Gemeter Jenő 5. ELEKTRONIKUS KOMMUTÁCIÓJÚ MOTOROK.

Átírás

1 Gemeer Jenő 5. ELEKTRONKS KOMMTÁÓJÚ MOTOROK. Számos eseben felmerül az igény villamos hajásokkal kapcsolaban, hogy a fordulaszámo ág haárok közö, folyamaosan lehessen válozani. z igény kielégíésére öbbféle megoldás is szülee, melyek ké alapípus, az egyenáramú moor és az aszinkron moor alkalmazák. z egyenáramú moor fordulaszáma könnyen és gazdaságosan válozahaó, ha fokozamenesen válozahaó egyenáramú ápfeszülség áll rendelkezésünkre. Kezdeben villamos forgógép, (vezérgeneráor) szolgálaa a válozahaó egyenfeszülsége (ard-leonard hajás), majd a félvezeő echnika fejlődésével különböző szaggaókkal a válakozó feszülségből állíoak elő válozahaó középérékű egyenfeszülsége, (hullámos egyenáram). E megoldások azonban, amelle hogy viszonylag drága és karbanarás igényes egyenáramú moor használak, a kiszolgáló ápforrás kölségei mia csak nagyobb eljesímény arományban jöheek szóba. Kisebb eljesíményeknél marad az olcsóbb, veszeséges armaúraköri beavakozás, ellenállással vagy ranziszorral. z aszinkron moorok fordulaszámá válozani udjuk a szlip, a pólusszám és a frekvencia válozaásával. szlip válozaásával örénő fordulaszámválozaás sajnos erhelésől függő, akár ápfeszülség válozaással (pl. kalickás szellőző moorok), akár csúszógyűrűs mooroknál forgórészköri beavakozással örénik (pl. a kaszkádok). Pólusszám válozaással csak diszkré fokozaokban udjuk a gép szinkron fordulaszámá válozani. Marad a legkényelmelenebb megoldás, a ápfeszülség frekvenciájának válozaása. (Szülee ugyan egy különleges aszinkron gép, a Schrage-moor, melynek szinkron fordulaszámá sabil hálózaról áplálva is udjuk fokozamenesen válozani, de a beépíe ekercs és keferendszerek igen magas előállíási kölsége eredményezek.) z egyszerű szerkezei felépíésű kalickás aszinkron moor ág haárok közi fordulaszám válozaásá kielégíő módon, válozahaó frekvenciájú, háromfázisú ápfeszülség előállíásával udjuk megoldani. félvezeő és digiális echnika fejlődése leheővé ee olyan frekvencia áalakíók, (invererek) kifejleszésé és megépíésé, melyek az előzőekben vázol fordulaszám válozaásos hajásokkal felveszik a verseny. Megoldalan marad azonban a néhányszáz waos arománybana fordulaszám válozaás kérdése, mivel az invererek árai ebben a arományban öbbszörösen meghaladják a moor áraka.

2 félvezeő echnika fejlődésével párhuzamosan fejlődö a meallurgia is. elfedezek olyan új övözeeke, melyekből nagy energiasürüségű állandó mágnesek állíhaók elő, felkínálva a leheősége arra, hogy a forgógépek energiaáalakíásához szükséges mágneses ere gerjeszési veszeség nélkül állísuk elő. Kiseljesíményű gépeknél a gerjeszési veszeség hányad már jelenős. ezér ennek megakaríása jelenős haásfok növekedéssel jár. z elekronikus kommuációjú moorban, működési elvéből kövekezően, jól hasznosíhajuk az új echnikai vivmányoka, jó haásfokú, válozahaó fordulaszámú moorok megépíésére nyílik leheőségünk. 5.. Működési elv. z elekronikus kommuációjú moor működése is azon megfigyelésre vezeheő vissza, hogy árammal ájár vezeőre mágneses érben erő ha. Min az az egyenáramú mooroknál láhauk, állandó irányú forgaó nyomaék eléréséhez, a forgó vezeő kereben az áramirány válozani kell, aól függően, hogy pillananyilag milyen polariású mágneses érben helyezkedik el. z elekronikus kommuációjú moornál ez az áramirány válás félvezeő elemek, kapcsolók alkalmazásával érjük el. gy elmarad az egyenáramú mooroknál alkalmazo mechanikus áramirány váló, a szikrázásra hajlamos kommuáor. kommuáorral együ elmarad a csúszó érinkezők mia igényel karbanarás, a surlódási veszeségek, gyárási nehézségek, egyszóval mindaz ami a kommuáoros gépek negaív serpenyőjében szerepel. Mivel az áramirány válás félvezeő kapcsolókkal örénik, hárányos lenne az árammal ájár vezeőke a forgórészen elhelyezni, ezér ezeke a gép állórészén helyezzük el, a nyomaék kelekezéséhez szükséges mágneses ere pedig a forgórészen lévő állandó mágnesek bizosíják. z erőhaás ermészeesen kölcsönös az árammal ájár vezeő és a mágneses ér közö. Jelen eseben a mágneses érre haó erő hasznosíjuk, az hozza forgásba a forgórész. z árammal ájár vezeők, hasonlóan a szinkron és aszinkron gépekhez, a lemezel állórész vases hornyaiban vannak. pólusoszásnyira lévő vezeők egy vezeő keree, menee alkonak, az azonos horonyban elhelyezkedő meneeke pedig sorba kapcsolva ekercseke kapunk. Ezekben a ekercsekben kell az áramirány meghaároznunk a mágneses ér pillananyi helyzeéől függően. Elvileg ehá egy pólusra juó horonyszámnak megfelelő ekercsünk van, melyekben a forgórész helyzeéől függően válozajuk az áram irányá. 4

3 6 7 5 M n a.) P P P 0 N N N b.) 0 P P P 0 N N N c.) N 0 P P P 0 N N 5..ábra. z 5..ábrán négy ekercse helyezünk el a nyolc horonnyal elláo állórészen, furaában pedig egy képólusú forgórész hozza lére a mágneses ere. hhoz, hogy a forgórész a reakció erő haására az óra járásával ellenées irányban elforduljon, az ábrán bejelöl irányú áramoka kell vezenünk a ekercsekbe. jelölésű ekercsbe felesleges áramo vezenünk, annak vezeői jelen pillanaban semleges zónában vannak. (5.a. ábra.) forgórész 45 -os elfordulása uán a jelű ekercsben válik feleslegessé az áram, helyee a ekercsbe kell hasonló irányba áramo vezenünk. (5.b. ábra.) Újabb 45 -os elfordulás uáni helyzee muaunk be az 5.c. ábrán. jelű ekercsben az eredeivel ellenées irányú áramnak kell folynia, hogy az erőhaás iránya ne válozzon. z. horonyban lévő vezeők déli, az 5. horonyban lévők északi mezőbe kerülek. forgórész körülfordulása során a ekercsek kezdeei hol az áramforrás poziív, hol a negaív kapcsával kell összekönünk. Ez vonakozik ermészeesen a ekercsek végeire is. Gyakorlailag ez az jeleni, hogy ekercsenkén 4 kapcsoló elemre van szükségünk. (5..ábra.) 5

4 elére csökkenhejük a kapcsolók számá, ha az 5..ábrán bemuao közép megcsapolásos áramforrás alkalmazzuk. 5..ábra. 5..ábra. gép működésé ermészeesen felfoghajuk úgy is, hogy az állórészen elhelyeze ekercselési rendszerrel egy körbe "lépkedő" mágneses ere hozunk lére, és ez a mágneses ér magával húzza a forgórész. z állórész mágneses erének körbefordulása készerannyi lépésszámban örénik, min ahány ekercsünk van. ekercseke azonban nem szükséges egyelen horonyban, koncenrálan elhelyezni, eloszhajuk a kerüle menén öbb horonyban is, min az esszük a szinkron vagy aszinkron gépeknél. élszerű ehá, a kapcsoló elemekkel összerendel ekercselési részeke fázisoknak nevezni P N P N ábra. P N P N a ovábbiakban: áram irány: - áram irány: - áram irány: - áram irány: Mivel az elekronikus kommuációjú mooroka viszonylag kisebb eljesíményű, olcsóbb hajásokban kívánjuk alkalmaz-ni, igen lényeges a félvezeő kapcsolók számának csökkenése. Ezzel magyarázhaó, hogy az ipari gyakorla a háromfázisú ekercseléssel örénő mezőlépeés részesíi előnyben. Háromfázisú ekercseléssel megvalósíhajuk az armaúra gerjeszés α vill = 60 -onkéni körbelépeésé ha kapcsoló elemmel, anélkül hogy középkivezeéses feszülségforrás kellene épíenünk. (z 5..ábra szerin ez elvileg félveze-ővel oldhanánk meg.) hagyományos, csillagkapcsolású háromfázisú ekercselés egyik fázisán befelé folyik az áram, a másikon kifelé, a harmadik árammenes. 6

5 forgórész mágneses erének pillananyi helyzeéől függően vezérelve a félvezeő kapcsolóka, elérhejük, hogy folyamaos, egyirányú erőhaás jöjjön lére a moorban N P N P 5.5.ábra. z 5.5.ábrán = horonyba ágyazo, csillagkapcsolású, háromfázisú ekercselés láhaunk. ekercselés,, kapcsaira csalakozó félvezeők a pillananyi forgórész helyzenek megfelelően vezeik az áramo, a kapcson befolyó áram az kapcson ávozik. lérejövő erőhaás kövekezében a forgórész az óra járásával szemben igyekszik elfordulni. Láhajuk, hogy a fázis vezeői alól kifordul a mágneses ér, a fázisban folyó áram kezd haásalan lenni a nyomaék képzésben. forgórész ovább fordulásával az opimális nyomaék képzéshez már más áramirányoka kell bizosíanunk az állórész ekercselésben. z áramo a fázis helye a fázison kell bevezenünk, a fázis lesz áram menes. z áramirány válásnak, az elekronikus kommuációnak, a bemuao állapoban kell bekövekeznie..- eszülség és nyomaék egyenle. forgórész álal forgao mágneses ér feszülsége indukál az állórész ekercselésben. Mivel a forgás az állórész vezeőkben folyó áramok kövekezében jö lére, az indukálfeszülség iránya ermészeszerűleg olyan, hogy ezen áramok folyásá akadályozza, vagyis a ápfeszülség ellen dolgozik. Állandósul állapoban a ápfeszülség és az indukálfeszülség közi különbség arja fenn a mooros nyomaék lérejöéhez szükséges áramo az armaúra vezeőkben. 7

6 Ha feléelezzük, hogy a forgórész állandómágnesei álal lérehozo indukció eloszlása a légrésben az 5.6.ábrán bemuaohoz hasonló, akkor az indukálfeszülség kiszámíásához kiindulhaunk az ui = l v alapösszefüggésből. (z ilyen mezőeloszlású gépeke rapéz mezős gépeknek nevezi az irodalom.) δ π π z alapösszefüggés használaához α vill. bi azonban ismernümk kell az armaúra τp vezeők alai indukció pillanaéréké ké 5.6.ábra. kommuálás közi időben. Mivel eseünkben a kommuációk során mindig ké fázis össze van köve, az eredő indukálfeszülsége a ké fázisban indukál feszülségek előjelhelyes összegzéséből kapjuk. z egyes fázisokban indukál feszülségek vizsgálaakor azonban az apaszaljuk, hogy az nemcsak a forgórész álal lérehozo δ légrésindukció nagyságáól függ, hanem az állórészekercselés érbeli eloszásáól is i i i i e ω 60 o 0 o 80 o 40 o 00 o 60 o 400 o 5.7. ábra. z 5.7.ábrán egy b i = 0 pólusívű mágneses ér forgása során indukál feszülségeke ábrázoluk az egyes fázisokban, q = eseén. z ábrába bejelölük az ideális kommuáció haárai, és az ábra alján az összeköö fázisokban elméleileg megjelenő eredő indukálfeszülsége. 8

7 i i i i e ω 60 o 0 o 80 o 40 o 00 o 60 o 400 o 5.8. ábra. z 5.8.ábrán szinén egy b i = 0 pólusívű mágneses ér forgása során indukál feszülségeke ábrázoluk az egyes fázisokban, de a pólusonkéni és fázisonkéni horonyszámo q = -re növelük. z ábrán jól megfigyelheő, hogy a ekercselés érbeli eloszása mia a ápfeszül-séggel egyensúly aró indukálfeszülség még idealizál eseben is, csak koncenrál ( q = ) ekercselésnél lesz állandó. Ez pedig az jeleni, hogy a kapocs- és indukál-feszülség különbsége álal megindío armaúra áram hullámos lesz. sökkenheő az indukálfeszülség hullámossága, ha 0 -nál nagyobb pólusívű mágneses ere állíunk elő. (0 -nál kisebb pólusív 60 -os lépeésnél még q = eseében is hullámos indukálfeszülsége eredményez.) Mivel a nyomaék az áram középérékéől, a ekercselési veszeség az effekív érékől, a félvezeők erhelheősége pedig az áram csúcsérékéől függ, az áram hullámosságá célszerű a leheőségekhez képes a legkisebb éréken arani. Ha feléelezzük, hogy a fázis vezeői ké kommuálás közi időben végig maximális indukciójú érben arózkodnak, az ui = l v összefüggés alapján egy vezeőben ui = δ li a π n feszülség indukálódik. Egy fázisonkén N meneszámú ekercsnek N számú vezeője arózkodik mágneses érben, ezér a fázisekercsben uif = δ li a π N n feszülség indukálódik. 9

8 z 5.7. és 5.8.ábrák kapcsán azonban beláhajuk, hogy a pólusívől és érbeli eloszásól függően az eredő indukálfeszülség alkalmankén kisebb, min a fázisokban maximálisan indukál feszülségek készerese. ( csökkenéshez hozzájárulha még a nem ideális helyzeben örénő kommuálás is.) Háromfázisú, csillagkapcsolású ekercselésben az eredő indukálfeszülsége ezér a fázisokban indukálódó feszülség k- szeresével vehejük számíásba: ui = k δ li a π N n= k c n. k ényező éréke ado geomeriai elrendezés eseén is válozik a erhelésől függően. z armaúra áram mágneses ere a légrésindukció eloszlásá befolyásolja, a erhelés növekedésével megválozik az erővonalak eloszlása, az egyes úvonalak mágneses elíesége. z elekronikus kommuációjú moor feszülség egyenlee, hasonlóan a öbbi villamos géphez, állandósul állapoban a hálózai feszülség és a gépben lérejövő feszülségek egyensúlyá ükrözi: = u + Δ u, ahol Δ u a az M nyomaékkal erhel moor armaúraköri feszülségesése. (z egyenleekben nem szerepel vekor jelölés, pedig a fázisekercsekben a feszülség is, és az áram is válakozik. Ám ez a válakozás nem szinuszos lefolyású, a forgó vekoroka pedig a szinuszosan válakozó mennyiségek leképzésére vezeük be.) moor armaúraköri feszülségesése erhelő áramól függő feszülségeséseke aralmaz. z armaúra áram idealizál válozása az egyes fázisokban, a 60 -os kényszer kommuálás mia az 5.9.ábra szerin örénik. Ha a ápfeszülség válozaásával pl. felére csökkenjük a fordulaszámo, a periódus idő a duplájára növekszik. i a ábra. feszülségesések közül alán legegyszerűbben a ekercselés ohmos ellenállása mia lérejövő feszülségesés árgyalhaó. z egyenáramú méréssel meghaározo ohmos ellenállásból aól függően kaphajuk meg a feszülségesés, hogy milyen 0

9 árammal szorozzuk (effekív vagy közép érék). zonban bármelyik módszerrel is számíjuk az ohmos feszülségesés, a nem szinuszosan válozó áram felharmonikusai mia fellép az áramkiszoríás jelensége, a ényleges feszülségesés nagyobb lesz az egyenáramú ellenállásból számíonál. járulékos rézveszeségek csökkenése érdekében ehá, öbb párhuzamos szál alkalmazásával kell lérehoznunk a szükséges vezeő kereszmeszee az armaúra ekercselésben. z armaúra áram válozása ermészeesen nem kövekezhe be pillanaszerűen egy mágneses kör is aralmazó áramkörben. vasba ágyazo armaúra ekercselésnek ohmos ellenállása melle jelenős indukiviása is van. z indukiviás mia kelekező feszülsége az u L di L = egyenleel jellemezhejük. ( szinkrongépeknél használ, d sokkal kényelmesebb S = js összefüggés a nem szinuszos válozás mia mos nem alkalmazhaó.) E feszülség az áram válozásá gáolni igyekszik. kommuálás kezdeén, az áramo csökkeni, a kommuálás végén a megszűnő megindíó feszülségkülönbsége ( ) i áramo pedig fenn akarja arani. kommuáció során folyó áramok vizsgálaa elő idézzük fel, hogyan válozik egy ellenállásból és indukiviásból álló áramkörben az áram, síma egyenfeszülség be és kikapcsolásakor. Ábráinknál egy kissé elérünk a klasszikusnak számíó példákól. z 5.0. ábrán az áramkör bekapcsolásakor fellépő áram és feszülség időbeni válozásá vizsgáljuk. K R L _ R i u L i u L 5.0.ábra. körben meginduló áramo az i = e T R, az indukiviáson fellépő feszülsé- ge az u L = e T exponenciális egyenleek írják le, ahol T T L = az időállandó. R z 5..ábrán az indukiviásokben felhalmozo mágneses energia egy diódán kereszül használódik el a kapcsoló nyiásakor. K R L _ R i T T i u L 5..ábra. T u L

10 körben folyó áram az i R e = T egyenle szerin csökken nullára, az indukiviás feszülsége u L = e T szerin válozik. E rövid áekinés uán, a kommuálási pillanao bemuaó 5.5. ábra alapján, helyeesíő vázlao rajzolunk az egyes fázisokban folyó áramok időbeli válozásának minőségi vizsgálaához. z 5.. ábrán a félvezeő kapcsolóka mechanikai kapcsolókkal helyeesíeük, viszon berajzoluk a félvezeők védelmé bizosíó diódáka. diódáknak fonos szerepük van az indukív áram megszakíásában, a felhalmozo mágneses energia elvezeésében. R i L i (i ) i (i ) R L u L (i ) i i i i R L u L i i i i (i ) 5.. ábra. ápfeszülség poziív sarkának a fázisról a fázisra örénő ákapcsolásakor (5.9.ábra időpillanaa), az u L indukiv feszülség haására fellépő ranziens áram (i ) úvonalá szaggao vonallal jelölük. ( kapcsolás elői áramok érékei zárójelben (pl.: (i ) ) üneük fel.) E ranziens áram kialakulásához az indukiv feszülségek összegének nagyobbnak kell lennie a kapocsfeszülségnél. z fázisban az áram éréke nem válozik. gondolamene alapján az 5.9.ábra idealizál jelalakjai közelebb hozhajuk a valósághoz. z 5.. ábrából láhajuk, hogy a ekercselés indukiviása az áram hullámosságá, felharmonikus aralmá növeli, mely a moor működése szemponjából nem szerencsés (járulékos rézveszeség).

11 ábra. z áramválozás haására megjelenő indukív feszülségek az armaúraköri feszülségesés növelik, a fázisokban folyó áramok középéréke is csökkenni fog. z armúraköri feszülségesés kaegóriába sorolhaó még a félvezeő kapcsolókon lérejövő feszülségesés is, hasonlóan az egyenáramú gépek kefefeszülség eséséhez. Különösen igaz ez a kisfeszülségű gépeknél alkalmazo MOSET-ekre, vagy a nagyobb feszülségűeknél használ GT-k eseén. (Pl.: egy kisfeszülségű MOSET-en 0 áfolyása eseén kb. 80 m feszülségesés jelenkezik.) z elekronikus kommuációjú moor nyomaéká az árammal ájár armaúra vezeők, és a forgórész mágneses erének kölcsönhaása hozza lére. Összefüggés a moor árama és nyomaéka közö a mágneses érben árammal ájár vezeőre haó erő meghaározásával keresheünk. lapösszefüggés az erőhaás kifejezésére: = l. Jelen geomeriai elrendezésnél használhaunk skaláris szorzao, mer a vekorok egymásra merőlegesek: = l. onakozassuk a légrésre az indukcióval együ az árammal ájár vezeő, és a vezeő valamin a mágneses ér köz fellépő erőhaás is. Ha egy fázisban póluspáronkén N meneszámú vezeő van, és azokban áram folyik, akkor az l hosszúságú és ámérőjű légrésben M = = N l δ nyomaék jön lére. f f N Mivel a póluspáronkéni meneszám N =, az N meneszámú fázisekercs álal p lérehozo nyomaék: M = p M = N l f f deális eseben ké fázis vezeői vesznek rész a nyomaékképzésben, a csillagkapcsolású, háromfázisú elekronikus kommuációjú moor villamos nyomaéká, hasonlóan az indukálfeszülségnél használ k ényezővel számolva, az c M = k δ li N = k φ π összeföggéssel jellemezhejük. z összefüggés gyakorlai alkalmazásának van egy kényes kérdése. Milyen áramo helyeesísünk a képlebe érékekén, hogyan mérheő ez a csak minőségileg ismer jelalakú hullámos áram? δ.

12 kérdés megválaszolásá leegyszerűsíhejük, ha végiggondoljuk, hogyan jö lére ez a hullámos áram: az egyenáramú feszülségforrás álal szolgálao áramo kapcsolgajuk az egyes fázisokra. Ha összevonjuk a kapcsoló elekroniká a moorral, és elekinünk az elekronika áramfogyaszásáól, az egyenfeszülségű ápforrásból felve áram folyik a fázisok vezeőiben, az vesz rész a nyomaékképzésben. Ennek az áramnak a középéréke pedig közönséges eprez műszerrel mérheő. Meg kell ugyan jegyeznünk, hogy a kérdésre ado válasz csak idealizál eseben helyálló. ekercselés indukiviása okoza hullámosság, valamin a ekercsek érbeli eloszása, és az alkalmazo mágnes pólusíve álal lérejövő nyomaék csökkenéseke e módszerrel nem vehejük figyelembe. igyelmen kívül kell hagynunk az armúravisszahaás mezőorzíó haásá is, valamin a kommuációs ponalanságok mia bekövekező nyomaék kieséseke. Összegezve: a közöl képleből számíhaó nyomaéknál a moor villamos nyomaéka is kisebb lesz. moor engelyén mérheő nyomaék, a kiseljesíményű mooroknál jelenős hányado képviselő surlódási nyomaék haására ovább csökken..- forgórészhelyze meghaározása. z állórész vezeőkben folyó áramirányok meghaározásához ismernünk kell a forgórész álal lérehozo mágneses ér pillananyi helyzeé. háromfázisú elekronikus kommuációjú moornál a 60 -os lépeés mia a mágneses ér helyzeé 60 -onkén haározzuk meg. Erre kéféle leheőség kínálkozik: a.- forgórész helyzeének opóelekronikus figyelése az állórészhez képes. módszer előnye, hogy ponos, vonalszerű helyzemeghaározás esz leheővé mindké forgásirányban, gyakorlailag hiszerézis nélkül. Háránya, hogy szennyeződésre érzékeny, valamin beépíése és ára drágább, min a mágneses érzékelőé. b.- forgórész álal lérehozo mágnes ér helyzeének meghaározása mágneses ér érzékelő HLL- segíségével. Működésük a Hall effekuson alapszik, az -k egy Hall-generáor, és egy ehhez kapcsolódó Schmi-rigger aralmaznak. Kimenei feszülségük kéféle éréke vehe fel, (igen vagy nem), aól függően, hogy a Hall-generáor milyen irányú mágneses érrel kapcsolódik. logikai szin megválozaásához a mágneses ér irányának ellenkezőjére kell váloznia (kb. ±0, Tesla küszöbérék). Szinválozás ehá csak ellenées irányú mágneses ér haására jön lére. z -k álal kiado digiális jelek közvelenül alkalmasak a meghajó fokozaok vezérlésére, nem szükséges kiegészíő áramkör épíése. közvelen forgórész ér figyelésnek öbb háránya is van: 4

13 a mágneses ere érzékelő HLL--k beépíésének eseenkén konsrukciós nehézségei vannak, öbb póluspárú gépeknél a póluspárok közi aszimmeria a kommuációnál minden pólusnál jelenkezik, az armaúra mágneses ere zavarhaja az érzékelés, legnagyobb hárány azonban, hogy ké forgásirányú gépnél duplázni kell az érzékelők számá, és a mágneses ér helyzeé jellemző kódsorozao külön csaornán kell szállíani a kapcsoló elemek meghajó fokozaába. felsorol hárányok öbbsége kiküszöbölheő, ha a forgórész pólusszámával megegyező pólusszámú, függelen mágneses ere hozunk lére, un. jeladó mágnessel. E jeladó mágnes helyzeé a forgórész mágneses erével összerendeljük, az leképezzük a jeladók számára, a leheőségekhez méren minél keskenyebb semleges zónával.. mágneses ér állórészhez viszonyío helyzeé 60 -os lépeésnél db. HLL érzékelővel egyérelműen meghaározhajuk. z érzékelőke egymáshoz képes 0 vagy 60 -ra (villamos) helyezhejük el. z 5.4.ábrán egy képólusú mágneses ér figyelésé kövehejük nyomon. mágneses ér elfordulása során, 60 -onkén a db. HLL- egy digiális jelsorozao (jeladó kód) állí elő, melye a vezérlő elekronikába ovábbíva bizosíhajuk a megfelelő áramirány a ekercselésben. z ábrákon a kommuálás uáni pillanaoka rögzíeük, a jeladó mágnesárcsa észak-dél mágneshaára az érzékelőkhöz érve, megválozaja azok igen-nem állapoá. kiado bináris jelsoroza a forgórész mágneses eréhez rendel jeladó 60 -onkéni elfordulásá egyérelműen jellemzi. Láhajuk, hogy 0 vagy 60 -os elhelyezésnél különböző jelsorozao kapunk, ez a dekódolásnál kell figyelembe venni. három jelből álló sorozaban vannak kihasználalan kombinációk. 0 -nál a (000) és az (), 60 -os elhelyezésnél a (00) és az (0). do elhelyezésnél az ilyen jelsoroza megjelenése hibaüzenekén veheő figyelembe. félvezeő kapcsolóka a meghajó fokozaba épíe dekódoló egység bizosíja a jelsoroza alapján, hogy ado forgórész pozicióban melyik fázis legyen összeköve a ápfeszülség poziiv ill. negaiv sarkával. z egység kereskedelmi forgalomban kaphaó inegrál áramkör, melyen ki lehe válaszani, hogy 0 vagy 60 -onkén helyezük el az érzékelőke. Ennek az egységnek a segíségével dönhejük el a moor forgásirányá is. Min az a működési elv leírásánál láhauk, a forgórészre haó erő irányá a mágneses érben arózkodó vezeőkben folyó áram iránya haározza meg. Megválozo forgásirányhoz ehá ugyanazokban a fázisokban, ellenées áramirány kell bizosíani. 5

14 Jeladó kód HLL érzékelők 60 o -os elhelyezése orgásirány Jeladó kód HLL érzékelők 0 o -os elhelyezése Áramirány 5.4. ábra

15 z 5.5. ábrán egy = hornyos ekercselés síkba kieríe vázlaa láhaó. forgórész helyzeé jeladó mágnessel, és egymásól 0 -ra elhelyeze H, H és H HLL--kel figyeljük HLL Kód Áramirány HLL Kód Áramirány HLL Kód Áramirány ábra z ábrán bemuao forgórész helyzeben, ha az akarjuk, hogy a forgórész az óra járásával szembe forogjon, a fázis a poziív sínre, az fázis a negaívra kell csalakozanunk. (00) jelsorozanak a - áramirány felel meg. forgórész elfordulása során elérkezik a kommuálási haárhoz, a H c jelű északi mezőbe kerül, a jelsoroza (0)-re vál. E kódnak a - áramiránynak kell megfelelnie. (Lásd még 5.4.ábra baloldali oszlopá.) 7

16 z 5.6.ábrán az előbbivel ellenées forgásirány kívánunk megvalósíani. Ehhez az fázison kell bevezenünk az áramo, és a fázison elvezeni. z - áramirány a meghajó fokoza logikája (0) kód haására hozza lére, ami a pillananyi jelsoroza negája. kommuálási haárhoz érve, mos a H jelű vál logikai szine, a kód (0)-ra válozik. folyamaos nyomaékképzéshez mos - áramirány kell bizosíanunk. z új kód negája (00), ennek a haására pedig a meghajó logika ponosan erre az áramirányra ad uasíás HLL Kód 0 0 Negája 0 Áramirány HLL Kód 0 0 Áramirány Negája HLL Kód 0 Áramirány Negája ábra Összegezve a leíraka megállapíhajuk, hogy a fogásirány megválozaásához a forgórész helyzeé leíró jelsorozao dekódolás elő negálni kell. 8

17 5..Szerkezei felépíés. z elekronikus kommuációjú moor szerves és elengedheelen részé képezi az állórészvezeőkben, a forgórész helyzenek megfelelő áramo biosíó elekronika. Ez az elekronika eszi leheővé, hogy hagyományos moor helye kevés öbble kölséggel eszőleges bonyolulságú komple hajás épísünk. hajás bonyolulsága az egyszerű fordulaszám válozaásól az áramkorláal elláo, fordulaszám szabályozo, visszaáplálásos fékezésű, négy negyedes hajásig erjedhe. z elekronikus kommuációjú moor, és egyben hajás blokk vázlaá az 5.7.ábrán láhajuk. Szűrőkör vagy Egyen áp (akkumuláor) + - élvezeő kapcsolók Áramkorlá lapjel Egyenirányíó egység ezérlő fokoza R S T HLL ordulaszám visszacsaolás 5.7. ábra. z 5.8.ábrán elekronikával egybeépíe, 0.5 k nagyságrendű elekronikus kommuációjú moor hosszmeszeé muajuk be. moor akkumuláoros jármű hajására készül ábra. 9

18 moor a kövekező főbb szerkezei egységekre agolhaó: forgógép: állandó mágnesű forgórész (), ekercsel állórész (), forgórész helyzeérzékelő (); elekronika: meghajó és vezérlő fokoza (4), félvezeő kapcsolók (5). ár eseenkén a forgógép kompak egysége képezhe az ő meghajó elekronikával, álalánosabb a forgógép elekronika agozódás. Könyvünk jellegéből adódóan a ovábbiakban a forgógép szerkezei felépíésével foglalkozunk részleesebben..- Állandó mágnesű forgórész. meallurgia fejlődése leheővé ee olyan nagy energia aralmú állandó mágnesek ipari előállíásá, melyek alkalmasak egyes energia áalakíók mágneses erének bizsíására. lyen faja energia áalakíó az elekronikus kommuációjú moor is, melynek működése során nem szükséges válozanunk a mágneses ér erősségé. (Nincs a szinkrongépeknél igényel meddő-energiagazdálkodás, és az egyenáramú mooroknál eseenkén alkalmazo gerjeszéssel örénő fordulaszámválozaás eljes egészében a ápfeszülség szaggaásával oldjuk meg.). z alkalmazo állandó mágnesek fajái. z elekronikus kommuációjú moorok mágneses erének felépíésére használ állandó mágneseke ké nagy csoporba oszhajuk: ferri, és rikaföldfém alapanyagú mágnesek. a.) erri mágnesek. ferri mágneseknél a vason kívűl kéféle eleme alkalmaznak övözőkén, báriumo (a) vagy sronciumo (Sr). mágneseke porkohászai úon állíják elő. z előállíás során az alapanyagok egy része báriumferrié (aeo9), vagy sronciumferrié (SreO9) alakul á, ezér ezeke a mágneseke oxid mágneskén is emlegeik. megfelelő arányban előkészíe (hőkezel) anyagoka porrá örlik, és vízzel keverve a kerámiákhoz hasonlóan, a kiván alakú formákba préselik. préselés mágneses érben, viszonylag nagy nyomáson örénik, hogy minél kevesebb köőanyago (vize) legyen szükséges felhasználni. Így csökkenheő a száríásnál (előégeésnél) bekövekező zsugorodás, méreválozás. z előégeés eseenkén kövehei némi mérearás elősegíő mechanikai megmunkálás (forgácsolás, köszörülés), bár az előégee kerámia mágnesek még rendkívül sérülékenyek. 40

19 z előégeés uán on örénik az alkoóelemek "összeégeése", a szinerezés. Ekkor nyeri el végleges keménységé és szilárdságá a mágnes. Szigorúbb méreűrésű mágneseke ez köveően köszörülik névleges mérere. ferri mágneseke a gyáró cég a megrendelő kívánságának megfelelően felmágneseze vagy mágesezelen állapoban szállíja. Koerox 00 [s/m ] 0,4 μ = o H 0, M Koerox 50 0, H M 0, -H [k/m] ábra z 5.9.ábrán egy erősebb és egy gyengébb remanens indukciójú ferri mágnes lemágnesezési görbéjé láhajuk. rdekessége a jelleggörbéknek a felső egyenes szakasz, melynek meredeksége μ o nagyságrendjébe esik. Δ 0, 6 s μ p = = = 5. 0 mennyiben felmágnesezés uán a Δ H 60 0 m lemágnesező érerősség ( H m ) nem csökkeni az állandó mágnes m indukciójá az egyenes szakasz alá, (a mágnes munkaponja az egyenes szakaszon marad,) akkor a lemágnesező érerősség megszünével a mágnes gyakorlailag visszanyeri r remanens indukciójá. diagramba szaggao vonallal berajzoluk a eljesen nyio mágnes munkaponjá m meghaározó = μ o egyenes. z ábrából jól láhaó, hogy az M és M Hm munkapon mindké mágnesípusnál az egyenes szakaszon marad, ezek a mágnesípusok nyio mágneskörrel szállíhaók. kell felhívnunk a figyelme az állandó mágnesek paraméereinek hőfok függőségére. ferri mágnesek indukciója, és ezzel együ a jelleggörbe lineáris szakasza a hőmérsékle növekedésével csökken. csökkenés méréke 50 hőmérsékle emelkedés haására kb. 0%. rdekes jelenség, hogy a hőmérsékle csökkenésével a lineáris szakasz, (az indukció), emelkedik ugyan, de a leörési könyök ( H c ) csökken, 4

20 50 haására kb. 0%-kal. (an például olyan ferri mágnes ípus, melynek nyio mágneskörű munkaponja -45 hőmérsékleen a könyökponba kerül. E ípus indukciója felmelegíés uán nem fogja visszanyerni szobahőmérséklei éréké.) Egy légrés aralmazó, állandó mágnessel gerjesze mágneskörben a légrésindukció, és az állandó mágnes munkaponjá csak öbblépcsős közelíéssel udjuk meghaározni. l δ b δ a δ a m l m b m 5.0.ábra. δ δ δ δ δ δ z 5.0.ábrán vázol, egyszerű mágneskörre írjuk fel az állandó mágnes álal előállío gerjeszés (mágneses feszülség) és a légrésre juó gerjeszés arányá: y =. Hm lm Hδ lδ Nevezzük y - gerjeszési ényezőnek, melynek nagysága aól függ, hogy mennyire elíe a mágneskör fluxusá vezeő vasanyag, mekkora mágneses feszülség használódik el a vasanyag felmágnesezésére. Számszerű érékének meghaározásához konkré adaokkal végig kell számolnunk a mágneskör, kiszámíva az indukció eloszlás, és az alkarészek felmágnesezésére elhasznál gerjeszéseke. Ehhez azonban ismernünk kellene a kör fluxusá, az állandó mágnes munkaponjában fennmaradó indukció. Ezér első közelíéskén, a mágneskör elíésé figyelembe véve megbecsüljük y éréké. Telíelen, viszonylag nagy légrésű mágneskörökben jó közelíés y. légrés csökkenésével, és a vasanyagok elíésével ( vas... 5, s m ) ez az érék növekszik. z állandó mágnes álal gerjesze Φ m = m m fluxus azonban nem záródik eljes egészében a légrésen kereszűl, lesznek olyan erővonalak, melyek szórási uakon, a légrés megkerülve záródnak. Ezeke a szór fluxusoka egy szórási ényezővel vehejük Φ m m m m am bm figyelembe: σ = = =. szórási ényező a mágneskör vas- Φ Φ a b anyagának elíésén kívül nagy mérékben függ a geomeriai kialakíásól, a szórási uak kialakulásának leheőségéől. Számszerű meghaározása legöbbszőr becsléssel örénik, éréke az elöbbiek figyelembe véelével: σ = 0,...,. 4

21 igyelembe véve, hogy a légrésben uralkodó érerősségre felírhaó a δ = μ H összefüggés, az egyenleek felhasználásával felírhajuk a mágnes munkaponjá m σ δ lm meghaározó = μ arány. H m o y l m δ Egy ilyen irányangensű egyenes berajzolva a lemágnesezési jelleggörbébe, első közelíéskén megkaphajuk a mágneskör munkaponjá. közelíés ovább egyszerűsíhejük, ha feléelezzük, hogy a vas felmágnesezéséhez szükséges érerő elhanyagolhaó a légréséhez képes (elíelen mágneskör és y=), valamin a légrés kereszmeszee megegyezik a mágnes kereszmeszeével ( δ = m ). Ekkor berajzlolhajuk a lemágnesezési görbébe a munkapon meghaározásához szükséges segédegyeneseke a λ = lm δ paraméer felvéelével. z origóból induló segédegyenes másik ponja a lemágnesezési görbén pl.: a H=-00 k/m érerősségnél lérejövő = μ0 H λ indukció lesz. (Lásd: 5.. ábra.) λ=l m /δ 4 8 [s/m ] 0,5 0,5 0,5,0 számíás ezuán finomíhajuk a mágneskör vasanyagaira juó mágneses feszülségek meghaározásával, a gerjeszési ényező számérékének ellenőrzésével. illamosgépek mágneses körében a gerjeszésnek nemcsak a légrés és a mágneskör vasanyagá kell felmágneseznie, alkalmankén az armaura visszahaás főmező irányú összeevőjé is kompenzálnia kell. z armaura visszahaás lemágnesező haása mondhajuk lokális jellegű, a pólusív egy részén jelenkezik csak. Haására egyrész a légrésindukció eloszlása módosul, a mezőgörbe orzul; másrész helyi ellengerjeszések lemágnesező haása érvényesülhe, főkén ívmágneseknél. E lemágnesező haás a zárabb mágneskör mia állandósul, üzemmeleg állapoban kevésbé veszélyezei a munkapon "leszállásá" a lineáris szakaszról, azonban hidegindíáskor okozha maradandó indukció csökkenés az állandó mágnes ado részén. ( jelenség jellemzően állandó mágnesű egyenáramú mooroknál jelenkezik, melyeke áramkorlá nélkül, sabil ápfeszülségről közvelenül indíanak.) b.) Rikaföldfém alapanyagú mágnesek. Ezeknek a mágneseknek jelenleg ké nagy csoporja erjed el az iparban: a szamáriumo és kobalo, valamin a neodimiumo és bór aralmazó válozaok. szamárium-kobal mágnesek vegyi összeéele: % szamárium (Sm), % kobal (o),...8 % vas (e), 4... % réz (u),... % cirkonium (r). z alapanyagoka védőgáz (O) amoszférában porrá örlik (< 5 μm), majd mágneses ér jelenléében kb. 000 a. nyomással a kíván alakú formába préselik. nagy nyomás o δ 4

22 és a mágneses ér haására az egyszerű geomeriai alakzaok (égla, henger, körgyűrű) kellő szilárdságo kapnak ahhoz, hogy 00 -on megörénjen a szinerezés vákumban vagy védőgáz amoszférában. szinerezés egy hőkezelési eljárás kövei, melyben öbb lépcsőben a hőmérséklee 900 -ról 400 -ra csökkenik. szobahőmérséklere lehűö rideg és igen kemény (500 Hc) mágnesanyag uómegmunkálása (köszörülés) kényes felada, ezér a névleges mére arására már a sajolásnál nagy figyelme fordíanak. (Szinerezésnél a zsugorodás csak...4 %.) mágneseke a gyáró vállala öbbnyire felmágneseze állapoban szállíja, mivel pl. a Koermax 00 íp. felmágnesezéséhez 4000 k/m nagyságrendű érerő szükséges. λ = l m δ λ=4 λ=8 [s/m ],0 T K ()=-0,0 %/K λ= 0,8 T K (H )=-0, %/K λ= (nyio mágneskör) 0,6 0,4 Koermax 00 Koermax 70 0, -H [k/m] ábra z 5..ábrán kéléle Smo állandó mágnes lemágnesezési görbéjé üneük fel. z állandó mágnesek közül a szamárium-kobal mágnesek a legérzékelenebbek a hőmérsékle válozására. 50 hőmérsékle emelkedés haására indukciójuk kb.,5%- kal, a koerciív erő (Hc) 0%-kal csökken, de még 00 -on is megmarad az indukció öbb min 95%-a (!). neodimium-bór mágnesek vegyi összeéele: % neodimium (Nd),,..., % bór (), a maradék vas (e). Előállíásuk az Smo mágnesekhez hasonlóan örénik, valamivel alacsonyabb (00 ) szinerezési hőmérsékleen, és on örénő hőkezeléssel. 44

23 z Nde nágnesek szinerezés alai zsugorodása nagyobb ( %...0%), min az Smo mágneseké, ezér mérearásuk nehezebb. hasonlóan kemény mágnesek uólagos megmunkálása i is kényes felada. z 5.. ábrán kéféle neodimium mágnes lemágnesezési görbéjé muajuk be. neodimium mágnesek kifejezeen érzékenyek a hőmérsékle emelkedésre. ár az indukció csökkenés 50 hőmérsékle emelkedés haására csak %, a koerciív erő 0 %-kal is csökkenhe. (rdekesség képpen megemlíjük, hogy az egyébkén kiváló mágneses ulajdonságú Koerdim 80 íp. mágnes nyio állapoban, 5 -on =,6 T-s indukciója a hőmérsékle emelkedés haására 00 -on =0,65 T-ra csökken, és a mágnes munkaponja "lecsúszik" a lineáris szakaszról. mi gyakorlailag az jeleni, hogy szobahőmérséklere visszaérve, és zárva a mágneskör, az eredeileg r =, s m remanens indukció helye csak r = 07, s indukciójú mágnesünk lesz, az eredei m paraméerek visszaneréséhez a mágnes 000 k/m érerővel újra kell mágnesezni.) [s/m ] λ = l m δ λ=4 λ=8,0 T K ()=-0, %/K T K (H )=-0,6 %/K λ= (nyio mágneskör) λ= 0,8 0,6 Koerdym 40 0,4 Koerdym 90 0, -H [k/m] ábra. Szerkezei megoldások. hagyományos, radiális légrésű gépeknél, a beépíe állandó mágneseke alakjukól függően ké nagy csoporba oszhajuk: a viszonylag könnyebben előállíhaó, síklapokkal haárol lapmágnesekre, 45

24 és a legalább egyik oldalukról hengerpalásal haárol ívmágnesekre. z alakzaoknak megfelelően ké féle forgórész ípus különböze meg az irodalom: csavar rögzíés bandázs a.) inerior roor 5..ábra. b.) surface roor a.) nerior roor. síklapokkal haárol lapmágnesek erővonalainak vezeésé a hengeres furaú állórészbe pólussaruk alkalmazása segíi. mágnesek és pólussaruk forgórész agyhoz örénő rögzíésére öbbféle megoldás szülee, melyeke egymással kombinálva is alkalmaznak. émragaszáson kívül a mágnesek közi csavarokkal, vagy/és a pólussaruk végén animágneses anyagból (sárgaréz, koracél) készül peremes árcsákkal rögzíhejük a saruka, (és ezen kereszül a mágneseke) a forgórész agyhoz. (Lásd még 5.8.ábra.) b.) Surface roor. Ennél a ípusnál ívmágnesekkel állíjuk elő a mágneses ere. mágneseke ragaszással, vagy/és műanyag bandázzsal rögzíhejük a forgórész agyon. Eseenkén a semleges zónában elhelyeze, animágneses anyagból készül lemezek, ékek forgórészagyhoz örénő csavarozásával bizosíják az ívmágnesek helyzeé és rögzíésé. Ívmágneseke, (a bonyolulabb szerszámozás mia,) oxidmágnesekből (báriumferri, sronciumferri) állíanak elő, bár újabb kaalógusokban alálkozhaunk kis ívszög nyílású, (sok pólusszámú géphez alkalmazhaó,) rikaföldfém alapú mágnesajánlaokkal is. Surface ípusú rooroknál az ideális pólusív ( b i ) nagyságá, az ívmágnes nyílásszöge haározza meg. mágnes, munkaponja álal meghaározo indukció hoz lére a légrésben, a légrésindukció nagyságá az ado mágneskör fennarásához szükséges érerő, és az alkalmazo ívmágnes paraméerei haározzák meg. nerior ípusú rooroknál az alkalmazo pólussaru méreéől függően válozahajuk a mágnes és a légrés felüleének arányá. Ezálal (ado σ szórási ényező m δ feléelezve,) leheőségünk van ennél a ípusnál a munkapon álal meghaározo m mágnesindukcióól elérő légrésindukció ( δ ) megvalósíására. pólussaru méreének 46

25 válozaásával ágabb leheőség nyílik az állandómágnes munkaponjának beállíására, ado geomeriai méreekhez örénő igazodásra. Technológiai vagy beépíési megfonolások eseenkén indokolhaják axiális légrésű, (un. árcsamoorok) alkalmazásá. Egy ilyen árcsamoor felépíésének vázlaá láhajuk az 5.4.ábrán. 5.4.ábra. engelyre felfűzö, állandó mágnesekkel () elláo árcsák axiális irányban fogják közre az armaura vezeőke (), melyek dinamólemez szalagból ekercsel oroid vasmagon () helyezkednek el. φ φ φ φ φ φ φ φ 5.5.ábra. z 5.5.ábrán bemuao elvi vázlaon kövehejük a kialakuló mágneses körök úvonalá, a ekercselésben folyó áramok irányá, a ekercselésre ill. a forgórészre haó erő lérejöé. Ennél a megoldásnál a forgórész árcsákon a hasábmágnesekhez hasonló előállíási kölségű szegmens mágneseke használnak, melyeke a röperővel szemben a árcsákon 47

26 kialakío perem és fémragaszás rögzí. mágnesek elhelyezése és rögzíése egyszerűbb, min a radiális légrésű hengeres forgórészeknél, viszon az armaúra ekercselés jóval bonyolulabb a hornyokba ágyazo, hagyományos ekercselésnél. bonyolulabb armaura ekercselés ellensúlyozhaja az egyszerű, hulladékmenes vases, a megengedheő nagyobb igénybevéelek (kerülei áram és légrésindukció), és a jóval kevesebb anyagkölség..- Tekercsel állórész..) Lemezel vases. Radiális légrésű gépeknél a dinamólemezből készíe állórész lemezes lényegileg megegyezik az aszinkron gépek hornyol állórészével. Elérés a horony alakjánál, a fogszélesség- horonyoszás aránynál apaszalhaunk, aól függően, hogy a forgórészen milyen ípusú állandómágneseke alkalmazunk. viszonylag kisebb remanens indukciójú ferri ívmágnesekkel lérehozo 0,5...0, T érékű légrésindukció mia a foghús-horonyoszás arány, az aszinkrongépeknél szokásos f : τ p : arányról, f : τ p 4 : arányra módosulha. Ez a módosío horonyalak hasonló mérékben válozaja az állórész vas-réz ömegarányá is. Ezzel magyarázhaó, hogy az olcsó ferri mágnesekkel készíe gép anyagkölsége és súlyegységre eső eljesíménye nem ükrözi a ferri és rikaföldfém mágnesek közi árkülönbözee. f f f τ p τ p τp ferri mágnes aszinkron gép rikaföldfém mágnes 5.6.ábra. Nagyobb remanens indukciójú rikaföldfém mágnesek alkalmazásakor a lérehozhaó légrésindukció 0,8...0,9 T nagyságrendű is lehe. lyen légrésindukciónál f 8, T közepes fogindukció feléelezve, az f : τ p : arányhoz kell közelíenünk. kell megemlíenünk, hogy az előző fejezeben árgyal inerior ípusú forgórészeknél a pólussaru méreének megválaszásával befolyásolhajuk a lérehozo légrésindukció nagyságá, igazodhaunk egy már meglévő aszinkron lemezcsomag felhasználáshoz. z emlíe arányokól a konsrukőr ermészeesen elérhe, ha a nagyobb fordulaszámú (pl /min) moor vasveszeségé, a megnövekede frekvencia mia, indukció csökkenéssel kívánja alacsony éréken arani. 48

27 f f Pvas = Ph + Pö = vh vö mvas nagyfordulaszámú elekronikus kommuációjú moor vasveszeségének alacsony éréken arásá elérhejük jó minőségű, alacsony veszeségi számú ( v h és v ö ) dinamólemez alkalmazásával is. árcsaforgórészű moorok állórész lemezese készülhe igen egyszerű, hornyozalan kivielben. lemezszalagból ekercsel oroid vasmagnak a engelyirányban azonos polariású mágnesekből ki-belépő erővonalaka kell angenciális irányban a pólusoszásnyira lévő, ellenkező polariású mágnesekhez vezenie. (Lásd 5.5.ábra.) Mivel a fluxusvezeés iránya nagymérékben megközelíi a vasszalag ekercselési irányá, felveődhe a 0,5 mm vasag, irányío szemcseszerkezeű, kiváló mágneses ulajdonságú ranszformáor lemez használaának gondolaa. hornyok elhagyásával a ekercselés szórási reakanciája nagyságrenddel is csökkenhe, ami kommuációs szemponból kedvezően befolyásolja a gép működésé. Mivel a ekercselés a hornyok helye a gép légrésében foglal helye, a légrés öbbszöröse lesz a hagyományosnak. Elfogadhaó nagyságrendű légrés viszon jelenősen lecsökkeni a ekercselési erülee, ez pedig a ekercselési anyag hőigénybevéelének növekedésé eredményezi..) Állórész ekercselés. háromfázisú elekronikus kommuációjú moor állórész ekercselése kéféle kapcsolásban készülhe: csillag vagy háromszög kapcsolásban. Eddigiekben a csillagkapcsolású ekercselés árgyaluk, melynél a működési elvből kövekezően egyidejűleg csak a ekercselés /-ada akív. Egy fázison befolyik az áram, egy másikon ávozik, a harmadik árammenes. Egy fázisekercs a periodusidő ké harmadában vezei a nyomaéko előidéző áramo. z egy fázisban kelekező ekercselési veszesége Pfek= R * f alakban írhajuk * fel, ahol az egyenáramú ápforrásból felve áram, és R f a fázisekercs válakozó áramú ellenállása. (Mivel a ekercselésben nem folyamaosan, állandó jelleggel folyik az áram, a szaggao vezeés mia figyelembe kell venni az áramkiszoríás jelenségé, meg kell különbözenünk a válakozó árammal szemben anusío ellenállás az egyenárammal mér ellenállásól.) Köhejük azonban a háromfázisú ekercselés háromszög kapcsolásba is. Ekkor a félvezeő kapcsolók nem ké sorbaköö fázisekercsre kapcsolják a ápfeszülsége, hanem ké sorbaköö ekerccsel párhuzamosan kapcsol fázisekercsre. (5.6.ábra.) 49

28 / / csillag kapcsolás 5.7.ábra. háromszög kapcsolás ekercselésekben folyó áramo, min az a működési elv leírásakor megárgyaluk, a kapocsfeszülség és a ekercsekben indukál feszülségek különbsége haározza meg. ké sorbakapcsol ekercsben az indukál feszülségek eredője nem egy fázis indukál feszülségének a készerese lesz, mivel az egyik fázis vezeői a kommuálási ciklusban gyakorlailag nem kapcsolódnak mágneses érrel. (Lásd 5.7.ábra.) z áramo elindíó feszülségkülönbség közelíőleg azonos a ké ágban, az áramok az ellenállások (és önindukiviások) arányában oszlanak meg az ágak köz. z 5.8.ábrán egy csillag kapcsolású ekercselés kommuációs pillanaá láhajuk. jeladó mágnes északi pólusa elére a Hc jelű HLL--, és megválozaja annak állapoá 0-ról -re. jeladó kód 00-ról (a hozzá arozó áramirány,) megválozik 0-re, a hozzá rendel áramirány lesz. z 5.9.ábrán ugyan ez a kommuálási pillanao rögzíeük, de az armaura ekercselés háromszög kapcsolású. z elekronika a jeladó kódnak megfelelően, hasonlóan kapcsolja a félvezeő kapcsolóka, az áramirány azonos lesz, min csillag kapcsolásban. z árammal ájár vezeők mágneses érhez viszonyío opimális helyzeé azonban csak akkor bizosíhajuk, ha a kommuálási pillanao egy horonyoszással késöbbi időpillanara halaszjuk. (Óra járásával ellenées ekercselési lépés és forgásirány feléelezve.) 50

29 Jeladó mágnes HLL érzékelõk H a H b H c Jeladó kód: Jeladó mágnes HLL érzékelõk Ha H b H c + Jeladó kód: ábra Jeladó mágnes HLL érzékelõk Ha H b H c Jeladó kód: Jeladó mágnes Jeladó kód: 0 HLL érzékelõk H H H a b c 5.9.ábra. mágneses ere figyelő HLL érzékelők állórészhez viszonyío helyzeé meg kell válozanunk, csillag kapcsolásban a középső HLL- (Hb) az állórész 5. és 6. hornyai közö helyezkedik el, háromszög kapcsolásban a 6. és 7. hornyok közö. + 5

30 Álalánosíva a leíraka megállapíhajuk, hogy a háromfázisú, csillagkapcsolású armaúra ekercseknél a forgórész helyzeérzékelőke a ekercselési fázissáv haárra, háromszög kapcsolásban pedig ez köveően 0 villamos fokkal, a fázissáv közepén kell elhelyezni. z így elhelyeze érzékelők az egyenáramú gép geomeriai semleges zónájában lévő keféknek felelnek meg, mindké forgásirányban azonos kommuációs feléeleke bizosíanak. z ábrákból az is láhaó, hogy háromszög kapcsolásban öbb haásos vezeő helyezkedik el a pólus ala min csillag kapcsolásban, 0 -nál nagyobb pólusszög nyílás viszon csak csillag kapcsolású ekercselésnél növeli a pólusív ala elhelyezkedő haásos vezeők számá. Háromszög kapcsolásban az indukálfeszülség = N δ l π n= c Φ n i i a egy fázisban, mely megegyezik az eredő indukál feszülséggel. csillagkapcsolásnál alkalmazo, a ké fázis sorbaköésé figyelembe vevő k ényező i nem szerepel. do fordulaszám (indukálfeszülség) eléréséhez háromszög kapcsolásban ehá k-szor öbb vezeő kell fázisonkén elhelyeznünk, min csillag kapcsolásban. Háromszög kapcsolásban a fázisok közi árameloszlás vizsgálva az apaszaljuk, hogy nincs árammenes időszak egy perióduson belül. z egyes fázisokban az áram válozásá az idő függvényében az 5.0.ábrán vázoluk. z ábrán, az 5.9.ábrához hasonló, idealizál áramválozás éelezünk fel. áram irány: ábra. Egy fázisban kelekező ekercsveszeség: * * * * ek f fδ fδ fδ fδ P = R R R R = 7 5

31 (Ez a ekercsveszesége hibás lenne egyszerűen összehasonlíani a csillagkapcsolású ekercselés Pek f = R * f veszeségével, mer más a fázisonkéni ellenállás.) nyomaékviszonyoka vizsgálva, a lérehozo nyomaékra az c M = N l δ + N l δ = Φ összefüggés írhajuk fel. π bban a párhuzamos ágban, melyben ké fázis sorba van köve, és közelíőleg a felve áram harmada folyik, nem számolhaunk a fázisonkéni meneszám készeresével, mer a vezeőknek kb. fele mágneses éren kivül arózkodik. felír összefüggés i sem aralmazza a csillagkapcsolásban használ k ényező. kommuálási pillanao vizsgáljuk háromszög kapcsolású ekercselésnél az 5..ábrán. Hasonlóan az 5..ábrához, a időpillanaban bekövekező áramválozás ábrázoluk, feléelezve a párhuzamos ágak közi : arányú árameloszlás. z ábrába berajzoluk az ákapcsolás elői áramirányoka (ponozo vonallal), és az indukív feszülségek haására fellépő ranziens áramok úvonalá szaggao vonallal. z ábrából láhaó, hogy a háromszög kapcsolású ekercselésnél is szükséges a ekercselés mágneses energiájá elvezeő diódák alkalmazása L L i - + L i 5..ábra. 5