Γεννήτριες ΣΡ Κινητήρες ΣΡ

Transcript

1 Γεννήτριες ΣΡ Κινητήρες ΣΡ

2 Τα βασικά τμήματα μίας ΜΣΡ είναι ο στάτης και ο δρομέας Προορισμός του στάτη είναι: Να στηρίζει την ηλεκτρική μηχανή Να δημιουργεί καθορισμένη μαγνητική ροή στο εσωτερικό της ηλεκτρικής μηχανής Να ρυθμίζει με τους αγωγούς τροφοδοσίας την ηλεκτρική συμπεριφορά της μηχανής ως γεννήτρια ή κινητήρα

3 Τα μέρη που περιλαμβάνει ο στάσης μίας ΜΣΡ είναι: Το ζύγωμα το οποίο αποτελεί τον κορμό της ηλεκτρικής μηχανής. Η κατασκευή του είναι από χυτοσίδηρο. Το σχήμα του είναι κυλινδρικό και έχει: Διαμόρφωση στήριξης στο κάτω μέρος ώστε να αποτελεί τη βάση, και Κρίκο μεταφοράς στο πάνω μέρος Ο προορισμός του ζυγώματος είναι η δημιουργία κλειστού μαγνητικού κυκλώματος στην ηλεκτρική μηχανή

4 Ο πυρήνας των μαγνητικών πόλων, στερεώνεται με ειδικές βίδες στο εσωτερικό του ζυγώματος. Η κατασκευή του πυρήνα είναι από ελάσματα πολύ μικρού πάχους σκληρού σιδηρομαγνητικού υλικού, μονωμένα μεταξύ τους. Ο λόγος είναι για να μην αναπτύσσονται ισχυρά δινορεύματα Ο πυρήνας των μαγνητικών πόλων περιλαμβάνει: Τον κορμό που γύρω του τοποθετείται τύλιγμα για να δημιουργεί ισχυρό μαγνητικό πεδίο Το πέδιλο που έχει μορφή κυκλικού τόξου και μπορεί να αποτελεί και ανεξάρτητο τμήμα που προσαρμόζεται βιδωτά

5

6 Ο προορισμός του πέδιλου είναι η εξασφάλιση ομογενούς πεδίου Ο αριθμός των μαγνητικών πόλων σε μία ηλεκτρική μηχανή είναι πάντα ζυγός αριθμός Έτσι, αναφερόμαστε πάντα στα ζεύγη μαγνητικών πόλων που συμβολίζονται με p Ανάλογα με τον αριθμό των μαγνητικών πόλων που διαθέτει μία ηλεκτρική μηχανή, αυτή χαρακτηρίζεται ως διπολική (p=1), τετρταπολική (p=2), εξαπολική (p=3) κ.λπ.

7 Το τύλιγμα των πόλων ή τύλιγμα διέγερσης το οποίο αποτελείται από σπείρες επισμαλτωμένου σύρματος χαλκού Η περιέλιξη των πόλων γίνεται σε ειδικό καλούπι που έχει μορφή ίδια με αυτή της επιφάνειας του μαγνητικού πόλου Κατόπιν, αφού τυλιχθεί με ταινία από βαμβάκι, εμβαπτίζεται σε μονωτικό βερνίκι Τα άκρα του τυλίγματος των πόλων είναι ελεύθερα για να δίνουν τη δυνατότητα ηλεκτρικής σύνδεσης Σε πολλές ΜΣΡ υπάρχουν 2 ανεξάρτητα μεταξύ τους τυλίγματα στον κάθε μαγνητικό πόλο.

8 Πρόκειται για: Το παράλληλο τύλιγμα που αποτελείται από πολλές σπείρες σύρματος μικρής διατομής και συμβολίζεται Ε1-Ε2 Το τύλιγμα σειράς που αποτελείται από λίγες σπείρες σύρματος μεγάλης διατομής και συμβολίζεται D1-D2 Στο τέλος-μετά τις παραπάνω διαμορφώσεις- το τύλιγμα διέγερσης τοποθετείται στον πυρήνα του πόλου που βιδώνεται στο ζύγωμα Ο προορισμός του μαγνητικού πόλου και του τυλίγματος διέγερσης είναι η δημιουργία ισχυρού μαγνητικού πεδίου

9 Οι βοηθητικοί πόλοι οι οποίοι αποτελούνται από: Τον πυρήνα, ο οποίος έχει ίδια κατασκευή αλλά μικρότερες διατάξεις από αυτόν του κύριου πόλου, που περιβάλλεται από: Το τύλιγμα, το οποίο παρουσιάζει μικρή ηλεκτρική αντίσταση, επειδή αποτελείται από λίγες σπείρες σύρματος μεγάλης διατομής και συμβολίζεται με Β1-Β2 Οι βοηθητικοί πόλοι τοποθετούνται ανάμεσα στους κύριους πόλους και η πολικότητα τους εξαρτάται από τη συμπεριφορά της ηλεκτρικής μηχανής Ο προορισμός των βοηθητικών πόλων είναι η εξομάλυνση του μαγνητικού πεδίου κατά τη λειτουργία της με φορτίο

10

11 Το τύλιγμα αντιστάθμισης το οποίο τοποθετείται σε ειδικές διαμορφώσεις του πυρήνα των μαγνητικών πόλων Παρουσιάζει μικρή ηλεκτρική αντίσταση (λίγες σπείρες από σύρμα μεγάλης διατομής) Συμβολίζεται συνήθως ως 1Β1-1Β2 Ο προορισμός του είναι η εξουδετέρωση του μαγνητικού πεδίου που προέρχεται από τους ρευματοφόρους αγωγούς του τυλίγματος του επαγωγικού τυμπάνου του δρομέα Τα καλύμματα ή καπάκια τα οποία στερεώνονται με βίδες στο ζύγωμα Τα καλύμματα ή καπάκια είναι και τα 2 κλειστά ή το ένα από αυτά έχει πλέγμα που παρέχει τη δυνατότητα ελέγχου και ψύξης της μηχανής Προορισμός τους είναι η εξασφάλιση περιστροφής και η προφύλαξη από εισχώρηση σκουπιδιών

12 Το σύστημα του ψυκτροφορέα το οποίο αποτελείται από: Τη βάση Τις ψηκτροθήκες που είναι μεταλλικές και σε αυτές τοποθετούνται οι ψήκτρες που πιέζονται με ελατηριωτό μηχανισμό για να εφάπτονται στο συλλέκτη

13 Το κιβώτιο ακροδεκτών στο οποίο καταλήγουν σε 6 συγκεκριμένες θέσεις τα άκρα των διαφόρων τυλιγμάτων που περιλαμβάνει μια ηλεκτρική ΜΣΡ Ε1-Ε2 παράλληλο τύλιγμα πόλων (τύλιγμα διέγερσης) D1-D2 τύλιγμα σειράς πόλων (τύλιγμα διέγερσης) Α1-Α2 τύλιγμα επαγωγικού τυμπάνου (δρομέας)

14 Δρομέας: ο προορισμός του δρομέα είναι: Να δημιουργεί τα ηλεκτρομαγνητικά φαινόμενα τα οποία καθορίζουν τη συμπεριφορά της μηχανής ως γεννήτρια ή κινητήρα Να βρίσκεται μέσα στο μαγνητικό πεδίο των πόλων Τα μέρη του δρομέα μίας ΜΣΡ είναι: Ο άξονας ο οποίος κατασκευάζεται από ατσάλι Το επαγωγικό τύμπανο το οποίο περιλαμβάνει τον πυρήνα και το τύλιγμα ενεργείας ή ισχύος. Ο πυρήνας κατασκευάζεται από ελάσματα σιδηρομαγνητικού υλικού που είναι μονωμένα μεταξύ τους Το τύλιγμα του επαγωγικού τυμπάνου συμβολίζεται με Α1-Α2

15 Ο συλλέκτης ο οποίος αποτελείται από τους τομείς Οι τομείς του συλλέκτη είναι μονωμένοι μεταξύ τους με μίκα και ως προς τον άξονα με φίμπερ Στους τομείς του συλλέκτη καταλήγουν και συγκολλώνται τα άκρα του τυλίγματος ενέργειας Προορισμός του συλλέκτη είναι να ανορθώνει το εναλλασσόμενο ρεύμα που δημιουργείται στο εσωτερικό της μηχανής σε συνεχές Ο ανεμιστήρας ο οποίος τοποθετείται πάνω στον άξονα της μηχανής και προς την αντίθετη πλευρά από αυτή που βρίσκεται ο συλλέκτης Προορισμός του ανεμιστήρα είναι να δημιουργεί ψύξη στα τυλίγματα του επαγωγικού τυμπάνου (ροή ρεύματος σε αυτά αναπτύσσει θερμότητα)

16

17

18

19 Τυλίγματα επαγωγικού τυμπάνου - έννοιες: Οδόντωση (z) είναι το αυλάκι ή εγκοπή που δημιουργείται κατά μήκος της επιφάνειας του επαγωγικού τυμπάνου Αγωγός (ενεργός): είναι το τμήμα της περιέλιξης που βρίσκεται μέσα στην οδόντωση και ουσιαστικά κόβει τις μαγνητικές γραμμές του πεδίου διέγερσης Σπείρα: είναι το τμήμα της περιέλιξης που έχει διαδρομή μέσα από 2 διαφορετικές οδοντώσεις. Τα 2 άκρα είναι ελεύθερα για να συνδεθούν με άκρα άλλων σπειρών Ομάδα: είναι το σύνολο πολλών σπειρών συνδεδεμένων μεταξύ τους σε σειρά τοποθετημένων στις ίδιες οδοντώσεις. Τα 2 άκρα κάθε ελεύθερης ομάδας συνδέονται στους τομείς του συλλέκτη Στοιχείο: τμήμα της ομάδας μέσα σε μία οδόντωση. Λέγεται και ημιομάδα

20 Παράλληλοι κλάδοι: τμήματα τυλίγματος παράλληλα συνδεδεμένα σε γειτονικές ψήκτρες. Κάθε ένας από τους παράλληλους κλάδους συμπεριφέρεται ως πηγή ηλεκτρικού ρεύματος με ηλεκτρεγερτική δύναμη (ΗΕΔ) Ε. Βαθμός πολυπλοκότητας (k): είναι ο αριθμός που ορίζεται από το πλήθος: Των οδοντώσεων του επαγωγικού τυμπάνου, και Των τομέων του συλλέκτη μιας ηλεκτρικής ΜΣΡ Δείχνει ουσιαστικά τον αριθμό των στρώσεων του τυλίγματος που υπάρχει στο κάθε αυλάκι του πυρήνα του επαγωγικού τυμπάνου

21 Για τριπλό τύλιγμα (k=3)

22 Τα τυλίγματα ΣΡ διακρίνονται σε βροχοτυλίγματα και κυματοτυλίγματα Ως βροχοτύλιγμα χαρακτηρίζεται το τύλιγμα συνεχούς ρεύματος που τα άκρα της ομάδας συνδέονται σε διαδοχικούς τομείς συλλέκτη που απέχουν 1 ή 2 το πολύ τομείς Τα βροχοτυλίγματα διακρίνονται σε: i. Απλά: τα άκρα τους συνδέονται σε διαδοχικούς τομείς συλλέκτη ii. iii. Διπλά: τα άκρα τους συνδέονται σε τομείς συλλέκτη που απέχουν μεταξύ τους ένα τομέα Τριπλά: τα άκρα των ομάδων τους συνδέονται σε τομείς που απέχουν μεταξύ τους 2 τομείς

23 Ως κυματοτύλιγμα χαρακτηρίζεται το τύλιγμα συνεχούς ρεύματος, που τα άκρα της ομάδας συνδέονται σε απομακρυσμένους τομείς συλλέκτη, τα οποία απέχουν μεταξύ τους ένα διπλό πολικό βήμα Το πολικό βήμα (ψp) είναι το μήκος του τόξου από το κέντρο του ενός πόλου μέχρι το κέντρο του αμέσως επόμενου πόλου ψψ pp = ππ DD 2pp με D: η διάμετρος δρομέα και p:ο αριθμός ζευγών πόλων

24 Το βήμα ή συνιστάμενο βήμα: που είναι η απόσταση μεταξύ των πρώτων στοιχείων διαδοχικών μονάδων. Ο αριθμός του βήματος είναι πάντα άρτιος Το πρώτο μερικό βήμα ή οπίσθιο βήμα (ψ1) είναι η απόσταση μεταξύ των δύο στοιχείων μιας ομάδας. Ο αριθμός του πρώτου μερικού βήματος είναι πάντα περιττός αριθμός Το δεύτερο μερικό βήμα ή εμπρόσθιο βήμα (ψ2) είναι η απόσταση του δεύτερου στοιχείου μιας ομάδας από το πρώτο στοιχείο της αμέσως επόμενης ομάδας. Ο αριθμός του είναι πάντα περιττός Το βήμα του συλλέκτη που είναι η απόσταση μεταξύ δύο τομέων συλλέκτη οι οποίοι καταλήγουν στα άκρα μιας ομάδας

25

26 Η επιλογή βροχοτυλίγματος ή κυματοτυλίγματος εξαρτάται άμεσα από την ισχύ της, δηλαδή συνδέεται με την τάση και την ένταση

27 Διέγερση ηλεκτρικών ΜΣΡ Η δημιουργία μαγνητικού πεδίου στο εσωτερικό της μηχανής αποτελεί τη διέγερση της Το ρεύμα που διαρρέει το τύλιγμα διέγερσης αποτελεί το ρεύμα διέγερσης της (Ιδ) Η φορά του ρεύματος διέγερσης είναι εκείνη που καθορίζει την πολικότητα των πόλων της ηλεκτρικής μηχανής Αν αλλάξει η φορά ρεύματος διέγερσης, τότε αλλάζει και η πολικότητα του τυλίγματος διέγερσης

28 Διέγερση ηλεκτρικών ΜΣΡ Η μαγνητική ροή που εμφανίζεται μετά τη διέγερση μιας ηλεκτρικής μηχανής ΣΡ, διακρίνεται στην: a. Χρήσιμη ροή (Φ) της οποίας οι μαγνητικές γραμμές ακολουθούν τη διαδρομή: Βόρειος μαγνητικός πόλος Διάκενο Επαγωγικό τύμπανο Διάκενο Νότιος μαγνητικός πόλος Ζύγωμα (μέσα από το οποίο κλείνει το μαγνητικό κύκλωμα) Η χρήσιμη μαγνητική ροή είναι εκείνη που συντελεί στη δημιουργία των ηλεκτρομαγνητικών φαινομένων στους αγωγούς του τυλίγματος του επαγωγικού τυμπάνου

29 Διέγερση ηλεκτρικών ΜΣΡ b. Ροή σκέδασης (Φσ) της οποίας οι μαγνητικές γραμμές δεν ακολουθούν την προηγούμενη διδρομή. Η ροή σκέδασης δεν συμμετέχει άμεσα στη λειτουργία της ηλεκτρικής μηχανής

30 Τα τυλίγματα των κύριων πόλων (διέγερσης) μιας ηλεκτρικής μηχανής ΣΡ, είναι: Το παράλληλο τύλιγμα (Ε1-Ε2) το οποίο συνδέεται παράλληλα με το τύλιγμα του επαγωγικού τυμπάνου Το τύλιγμα σειράς (D1-D2) το οποίο συνδέεται σε σειρά με το τύλιγμα του επαγωγικού τυμπάνου Τα τμήματα του κάθε τυλίγματος διέγερσης προκειμένου να σχηματίσουν την αναμενόμενη πολικότητα πόλων, είναι δυνατόν να συνδέονται μεταξύ τους σε σειρά ή παράλληλα

31

32 Η πολικότητα ενός πηνίου που διαρρέεται από ρεύμα καθορίζεται από τον κανόνα του δεξιού χεριού, κατά τον οποίο τα δάκτυλα τοποθετούνται προς τη φορά του ρεύματος στις σπείρες του πηνίου και ο αντίχειρας δείχνει τη φορά των μαγνητικών γραμμών Ως βόρειο πόλο θεωρούμε το άκρο του πηνίου από το οποίο εξέρχονται οι μαγνητικές γραμμές και νότιο αυτόν στον οποίο εισέρχονται