Forgtás révén mező is forog és mgávl viszi 90º -os helyzetben rögzített pólusereet. Ezen z ábrán és továbbibn egyenármml gerjesztett pólusot rjzoltun. A pólusrendszer lehet gerjesztett és állndó mágneses is. Eletromechnii átlító műödése Eletrotechni, BME VIK, 2017 ősz

12 Az egyenármú gép mint rendszer A ülső ommutátoros, forgóefés gép bonyolult felépítésű, ngyméretű berendezés lenne. Ezért gépünet "ifordítju", z állórészen helyezzü el pólusot, forgórészen sofázisú rmturát ommutátorrl és nyugvó eféel. A ngy fázisszám hozzá trtozó ngy ommutátor szeletszámml is 20~30Vos szeletfeszültség mitt is szüséges. Az ábrábn jobb átteintés érdeében mgát ommutátort nem rjzoltu fel (!!!), nyugvó efé özvetlenül z tív vezetőel "érintezne". Eletromechnii átlító műödése Eletrotechni, BME VIK, 2017 ősz

13 A ommutátor Eletromechnii átlító műödése Eletrotechni, BME VIK, 2017 ősz

14 Hogy néz i? Eletromechnii átlító műödése Eletrotechni, BME VIK, 2017 ősz

15 Eletromechnii átlító műödése Eletrotechni, BME VIK, 2017 ősz

18 Az egyenármú gép mint rendszer Ily módon ét merőleges, eddig forgó mező áll, nyuglombn vn. A forgó rmtúrához - ommutátorhoz - most nyugvó eferendszer illeszedi. Az rmtur mező mindig be szeretne forogni z állórész pólusrendszeréne tengelyébe, de ezt ommutátor nem engedi; mezőt mindig nnyivl "forgtj vissz" mennyire vezető előre forogt. Az ilyen nyugvó mezőt létesítő forgó teercset szoás álstcionárius - pszeudostcionárius - teercsne nevezni. Előnyeit rövidesen látju, titit, gép felépítését lépésről-lépésre övetve igyeszün mjd ifürészni. Eletromechnii átlító műödése Eletrotechni, BME VIK, 2017 ősz

19 Az egyenármú gép mint rendszer Az egyenármú gép tehát vlóbn nem gép hnem rendszer: Kifordított szinron gép + mechnii ármirányító + vezérlés ( efé helyzetével). A sofázisú rmtur teercselésben - sorbötött fázisteercseben - változó árm folyi, hiszen z ábr felső ágábn örbejáráshoz épest z egyi, z lsóbn mási iránybn folyi z árm, így örbeforgó fázisteercseben is, melyne frevenciáját mindig z dott fordultszám szbj meg. Eletromechnii átlító műödése Eletrotechni, BME VIK, 2017 ősz

21 Az egyenármú gép mint rendszer A ommutátor tehát frevenci átlító (frevenciváltó): generátor üzemben változó rmtur frevenciából mindig f=0 frevenciát lít, míg motor üzemben mint váltóirányító z egyenárm null frevenciáját mindig z dott fordultszámn megfelelő frevenciává változttj. A gépne így minden fordultszám szinron fordultszám (nn minden fordultszám megfelelő, "jó"): z egyenármú motor fordultszámát így széles htáro özött folytonosn és egyszerűen lehet változttni, szbályozni. Eletromechnii átlító műödése Eletrotechni, BME VIK, 2017 ősz

22 Az egyenármú gép felépítése (itt ommutátor nincs jelölve) Eletromechnii átlító műödése Eletrotechni, BME VIK, 2017 ősz

24 Az egyenármú gép felépítése Eletromechnii átlító műödése Eletrotechni, BME VIK, 2017 ősz

27 Demonstráció DCSzinron dcm1 Eletromechnii átlító műödése Eletrotechni, BME VIK, 2017 ősz

28 Képe Eletromechnii átlító műödése Eletrotechni, BME VIK, 2017 ősz

30 Egyenármú gépe helyettesítő pcsolás és üzeme Eletromechnii átlító műödése Eletrotechni, BME VIK, 2017 ősz

32 Az induált feszültség számítás Az ábr felső részén pólusmező térbeli eloszlás, z lsó részén pedig pólus méretei láthtó z rmtur felületén. Eletromechnii átlító műödése Eletrotechni, BME VIK, 2017 ősz

33 Az induált feszültség számítás B l v v i1( vezetõ ) i D n v: z rmtur erületi sebessége z z soros 2 z: z összes vezető szám z soros : z összes sorbötött vezető szám z 2 B i i i 2: párhuzmos ág szám l D n A 2 p p Φ p zφ 2 n Φ n I n Φ I g g D l A ( 2p) i p Eletromechnii átlító műödése Eletrotechni, BME VIK, 2017 ősz

34 Eletromechnii átlító műödése Eletrotechni, BME VIK, 2017 ősz A nyomté számítás A teercsoldlr htó erő: Az erőr sugár. Az összes vezetőre htó nyomtéot úgy pju meg, hogy z egyetlen teercsoldlr (vezetőre) htó nyomtéot megszorozzu vezető számávl (z). Az árm eloszli párhuzmos ág özött (2): F B l I i ág 1 I B l D z I l B D z F D z M i i p I Φ p z I B p A z 2 ) ( g M I I Φ M

35 Helyettesítő pcsolás i Φ M Φ I M A gép műödése viszonylg bonyolult, helyettesítő pcsolás zonbn ngyon egyszerű: belső feszültségforrás z induált feszültség, belső ellenállás pedig z rmturábn eletező veszteségeet épviselő ellenállás. A motoros és generátoros üzemre vontozó feszültség egyenlet egyszerű: Motoros üzemállpotbn pocsfeszültség ngyobb, mint z induált feszültség (I >0), míg Generátoros üzemállpotbn fordított helyzet (I <0),. i R I Eletromechnii átlító műödése Eletrotechni, BME VIK, 2017 ősz

36 Kpcsolási módo Külső gerjesztés esetén gerjesztő teercset független ármforrás táplálj. Párhuzmos vgy sönt gerjesztés esetén gerjesztő teercs z rmtur teerccsel párhuzmosn, Soros gerjesztés esetén z rmtur teerccsel sorosn pcsolv. Vegyes gerjesztés esetén gép sönt és soros teerccsel egyránt el vn látv. A ngyobb gerjesztést soros teercs dj. A söntteercs gerjesztése soros teercs gerjesztéséne irányávl megegyezhet (ompund gerjesztés), de lehet zzl ellentétes is (ntiompund gerjesztés). Eletromechnii átlító műödése Eletrotechni, BME VIK, 2017 ősz

37 Egyenármú motoro jelleggörbéi Az egyenármú motorot még m is ngyon széles örben llmzzá rendívül edvező és egyszerű szbályozási tuljdonsági mitt. Az lábbi motoros jelleggörbéet szoás hsználni: ) n (I ) sebességi jelleggörbe; b) M (I ) nyomtéi jelleggörbe. c) n (M) mechnii jelleggörbe. A már megismert feszültség egyenlete lpján z egyes jelleggörbé egyszerűen szármztthtó. Eletromechnii átlító műödése Eletrotechni, BME VIK, 2017 ősz

38 Eletromechnii átlító műödése Eletrotechni, BME VIK, 2017 ősz Külső gerjesztésű egyenármú motoro ) Sebességi jelleggörbe n 0 z üresjárási fordultszám b) Nyomtéi jelleggörbe u i R I n Φ I R b b Φ n I n I Φ R Φ Φ R I n 0 ) ( áll Φ Φ I M M

39 Eletromechnii átlító műödése Eletrotechni, BME VIK, 2017 ősz Külső gerjesztésű egyenármú motoro c) Mechnii jelleggörbe M Φ M I Φ I R n M Φ R Φ M Φ R Φ n M 2 2

40 Fordultszám változttás : legjobb R: (ülső), veszteséges Φ : mezőgyengítés, rossz dinmi Eletromechnii átlító műödése Eletrotechni, BME VIK, 2017 ősz

41 Vége Eletromechnii átlító műödése Eletrotechni, BME VIK, 2017 ősz