Κινητήρες ΣΡ Διέγερσης Σειράς

Transcript

1 Διέγερσης Σειράς

2 Ισοδύναμο κύκλωμα:

3 Τα τυλίγματα διέγερσης διαθέτουν σχετικά λίγες σπείρες και συνδέονται σε σειρά με το κύκλωμα οπλισμού Εδώ το ρεύμα οπλισμού, το ρεύμα διέγερσης και το ρεύμα φορτίου έχουν όλα την ίδια τιμή Κυκλωματικά ισχύει: ( ) V = E + I R + R T A A A S Το βασικό χαρακτηριστικό αυτού του κινητήρα είναι ότι η μαγνητική ροή στο εσωτερικό του είναι ανάλογη του ρεύματος οπλισμού (πριν την εμφάνιση του κορεσμού) Η αύξηση του ρεύματος εισόδου προκαλεί αύξηση της μαγνητικής ροής στο εσωτερικό του Αυτή η αύξηση της μαγνητικής ροής μειώνει την ταχύτητα του

4 Το αποτέλεσμα είναι ότι η καμπύλη ροπής ταχύτητας αυτού του κινητήρα παρουσιάζει πολύ απότομη κλίση Η επαγόμενη ροπή είναι 2 Η μαγνητική ροή είναι ανάλογη του τ ρεύματος = kφ I = οπλισμού kci Άρα η επαγόμενη ροπή είναι τ = kφi ind ind A A Άρα η ροπή του κινητήρα είναι ανάλογη του τετραγώνου του ρεύματος οπλισμού Ο κινητήρας αυτός δίνει τη μεγαλύτερη ροπή ανά μονάδα ρεύματος από οποιαδήποτε άλλο κινητήρα ΣΡ Χρησιμοποιείται σε εφαρμογές όπου απαιτείται πολύ μεγάλη ροπή Τέτοιες εφαρμογές είναι οι κινητήρες εκκίνησης (μίζες), οι κινητήρες των ανελκυστήρων A τ = kφ I = kci 2 ind A A Φ= ci A

5 Για τον προσδιορισμό της χαρακτηριστικής φορτίου αρχικά γίνεται η παραδοχή της γραμμικής καμπύλης μαγνήτισης για τον κινητήρα Σε μία τέτοια υποθετική γραμμική καμπύλη μαγνήτισης η μαγνητική ροή είναι Φ= ci A τ V = Φ ω + ind T k ( RA + RS) Ξέρουμε ότι V = E + I R + R kc Από ( ) T A A A S ind τ = = kc 2 τ ind kcia IA Επειδή EA = kφω τ V = kφ ω + ind R + R kc ( ) T A S

6 Με την απαλοιφή της ροής θα προκύψει η σχέση ροπής-ταχύτητας Τελικά προκύπτει: V 1 R + R ω = T A S kc τ kc ind Άρα η ταχύτητα ενός ακόρεστου κινητήρα με διέγερση σειράς μεταβάλλεται αντιστρόφως ανάλογα προς την τετραγωνική ρίζα της ροπής του

7

8 Ένα μειονέκτημα αυτού του κινητήρα: όταν η ροπή του κινητήρα πλησιάζει τη μηδενική τιμή, η ταχύτητα του γίνεται άπειρη Στην πράξη η ροπή δεν είναι δυνατό να μηδενιστεί (επειδή θα πρέπει να ξεπεραστούν τουλάχιστον οι απώλειες πυρήνα και οι μηχανικές απώλειες) Αν δεν συνδεθεί όμως άλλο φορτίο η ταχύτητα θα γίνει γρήγορα πάρα πολύ μεγάλη προκαλώντας σημαντικά προβλήματα Άρα, ένας τέτοιος κινητήρας δεν πρέπει να μένει ποτέ χωρίς φορτίο Δεν πρέπει επίσης να συνδέεται στο φορτίο του μέσω ιμάντα ή άλλου παρόμοιου μηχανισμού που θα μπορούσε να σπάσει Σε μία τέτοια περίπτωση αν ο κινητήρας μείνει χωρίς φορτίο καθώς περιστρέφεται, τα αποτελέσματα θα είναι καταστροφικά

9 Σε αντίθεση με τους κινητήρες παράλληλης διέγερσης, σε αυτούς τους κινητήρες υπάρχει μία μόνο αποδοτική μέθοδος μεταβολής Σε αυτή τη μέθοδο ρυθμίζεται η τάση εισόδου στον κινητήρα Όταν αυξάνεται η τάση εισόδου αυξάνεται ο πρώτος όρος της V 1 R + R ω = T A S kc τ kc ind Έτσι ο κινητήρας περιστρέφεται γρηγορότερα για οποιαδήποτε ορισμένη ροπή Η ταχύτητα μπορεί επίσης να μεταβάλλεται με την εισαγωγή μιας αντίστασης σε σειρά με το κύκλωμα του κινητήρα (δαπανηρή μέθοδος)

10 Σύνθετης Διέγερσης

11 Σε αυτούς τους κινητήρες η διέγερση αποτελείται από ένα τύλιγμα σειράς και ένα παράλληλο τύλιγμα

12 Στον κινητήρα αυτόν ισχύουν: ( ) V = E + I R + R T A A A S I = I I VT IF = R A L F F Στο εσωτερικό ενός τέτοιου κινητήρα υφίσταται μαγνητική ροή της οποίας το ένα μέρος είναι σταθερό, ενώ το υπόλοιπο είναι ανάλογο του ρεύματος οπλισμού (ή αλλιώς του φορτίου) Άρα ένας τέτοιος κινητήρας διαθέτει μεγαλύτερη ροπή εκκίνησης από την αντίστοιχη του κινητήρα παράλληλης διέγερσης (εδώ η μαγνητική ροή είναι σταθερή)

13 Επιπλέον ένας τέτοιος κινητήρας διαθέτει μικρότερη ροπή εκκίνησης από την αντίστοιχη του κινητήρα διέγερσης σειράς (εδώ η μαγνητική ροή είναι ανάλογη του ρεύματος οπλισμού) Αυτός ο κινητήρας συνδυάζει τα πλεονεκτήματα των κινητήρων διέγερσης σειράς και αυτών παράλληλης διέγερσης Διαθέτει αρκετά υψηλή ροπή εκκίνησης αλλά δεν επιταχύνει ασταμάτητα στην αφόρτιστη λειτουργία Όταν το φορτίο είναι μικρό, το τύλιγμα διέγερσης σειράς δεν παίζει μεγάλο ρόλο Σε μεγάλη αύξηση φορτίου η μαγνητική ροή του τυλίγματος σειράς γίνεται σημαντική

14

15 Στο εσωτερικό ενός κινητήρα διαφορικής σύνθετης διέγερσης η μαγνητεγερτική δύναμη του τυλίγματος διέγερσης σειράς αφαιρείται από αυτή του παράλληλου τυλίγματος Έτσι, αύξηση του φορτίου σημαίνει μείωση της μαγνητική ροής στο εσωτερικό του Αυτό προκαλεί αύξηση της ταχύτητας του Αυτή η επιτάχυνση σημαίνει παραπέρα αύξηση του φορτίου και του ρεύματος ΙΑ, μεγαλύτερη μείωση της ροής και εκ νέου αύξηση της ταχύτητας Ο κινητήρας είναι ασταθής και οδηγείται σε διαφυγή Ακατάλληλος κινητήρας για τις περισσότερες εφαρμογές

16 Επιπλέον η εκκίνηση ενός τέτοιου κινητήρα είναι αδύνατη Το ρεύμα οπλισμού και το αντίστοιχο ρεύμα διέγερσης σειράς έχουν μεγάλη τιμή στην εκκίνηση Επειδή η μαγνητική ροή του τυλίγματος σειράς αφαιρείται από αυτή του παράλληλου τυλίγματος, είναι δυνατό να αντιστραφεί η πολικότητα των πόλων Ετσι, ο κινητήρα θα παραμείνει ακίνητος η θα περιστρέφεται προς τη λάθος κατεύθυνση Κατά την εκκίνηση θα πρέπει να βραχυκυκλωθεί ο τύλιγμα σειράς

17

18 Ο έλεγχος της ταχύτητας τέτοιων κινητήρων μπορεί να γίνει με: Μεταβολή της αντίστασης διέγερσης RF Μεταβολή της τάσης στα άκρα του οπλισμού VA Μεταβολή της αντίστασης οπλισμού RA