Κινητήρες ΣΡ
Ως γεννήτρια ΣΡ χαρακτηρίζεται η ηλεκτρική μηχανή που κατά τη λειτουργία της λαμβάνει κινητική ενέργεια και τη μετατρέπει σε ηλεκτρική με τη μορφή συνεχούς ρεύματος Η ΗΕΔ που δημιουργείται στις γεννήτριες ΣΡ οφείλεται στους ενεργούς αγωγούς του τυλίγματος επαγωγικού τυμπάνου, που κατά την περιστροφή τους τέμνουν τις γραμμές του μαγνητικού πε διου των πόλων
Η ΗΕΔ αυτή προσδιορίζεται από τη σχέση: EE = pp ss ww 60 aa ΦΦ n p: αριθμός ζευγών πόλων s: ο αριθμός των στοιχείων του τυλίγματος w: ο αριθμός των αγωγών που περιλαμβάνει το κάθε στοιχείο α: ο αριθμός ζευγών παράλληλων κλάδων του τυλίγματος Φ: η χρήσιμη μαγνητική ροή στο εσωτερικό της γεννήτριας n: η ταχύτητα περιστροφής του επαγωγικού δρομέα της γεννήτριας η οποία αναφέρεται από την κινητήρια μηχανή Επειδή το πηλίκο pp ss ww = kk είναι χαρακτηριστικό για την κατασκευή της 60 aa κάθε ηλεκτρικής μηχανής και έχει σταθερή τιμή, η ΗΕΔ που παράγεται στο τύλιγμα του επαγωγικού τυμπάνου γράφεται: EE = kk ΦΦ nn
Ως λειτουργία γεννήτριας χωρίς φορτίο χαρακτηρίζεται εκείνη κατά την οποία η ΗΕΔ που δημιουργείται στα άκρα του επαγωγικού τυμπάνου δεν εφαρμόζεται σε κατανάλωση Έτσι, ουσιαστικά υπάρχει ανοιχτό κύκλωμα και δεν κυκλοφορεί ρεύμα μέσα από συγκεκριμένη κατανάλωση Το μοναδικό ρεύμα που υπάρχει στην περίπτωση αυτή είναι το ρεύμα διέγερσης, που ανάλογα με το είδος της, διαρρέει ή όχι το τύλιγμα του επαγωγικού τυμπάνου
Η ΗΕΔ EE = kk ΦΦ nn που παράγεται από τη γεννήτρια ΣΡ εξαρτάται από: την κατασκευαστική σταθερά k της μηχανής την ταχύτητα περιστροφής n που επειδή αναφέρεται στην κινητήρια μηχανή, στους διάφορους υπολογισμούς θεωρείται σταθερή τη χρήσιμη μαγνητική ροή Φ από την οποία εξαρτάται άμεσα η ΗΕΔ Ε Η χρήσιμη μαγνητική ροή λοιπόν είναι εκείνη στην οποία οφείλεται η δημιουργία του μαγνητικού πεδίου στο εσωτερικό μέρος της γεννήτριας και βασικά εξαρτάται από την ένταση τροφοδοσίας των τυλιγμάτων της διέγερσης (Ιδ) που φυσικά είναι σταθερά στην κάθε ηλεκτρική μηχανή
Η εξάρτηση αυτή προσδιορίζεται από τη συναρτησιακή σχέση ΦΦ = ff II δδ και ονομάζεται μαγνητική χαρακτηριστική
πάνω στη αρχή περίπου της δεύτερης κλίσης που δημιουργείται ο μαγνητικός κορεσμός ΜΗΧΑΝΕΣ Ι 1. Επειδή η κατασκευή των μαγνητικών πόλων των ηλεκτρικών μηχανών πραγματοποιείται από σκληρό σιδηρομαγνητικό υλικό, υπάρχει παραμένοντας μαγνητισμός στους πόλους, όταν η μηχανή δεν βρίσκεται σε λειτουργία (η καμπύλη έχει ως αρχή το σημείο Α) 2. Όταν η ηλεκτρική μηχανή είναι καινούργια και δεν έχει τεθεί σε λειτουργία πριν από τη δοκιμή της δεν έχει παραμένοντα μαγνητισμό στους πόλους της και τότε γίνεται αναφορά για την παρθενική της λειτουργία (στην περίπτωση αυτή η μηχανή έχει αρχή το σημείο 0) 3. Όταν για μία μηχανή υπάρχει μεγάλο διάστημα επαναλειτουργίας, η ποσότητα του παραμένοντα μαγνητισμού των πόλων μειώνεται αλλά δεν εξαλείφεται εντελώς 4. Το σημείο κανονικής λειτουργίας εντοπίζεται: λίγο μετά το σχεδόν ευθύγραμμο τμήμα
Επειδή η ΗΕΔ Ε εξαρτάται από τη χρήσιμη μαγνητική ροή Φ, και αυτή με της σειρά της εξαρτάται από το ρεύμα διέγερσης, μπορούμε να πούμε πως η ΗΕΔ Ε εξαρτάται από το ρεύμα διέγερσης Η εξάρτηση αυτή εκφράζεται από τη συναρτησιακή σχέση EE = ff II δδ που ονομάζεται καμπύλη στατικής χαρακτηριστικής
Κατά τη διάρκεια λειτουργίας μίας γεννήτριας ΣΡ χωρίς φορτίο, το επαγωγικό της τύμπανο, διαρρέεται μόνο από το ρεύμα διέγερσης Ιδ Η ένταση του ρεύματος δίνεται από: II δδ = UU oo RR οοοο με Uο = η τάση στα άκρα του επαγωγικού τυμπάνου κατά τη λειτουργία χωρίς φορτίο, ουσιαστικά είναι ίση με την ΗΕΔ Ε που αναπτύσσεται σε αυτό Rολ = η συνολική αντίσταση που παρουσιάζει το ηλεκτρικό κύκλωμα διέγερσης, δηλαδή περιλαμβάνει: την αντίσταση του τυλίγματος διέγερσης και την ρυθμιστική αντίσταση Άρα ισχύει II δδ = Ε RR οοοο ή EE = II δδ RR οοοο Η τελευταία σχέση αποτελεί την εξίσωση της χαρακτηριστικής ευθείας της γεννήτριας
Η εξίσωση χαρακτηριστικής ευθείας γεννήτριας ΣΡ, δείχνει τη γραμμική μεταβολή της ΗΕΔ συναρτήσει της έντασης διέγερσης Ιδ για σταθερές κάθε φορά τιμές συνολικής αντίστασης
Η τομή της στατικής χαρακτηριστικής μιας γεννήτριας EE = ff II δδ και της χαρακτηριστικής της ευθείας EE = II δδ RR οοοο προσδίδει το σημείο λειτουργίας της γεννήτριας χωρίς φορτίο E = I R δ ολ
Ως λειτουργία γεννήτριας με φορτίο χαρακτηρίζεται εκείνη κατά την οποία η ΗΕΔ που δημιουργείται στα άκρα του επαγωγικού της τυμπάνου εφαρμόζεται σε κατανάλωση Έτσι ουσιαστικά υπάρχει κλειστό κύκλωμα και η συγκεκριμένη κατανάλωση διαρρέεται από συνεχές ρεύμα Κατά τη λειτουργία γεννήτριας ΣΡ με φορτίο δημιουργούνται: το μαγνητικό πεδίο των πόλων ή κύριο μαγνητικό πεδίο το οποίο οφείλεται στη διέλευση του ρεύματος Ιδ μέσα από το τύλιγμα διέγερσης
Το μαγνητικό πεδίο γύρω από κάθε ρευματοφόρο αγωγό του επαγωγικού τυμπάνου ( ή πεδίο επαγωγικού τυμπάνου) το οποίο οφείλεται στη διέλευση του ρεύματος ΙΤ μέσα από το τύλιγμα του επαγωγικού τυμπάνου
Στην πράξη αυτά τα δύο διαφορετικά πεδία προστίθενται γεωμετρικά και δημιουργούν ένα συνιστάμενο μαγνητικό πεδίο
Η επίδραση αυτή του μαγνητικού πεδίου των ρευματοφόρων αγωγών του τυλίγματος επαγωγικού τυμπάνου, στο κύριο μαγνητικό πεδίο των πόλων της γεννήτριας που προέρχεται από τη διέγερση, λέγεται αντίδραση του επαγωγικού τυμπάνου Η μαγνητική ροή του συνιστάμενου αυτού μαγνητικού πεδίου έχει διαγώνια διεύθυνση, από το άκρο του ενός πεδίλου προς το άκρο του άλλου και ουσιαστικά: παραμορφώνει τη μαγνητική ροή των κύριων μαγνητικών πόλων, και φυσικά, μειώνει την ΗΕΔ που παράγεται από τη γεννήτρια συνεχούς ρεύματος Το συνιστάμενο μαγνητικό πεδίο δεν μηδενίζεται στις θέσεις των ουδέτερων ζωνών αλλά σε νέες θέσεις, προχωρημένες κατά τη φορά περιστροφής του επαγωγικού τυμπάνου
Έτσι υπάρχει μετατόπιση της ουδέτερης ζώνης του μαγνητικού πεδίου, η οποία όμως, είναι πάντα κάθετη στο διάνυσμα του συνιστάμενου πεδίου Το γεγονός αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση του ολικού μαγνητικού πεδίου της γεννήτριας Το εύρος αυτής της μετατόπισης της ουδέτερης ζώνης εξαρτάται από το φορτίο που έχει συνδεθεί στα άκρα του επαγωγικού τυμπάνου της γεννήτριας
Η μετατόπιση της ουδέτερης ζώνης έχει ως αποτέλεσμα της μείωσης της ΗΕΔ (Εφ) που παράγει η γεννήτρια. Είναι δε: EE φφ = kk ΦΦ οοοο nn Επειδή οι ψήκτρες, μετά τη μετατόπιση της ουδέτερης ζώνης, βραχυκυκλώνουν ομάδες του τυλίγματος του επαγωγικού τυμπάνου που βρίσκονται πλέον σε τάση, εμφανίζονται σπινθηρισμοί μεταξύ αυτών και του συλλέκτη Οι σπινθηρισμοί αυτοί, που είναι προφανώς ανεπιθύμητοι, προκαλούν: ανάπτυξη μεγάλων θερμοκρασιών πρόωρη φθορά των ψηκτρών Οι τρόποι που εφαρμόζονται στην πράξη για την αντιμετώπιση του φαινομένου της αντίδρασης του επαγωγικού τυμπάνου και κατ επέκταση για τον περιορισμό των σπινθηρισμών κατά τη λειτουργία της γεννήτριας ΣΡ με φορτίο είναι:
1. Η μετατόπιση των ψηκτρών κάθετα στην ουδέτερη ζώνη, κατά τη φορά περιστροφής του επαγωγικού τυμπάνου Ο τρόπος αυτός χρησιμοποιείται σε γεννήτριες μικρής ισχύος και έγκειται στο γεγονός πως οι ψήκτρες πλέον βραχυκυκλώνουν τομείς του συλλέκτη στους οποίους καταλήγουν άκρα ομάδων με μηδενική τάση περιορίζονται οι σπινθηρισμοί
2. Η τοποθέτηση βοηθητικών πόλων (ή πόλων αντιστροφής) Η χρησιμοποίηση των βοηθητικών πόλων σε γεννήτριες μέσης και μεγάλης ισχύος έχει ως αποτέλεσμα την εξομάλυνση του μαγνητικού πεδίου στο εσωτερικό της γεννήτριας Έτσι το συνιστάμενο μαγνητικό πεδίο της λαμβάνει τελικά μία μορφή περίπου ίδια με αυτή του μαγνητικού πεδίου κυρίων πόλων, και αποφεύγεται η μετατόπιση των ψηκτρών Οι βοηθητικοί πόλοι κατασκευάζονται από ελάσματα σκληρού σιδηρομαγνητικού υλικού γύρω από το οποίο υπάρχει το τύλιγμα με σύρμα μεγάλης διατομής και μικρού αριθμού σπειρών Τοποθετούνται ανάμεσα στους κύριους πόλους και συνδέονται σε σειρά με το τύλιγμα του επαγωγικού τυμπάνου έτσι ώστε να εξασφαλίζεται η εξής σειρά πόλων: Βόρειος Κύριος Νότιος Βοηθητικός Νότιος Κύριος Βόρειος Βοηθητικός
3. Η χρησιμοποίηση μαγνητικών πόλων με τυλίγματα αντιστάθμισης Η χρησιμοποίηση των τυλιγμάτων αντιστάθμισης που τοποθετούνται σε ειδικές διαμορφώσεις των μαγνητικών πόλων έχει ως αποτέλεσμα την μερική εξουδετέρωση του μαγνητικού πεδίου που προέρχεται από τους ρευματοφόρους αγωγούς του επαγωγικού τυμπάνου Οι αγωγοί του τυλίγματος αντιστάθμισης συνδέονται σε σειρά με το τύλιγμα του επαγωγικού τυμπάνου Ο τρόπος σύνδεσης είναι τέτοιος ώστε η ίδιας τιμής ένταση ρεύματος που τα διαρρέει να έχει αντίθετη φορά από αυτή των γειτονικών (απέναντι) αγωγών Έχει μεγάλο κόστος και γι αυτό η χρησιμοποίηση τους ενδείκνυται σε μηχανές μεγάλης ισχύος
3. Η χρησιμοποίηση μαγνητικών πόλων με τυλίγματα αντιστάθμισης Η χρησιμοποίηση των τυλιγμάτων αντιστάθμισης που τοποθετούνται σε ειδικές διαμορφώσεις των μαγνητικών πόλων έχει ως αποτέλεσμα την μερική εξουδετέρωση του μαγνητικού πεδίου που προέρχεται από τους ρευματοφόρους αγωγούς του επαγωγικού τυμπάνου Οι αγωγοί του τυλίγματος αντιστάθμισης συνδέονται σε σειρά με το τύλιγμα του επαγωγικού τυμπάνου Ο τρόπος σύνδεσης είναι τέτοιος ώστε η ίδιας τιμής ένταση ρεύματος που τα διαρρέει να έχει αντίθετη φορά από αυτή των γειτονικών (απέναντι) αγωγών Έχει μεγάλο κόστος και γι αυτό η χρησιμοποίηση τους ενδείκνυται σε μηχανές μεγάλης ισχύος
4. Η διαμόρφωση των πυρήνων των μαγνητικών πόλων που μπορεί να πραγματοποιηθεί με τους εξής τρόπους:
Κατά τη διάρκεια λειτουργίας μιας γεννήτριας ΣΡ με φορτίο παραμορφώνεται το μαγνητικό πεδίο των πόλων της, με αποτέλεσμα να μειώνεται η μαγνητική τους ροή Η ΗΕΔ Eφ που παράγεται κατά τη λειτουργία της γεννήτριας με φορτίο (δυναμική ΗΕΔ) είναι μικρότερη από την ΗΕΔ που παράγεται στη λειτουργία χωρίς φορτίο. Δηλαδή: EE φφ < EE Η δυναμική ΗΕΔ εξαρτάται από την ένταση της διέγερσης όπως και η ΗΕΔ κατά τη λειτουργία χωρίς φορτίο. Η εξάρτηση αυτή εκφράζεται από τη συναρτησιακή σχέση EE φφ = ff II δδ και ονομάζεται δυναμική χαρακτηριστική
Η πολική τάση (U) που μετράται στα άκρα του επαγωγικού τυμπάνου μιας γεννήτριας ΣΡ (υπό φορτίο) διατηρώντας σταθερές την ταχύτητα περιστροφής και την ένταση διέγερσης, είναι μικρότερη από τη δυναμική ΗΕΔ (Εφ) που δημιουργείται στο τύλιγμα του δρομέα της Αυτό συμβαίνει επειδή κατά τη λειτουργία με φορτίο: το εξωτερικό της ηλεκτρικό κύκλωμα είναι κλειστό, και το επαγωγικό της τύμπανο διαρρέεται (πλέον) από επαγωγικό ρεύμα έντασης ΙΤ που λέγεται ένταση ρεύματος επαγωγικού τυμπάνου Το ρεύμα αυτό κατά τη διέλευση του μέσα από το εσωτερικό κύκλωμα της γεννήτριας δημιουργεί κάποια πτώση τάσης που οφείλεται στην εσωτερική της αντίσταση RΤ Η αντίσταση αυτή λέγεται αντίσταση επαγωγικού τυμπάνου και είναι το σύνολο των αντιστάσεων που εμφανίζουν:
οι αγωγοί του τυλίγματος του επαγωγικού τυμπάνου οι επαφές μεταξύ ψηκτρών και συλλέκτη οι συνδέσεις μεταξύ των διαφόρων αγωγών της μηχανής Η τιμή της πολικής τάσης (U) μιας γεννήτριας ΣΡ δίνεται από τη σχέση: UU = EE φφ II ΤΤ RR ΤΤ Από την παραπάνω σχέση επειδή η πολική τάση εξαρτάται από τη δυναμική ΗΕΔ (Εφ), η οποία με τη σειρά της εξαρτάται από την ένταση διέγερσης, θα εξαρτάται και αυτή από την ένταση διέγερσης Η εξάρτηση αυτή εκφράζεται από τη συναρτησιακή σχέση UU = ff II δδ και ονομάζεται εξωτερική χαρακτηριστική της γεννήτριας
Κατά τη λειτουργία μιας γεννήτριας ΣΡ διακρίνουμε τις εξής τάσεις: 1. Την τάση λειτουργίας χωρίς φορτίο που εμφανίζεται στα άκρα του επαγωγικού τυμπάνου κατά τη λειτουργία της χωρίς φορτίο, και είναι ίση με την ΗΕΔ που παράγεται σε αυτό. Ισχύει: UU oo = EE 2. Τη δυναμική ΗΕΔ Εφ, που εμφανίζεται στα άκρα του επαγωγικού τυμπάνου της γεννήτριας κατά τη λειτουργία της με φορτίο. Ισχύει: EE φφ < EE 3. Την πολική τάση U, που εμφανίζεται στα άκρα του επαγωγικού τυμπάνου της γεννήτριας κατά τη λειτουργία της με φορτίο όταν συνδεθεί σ αυτά εξωτερικό φορτίο και δίνεται από τη σχέση: UU = EE φφ II TT RR ΤΤ Ισχύει UU < EE φφ
Κινητήρες ΣΡ Ως κινητήρες ΣΡ χαρακτηρίζεται η ηλεκτρική μηχανή που κατά τη λειτουργία της λαμβάνει ηλεκτρική ενέργεια και την μετατρέπει σε κινητική ενέργεια, την οποία αποδίδει στον άξονα της Η ροπή που δημιουργείται στο επαγωγικό τύμπανο των κινητήρων ΣΡ οφείλεται στους ρευματοφόρους αγωγούς του τυλίγματος του επαγωγικού τυμπάνου που βρίσκονται μέσα στο μαγνητικό πεδίο των πόλων και σε αυτούς αναπτύσσονται δυνάμεις Laplace
Κινητήρες ΣΡ Η ροπή αυτή προσδιορίζεται από τη σχέση: TT = pp ss ww 2 ππ aa ΦΦ II ΤΤ p: ο αριθμός ζευγών πόλων s: ο αριθμός στοιχείων του τυλίγματος w: ο αριθμός των αγωγών που περιλαμβάνει κάθε στοιχείο π: 3.14 α: ο αριθμός ζευγών των παράλληλων κλάδων του τυλίγματος Φ: η χρήσιμη μαγνητική ροή στο εσωτερικό της γεννήτριας ΙΤ: η ένταση του ρεύματος που διαρρέει το τύλιγμα του επαγωγικού τυμπάνου
Κινητήρες ΣΡ Επειδή το πηλίκο pp ss ww 2 ππ aa = kk 1είναι χαρακτηριστικό για την κατασκευή της κάθε ηλεκτρικής μηχανής και έχει σταθερή τιμή, η ροπή που αναπτύσσεται στον δρομέα γράφεται: TT = kk 1 ΦΦ II ΤΤ Όταν τροφοδοτηθεί με ρεύμα το τύλιγμα του επαγωγικού τυμπάνου τότε αυτό αρχίζει και περιστρέφεται μέσα στο μαγνητικό πεδίο των πόλων του κινητήρα Η περιστροφή αυτή του δρομέα του κινητήρα έχει ως συνέπεια, οι αγωγοί του τυλίγματος του επαγωγικού τυμπάνου: να τέμνουν τις μαγνητικές γραμμές του πεδίου και έτσι να δημιουργείται σε αυτούς μία ΗΕΔ από επαγωγή που η φορά της είναι αντίθετη προς τη φορά του ρεύματος που διαρρέει τους αγωγούς
Κινητήρες ΣΡ Η ΗΕΔ αυτή ονομάζεται αντιηλεκτεγερτική δύναμη (ΑΗΕΔ) κινητήρα και προσδιορίζεται από τη γνωστή σχέση: EE aa = kk ΦΦ nn Η τάση (U) με την οποία τροφοδοτούνται οι κινητήρες ΣΡ υπολογίζεται από τη σχέση: UU = EE aa + II ΤΤ RR ΤΤ Εα: η ΑΗΕΔ που αναπτύσσεται στο τύλιγμα του επαγωγικού τυμπάνου του κινητήρα και κυμαίνεται μεταξύ 80 και 95% της τάσης τροφοδοσίας ΙΤ RT: η εσωτερική πτώση τάσης του κινητήρα ΙΤ: η ένταση ρεύματος που διαρρέει το τύλιγμα του επαγωγικού τυμπάνου RT: η ωμική αντίσταση του τυλίγματος του επαγωγικού τυμπάνου και των ψηκτρών Η ένταση του ρεύματος που διαρρέει το τύλιγμα του επαγωγικού τυμπάνου έχει σχετικά μικρή τιμή και υπολογίζεται: II ΤΤ = UU EE aa RR ΤΤ
Κινητήρες ΣΡ Κατά τη στιγμή εκκίνησης ενός κινητήρα ΣΡ, κατά την οποία ο δρομέας δεν έχει αρχίσει ακόμη να περιστρέφεται μέσα στο μαγνητικό πεδίο δεν αναπτύσσεται ΑΗΕΔ στο τύλιγμα του επαγωγικού τυμπάνου: EE aa = kk ΦΦ nn nn 0 EE aa = 0 Η ένταση του ρεύματος που απορροφά το επαγωγικό τύμπανο του κινητήρα, τη στιγμή μόνο, που αυτός τίθεται σε κίνηση είναι: II AA = UU 0 ή ΙΙ RR ΑΑ = UU ΤΤ RR ΤΤ όπου ΙΑ: η ένταση εκκίνησης του κινητήρα η οποία στην πράξη λαμβάνει πολύ μεγάλες τιμές
Κινητήρες ΣΡ Άμεση συνέπεια είναι η ανάπτυξη μεγάλης θερμότητας στα τυλίγματα του επαγωγικού τυμπάνου και ο κίνδυνος καταστροφής, καθώς επίσης και η πρόκληση προβλημάτων στο δίκτυο τροφοδοσίας του κινητήρα Πρέπει να λαμβάνεται κάποιο είδος προστασίας απέναντι στο ρεύμα εκκίνησης του κινητήρα Αυτή η προστασία βασίζεται στη δυνατότητα ρύθμισης της έντασης του ρεύματος εκκίνησης Την πετυχαίνουμε με τη χρησιμοποίηση μιας ειδικά κατασκευασμένης κατά βαθμίδες αντίστασης που λέγεται εκκινητής (Rεκκ), ή στην πράξη ελ-εμ-αρ από τα γράμματα συμβολισμού
Κινητήρες ΣΡ Η αντίσταση του εκκινητή (στροφαλοφόρος) παρεμβάλλεται σε σειρά με το τύλιγμα του επαγωγικού τυμπάνου Η διαδοχική αφαίρεση των βαθμίδων των αντιστάσεων της αρχίζει με την απόκτηση των πρώτων στροφών του δρομέα του κινητήρα, οπότε στο τύλιγμα του τυμπάνου δημιουργείται ΗΕΔ Όταν αφαιρεθούν όλες οι βαθμίδες ο κινητήρας έχει την κανονική του ταχύτητα και απορροφά από το δίκτυο την ονομαστική ένταση (εξαρτάται αποκλειστικά και μόνο από το φορτίο του)
Κινητήρες ΣΡ Η ένταση του ρεύματος που απορροφά το επαγωγικό τύμπανο τη στιγμή της εκκίνησης του (με συνδεδεμένο τον εκκινητή) είναι: UU II εεεεεε = RR ΤΤ + RR εεεεεε Από τη σχέση αυτή προκύπτει και η σχέση υπολογισμού της συνολικής αντίστασης του εκκινητή: RR εεεεεε = UU II εεεεεε RR ΤΤ Οι βαθμίδες (τμήματα) των αντιστάσεων του εκκινητή υπολογίζονται έτσι ώστε η ένταση που απορροφά ο κινητήρας κατά το στάδιο εκκίνησης, να κυμαίνεται μεταξύ διαφόρων τιμών
Κινητήρες ΣΡ Η ένταση του ρεύματος που απορροφά το επαγωγικό τύμπανο τη στιγμή της εκκίνησης του (με συνδεδεμένο τον εκκινητή) είναι: UU II εεεεεε = RR ΤΤ + RR εεεεεε Από τη σχέση αυτή προκύπτει και η σχέση υπολογισμού της συνολικής αντίστασης του εκκινητή: RR εεεεεε = UU II εεεεεε RR ΤΤ Οι βαθμίδες (τμήματα) των αντιστάσεων του εκκινητή υπολογίζονται έτσι ώστε η ένταση που απορροφά ο κινητήρας κατά το στάδιο εκκίνησης, να κυμαίνεται μεταξύ διαφόρων τιμών Στην περίπτωση που κατά τη διαδικασία εκκίνησης οι αντιστάσεις: αφαιρεθούν πολύ γρήγορα, η ένταση του ρεύματος αυξάνεται πολύ πάνω από το Ιεεκ ενώ, αν αφαιρεθούν πολύ αργά αυξάνεται ο χρόνος εκκίνησης
Κινητήρες ΣΡ Οι εκκινητές στην πράξη διαθέτουν πηνίο έλλειψης τάσης (ΠΕΤ) και πηνίο υπερέντασης (ΠΥ) Το ΠΕΤ εργάζεται με τρόπο ώστε: κατά τη διάρκεια λειτουργίας του κινητήρα να συγκρατεί τον στρόφαλο του εκκινητή στην τελευταία θέση στην οποία όλες οι βαθμίδες των αντιστάσεων είναι εκτός κυκλώματος διακοπή λειτουργίας του κινητήρα επαναφέρει τον στρόφαλο του εκκινητή (μέσω ελατηριωτού μηχανισμού) στην αρχική θέση όπου οι αντιστάσεις είναι εντός κυκλώματος Το ΠΕΤ παρέχει ουσιαστικά τη δυνατότητα της εκκίνησης του κινητήρα με τις αντιστάσεις του εκκινητή να παρεμβάλλονται στο ηλεκτρικό κύκλωμα
Κινητήρες ΣΡ Το ΠΥ διακόπτει την τροφοδοσία ενός κινητήρα όταν διαρρέεται από ένταση ρεύματος μεγαλύτερη από την κανονική του και για την οποία είναι ρυθμισμένο να λειτουργεί. Το ΠΥ: συνδέεται σε σειρά με το κύκλωμα τροφοδοσίας κατά τη λειτουργία του, βραχυκτκλώνει το ΠΕΤ. Αυτό δε ελευθερώνει τον στρόφαλο του εκκινητή ο οποίος επιστρέφει στην αρχική του θέση
Κινητήρες ΣΡ Στην περίπτωση λειτουργίας του κινητήρα με φορτίο η ηλεκτρική ισχύς που απορροφά αυτός από το δίκτυο για τη λειτουργία του, εξαρτάται από το φορτίο και μεταβάλλεται αυτόματα, ανάλογα με τις μεταβολές του φορτίου Κατά τη σύνδεση φορτίου στον άξονα του κινητήρα, δεδομένου πως η τάση τροφοδοσίας και η ένταση διέγερσης διατηρούνται σταθερές, ελαττώνονται οι στροφές του με αποτέλεσμα να ελαττώνεται η ΑΗΕΔ του κινητήρα Επειδή ελαττώνεται η ΑΗΕΔ του κινητήρα, αυξάνεται το ρεύμα που διαρρέει το επαγωγικό τύμπανο σύμφωνα με τη σχέση II ΤΤ = UU EE aa RR ΤΤ Έτσι αυξάνεται και η ροπή του κινητήρα η οποία εξαρτάται από το ρεύμα ΙΤ Η ελάττωση των στροφών σταματά μόλις η ροπή γίνει ίση με τη ροπή του φορτίου οπότε ο κινητήρας εξυπηρετεί πλέον το μηχανικό του φορτίο
Κινητήρες ΣΡ Αν κατά τη λειτουργία ενός κινητήρα ΣΡ υπάρξει υπερβολική αύξηση φορτίου στον άξονα του ώστε, οι στροφές να μηδενισθούν είναι δυνατόν: να καταστραφεί το τύλιγμα του επαγωγικού τυμπάνου λόγω της μεγάλης θερμότητας που αναπτύσσεται σε αυτό. Αυτό συμβαίνει επειδή ο κινητήρας συμπεριφέρεται σα να διαρρέεται από ρεύμα εκκίνησης χωρίς εκκινητή. II AA = UU RR ΤΤ γιατί EE aa = 0 να αυξηθεί επικίνδυνα η ροπή στρέψης του δρομέα λόγω του πολύ μεγάλου ρεύματος το οποίο διαρρέει τα τυλίγματα του
Κινητήρες ΣΡ Κατά τη λειτουργία του κάθε κινητήρα ΣΡ στο εσωτερικό του δημιουργούνται: το μαγνητικό πεδίο των πόλων ή κύριο μαγνητικό πεδίο, το οποίο οφείλεται στη διέλευση του ηλεκτρικού ρεύματος μέσα από το τύλιγμα διέγερσης το μαγνητικό πεδίο γύρω από κάθε ρευματοφόρο αγωγό του επαγωγικού τυμπάνου, το οποίο οφείλεται στη διέλευση του ρεύματος μέσα από το τύλιγμα επαγωγικού τυμπάνου Στην πράξη τα 2 παραπάνω διαφορετικά μαγνητικά πεδία προστίθενται γεωμετρικά και δημιουργούν ένα συνιστάμενο μαγνητικό πεδίο Το συνιστάμενο μαγνητικό πεδίο δεν μηδενίζεται στις θέσεις των ουδέτερων ζωνών αλλά σε νέες θέσεις κατά τη φορά περιστροφής του κινητήρα
Κινητήρες ΣΡ Έτσι υπάρχει μετατόπιση της ουδέτερης ζώνης του μαγνητικού πεδίου, η οποία όμως είναι πάντα κάθετη στο διάνυσμα του συνιστάμενου πεδίου, το οποίο έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση του ολικού μαγνητικού πεδίου Το εύρος της μετατόπισης της ουδέτερης ζώνης εξαρτάται από το φορτίο που έχει συνδεθεί στον άξονα της Η μετατόπιση αυτή έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση της ΑΗΕΔ καθώς και της ροπής επειδή και οι 2 εξαρτώνται από τη μαγνητική ροή Επειδή οι ψήκτρες μετά τη μετατόπιση βραχυκυκλώνουν ομάδες του τυλίγματος του επαγωγικού τυμπάνου που βρίσκονται πλέον σε τάση, εμφανίζονται σπινθηρισμοί
Κινητήρες ΣΡ Οι τρόποι αντιμετώπισης της αντίδρασης του επαγωγικού τυμπάνου (ή αποφυγής σπινθηρισμών) γίνεται με: 1. Μετατόπιση των ψηκτρών κάθετα στην ουδέτερη ζώνη, αντίθετα με τη φορά περιστροφής του επαγωγικού τυμπάνου 2. Η τοποθέτηση βοηθητικών πόλων 3. Η χρησιμοποίηση μαγνητικών πόλων με τυλίγματα αντιστάθμισης 4. Η διαμόρφωση των πυρήνων των μαγνητικών πόλων