Τρόπος λειτουργίας ενός ηλεκτρικού κινητήρα Σ.Ρ σύνθετης διέγερσης

Transcript

1 Τρόπος λειτουργίας ενός ηλεκτρικού κινητήρα Σ.Ρ σύνθετης διέγερσης [1]

2 Περιεχόμενα Τίτλος (σελ 1) Σκοπός (σελ 3) Περίληψη (σελ 4) Εισαγωγή (σελ 5) Κύριο μέρος (σελ 7) Επίλογος (σελ 12) Βιβλιογραφία (σελ 13) [2]

3 Στις ημέρες μας υπάρχουν πολλοί λόγοι για τους οποίους χρησιμοποιούμε κινητήρες συνεχούς ρεύματος που είναι ακόμα αντικατάστατα στα επιβατικά αυτοκίνητα, στα φορτηγά και στα αεροπλάνα. Πιο συγκεκριμένα στην εργασία θα αναλύσουμε τη μία κατηγορία ( από τις πέντε) αυτών των κινητήρων. Τους ηλεκτρικούς κινητήρες συνεχούς ρεύματος σύνθετης διέγερσης. [3]

4 Η λειτουργία μιας μηχανής συνεχούς ρεύματος σαν κινητήρας στηρίζεται στην ανάπτυξη δυνάμεων Laplace σε ρευματοφόρους αγωγούς από μαγνητικά πεδία. Τέσσερα είναι τα είδη των ηλεκτρικών κινητήρων και στους κινητήρες συνεχούς ρεύματος σύνθετης διέγερσης (χρησιμοποιούνται και τα δυο τυλίγματα).σε αυτού του είδους τους κινητήρες υπάρχουν δύο υποκατηγορίες : αθροιστικής και διαφορικής (σύνθετης διέγερσης). [4]

5 Οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος αποτελούνται από 2 κύρια μέρη: το στάτη και το δρομέα. Ο ρόλος του στάτη σε ένα κινητήρα Σ.Ρ. είναι να παράγει το απαραίτητο μαγνητικό πεδίο (όταν τον τροφοδοτήσουμε με συνεχή τάση η οποία ονομάζεται διέγερση), μέσα στο οποίο θα βρεθεί ο ρευματοφόρος δρομέας, για να δημιουργηθεί η δύναμη Laplace που τελικά θα τον περιστρέψει. Αποτελείται από τους μαγνητικούς πόλους, οι οποίοι με τη σειρά τους αποτελούνται από έναν πυρήνα και ένα τύλιγμα. Στην παρακάτω εικόνα βλέπουμε τους μαγνητικούς πόλους στον στάτη ενός κινητήρα συνεχούς ρεύματος (κύριοι και βοηθητικοί). [5]

6 Δρομέας είναι το περιστρεφόμενο μέρος του κινητήρα. Όταν γίνει ρευματοφόρος, τότε επάνω του ασκούνται δυνάμεις La place που τον αναγκάζουν να περιστραφεί. Αποτελείται από τον άξονα, επάνω στον οποίο είναι στερεωμένος ο πυρήνας του δρομέα, μέσα στον οποίο είναι βρίσκεται το τύλιγμα του (επαγωγικό τύμπανο). Στο ένα άκρο του υπάρχει ο συλλέκτης, ενώ στο άλλο είναι στερεωμένη μια φτερωτή η οποία τον ψύχει κατά τη λειτουργία του. [6]

7 Είδη κινητήρων Συνεχούς Ρεύματος Ανάλογα με τον τρόπο με τον οποίο είναι συνδεδεμένο το τύλιγμα διέγερσης των κινητήρων Σ.P., αυτοί διακρίνονται σε: 1. Κινητήρες με ξένη διέγερση 2.Κινητήρες με παράλληλη διέγερση 3. Κινητήρες με διέγερση σειράς 4.Κινητήρες με σύνθετη διέγερση Ο κινητήρας Σ.Ρ σύνθετης διέγερσης έχει τον ίδιο τρόπο συνδεσμολογίας με τις γεννήτριες Σ.Ρ σύνθετης διέγερσης. Δηλαδή σε κάθε μαγνητικό πόλο έχουν δύο τυλίγματα, το παράλληλο τύλιγμα και το τύλιγμα σειράς. Είναι γνωστό ότι μεγαλύτερο ρόλο σε αυτούς τους κινητήρες έχουν τα τυλίγματα σειράς, καθώς από εκεί περνάει η περισσότερη ένταση του ρεύματος [ Ι ]. Το τύλιγμα σειράς μπορεί να συνδεθεί με δύο τρόπους, είτε να κατευθύνεται το ρεύμα προς το άκρο του [7]

8 τυλίγματος και έτσι να παράγει θετική μαγνητεγερτική, είτε να απομακρύνεται από το άκρο του τυλίγματος και να παράγει αρνητική μαγνητεγερτική δύναμη. Ο νόμος των τάσεων Kirchhoff σε ένα κινητήρα Σ.Ρ σύνθετης διέγερσης είναι : VT=EA+IA(RA+Rs) Τα ρεύματα στο εσωτερικό του κινητήρα συνδέονται μεταξύ τους, σύμφωνα με τις σχέσεις : IA=IL-IF και ΙF=Vt/RF [8]

9 Η συνισταμένη μαγνητεγερτική δύναμη παράλληλης διέγερσης ενός κινητήρα σύνθετης διέγερσης είναι : Fnet = FF ± Fse -FAR Όπου το θετικό πρόσημο της εξίσωσης αντιστοιχεί στον κινητήρα αθροιστικής σύνθετης διέγερσης και το αρνητικό πρόσημο στον κινητήρα διαφορικής σύνθετης διέγερσης όπως προαναφέραμε πιο πάνω. [9]

10 Το ενδεχόμενο το ότι έχουμε κινητήρα σύνθετης διέγερσης, οδηγεί σε πολλά θετικά, καθώς συνδυάζει κινητήρα παράλληλης διέγερσης και διέγερσης σειράς. Αυτό σημαίνει ότι έχουμε κατά κάποιο τρόπο τον συνδυασμό των πλεονεκτημάτων αυτών των δύο ειδών. Διαθέτει αρκετά υψηλή ροπή εκκίνησης, όπως ο κινητήρας διέγερσης σειράς και δεν επιταχύνεται ασταμάτητα κατά την αφόρτιστη λειτουργία, όπως ο κινητήρας παράλληλης διέγερσης. Παρακάτω έχουμε ένα διάγραμμα όπου φαίνεται η διαφορά χαρακτηριστικών φορτίου όσον αφορά τους τρεις κινητήρες (παράλληλης,σειράς και σύνθετης για αθροιστική σύνθετη διέγερση) [10]

11 Αν το φορτίο είναι μικρό, τότε το τύλιγμα διέγερσης σειράς δεν παίζει σημαντικό ρόλο και ο κινητήρας συμπεριφέρεται ως παράλληλης διέγερσης. Αντίθετα σε μεγάλη αύξηση του φορτίου η μαγνητική ροή του τυλίγματος διέγερσης σειράς γίνεται σημαντική. Από την άλλη πλευρά κινητήρες διαφορικής σύνθετης διέγερσης δε χρησιμοποιούνται σε πραγματικές εφαρμογές, αφού η λειτουργία τους είναι ασταθής και οδηγούνται σε μεγάλες τιμές ταχύτητας περιστροφής.με άλλα λόγια είναι ακατάλληλος σχεδόν για όλες τις εφαρμογές. Αυτό είναι και το διάγραμμα ενός τέτοιου είδους κινητήρα : [11]

12 Γι αυτόν το λόγο είναι δυνατόν να συναντηθεί μόνο σε περίπτωση που αντιστρέφεται η ροή ισχύος σε μια γεννήτρια συνεχούς ρεύματος αθροιστικής σύνθετης διέγερσης. Να τονίσουμε ότι σε κανένα σύστημα κινητήρα γεννήτριας, όπου αναμένεται ροή ισχύος και προς τις δύο κατευθύνσεις, δεν πρέπει να χρησιμοποιείται κινητήρας διαφορικής σύνθετης διέγερσης ή γεννήτρια αθροιστικής σύνθετης διέγερσης. [12]

13 Eν κατακλείδι, οι κινητήρες Σ.Ρ σύνθετης διέγερσης είναι ο συνδυασμός παράλληλης διέγερσης και διέγερση σειράς. Έχουν αρκετά πλεονεκτήματα από τα άλλα είδη κινητήρων και βρίσκονται σε πολλές εφαρμογές. Υπάρχουν δύο είδη, της αθροιστικής σύνθετης διέγερσης και της διαφορικής σύνθετης διέγερσης.τα δύο είδη ορίζονται από τη φορά του ρεύματος στα άκρα του τυλίγματος. [13]

14 Βιβλιογραφία Ηλεκτρικές Μηχανές (Stephen J. Chapman) [14]