Κεφάλαιο 2 Περίληψη κατασκευαστικών παραμέτρων του Πειραματικού Κινητήρα (Α.Μ.Β.Κ)

Κεφάλαιο 2 Περίληψη κατασκευαστικών παραμέτρων του Πειραματικού Κινητήρα (Α.Μ.Β.Κ) Η Α.Μ.Β.Κ., όπως και κάθε ηλεκτρική μηχανή, αποτελείται από το ακίνητο μέρος (στάτης) και το περιστρεφόμενο μέρος (δρομέας). Μεταξύ στάτη και δρομέα υπάρχει το διάκενο με τάξη μεγέθους από κλάσματα χιλιοστού (σε μικρές μηχανές) έως και μερικά χιλιοστά (σε μεγάλες μηχανές). Οι πυρήνες του στάτη και του δρομέα (φορείς της μαγνητικής ροής), δεν είναι κατασκευασμένοι από συμπαγή σίδηρο αλλά από πυριτιούχα δυναμοελάσματα για την ελαχιστοποίηση των απωλειών των δινορευμάτων. Τα δυναμοελάσματα αυτά στοιβάζονται και συμπιέζονται σε πρέσες αφού πρώτα βερνικωθούν μονόπλευρα, με σκοπό να μας δώσουν τους πυρήνες. Ο σχηματιζόμενος με αυτόν τον τρόπο πυρήνας του στάτη, φέρει στην εσωτερική του περιφέρεια αυλακώσεις όπου και τοποθετείται τριφασική περιέλιξη. Τα έξι άκρα αυτής καταλήγουν σε ισάριθμους ακροδέκτες του κιβωτίου των άκρων. Μεταξύ των αγωγών της περιέλιξης και του πυρήνα τοποθετείται φυσικά, ειδικό μονωτικό υλικό για προστασία από την τάση που φέρει η περιέλιξη. 10

Στις αντίστοιχες αυλακώσεις που φέρει η εξωτερική περιφέρεια του δρομέα, χυτεύεται αλουμίνιο ή χαλκός και δημιουργούνται έτσι αγώγιμες μπάρες, μία σε κάθε αυλάκι. Τα άκρα των μπάρων είναι συνδεδεμένα (βραχυκυκλωμένα) μεταξύ τους με τους δακτυλίους βραχυκύκλωσης δημιουργώντας έτσι έναν κλειστό απομονωμένο κλωβό. Ο στόχος είναι να πετύχουμε κατά την κατασκευή, όσο το δυνατόν μικρότερο διάκενο ενώ για τις αυλακώσεις είναι επιθυμητό να έχουν το μικρότερο δυνατό άνοιγμα (σχισμή). Έτσι, πετυχαίνουμε μείωση της μαγνητικής αντίστασης και της ροής σκέδασης. Μέχρι τώρα αναφερθήκαμε συνοπτικά στους πυρήνες του στάτη και του δρομέα καθώς και στις περιελίξεις τους (φορείς ρευμάτων και τάσεων). Αυτά αποτελούν τα ενεργά μέρη της μηχανής. Στην συνέχεια παραθέτουμε κάποια στοιχεία για τα μη ενεργά μέρη της μηχανής. Τέτοια είναι το περίβλημα, ο άξονας, τα πλέγματα, ο ανεμιστήρας και άλλα εξαρτήματα στήριξης, στερέωσης και μόνωσης. Το περίβλημα μέσα στο οποίο πρεσάρεται ο πυρήνας του στάτη, είναι κατασκευασμένος από χυτοσίδηρο και έχει διαμήκη πτερύγια ψύξης για την καλύτερη απαγωγή της θερμότητας. Αποτελείται από τον μανδύα και τα πλευρικά καλύμματα στις φωλιές των οποίων είναι στηριγμένα τα έδρανα του άξονα της μηχανής. Μόνο σε πολύ μεγάλες μηχανές η στήριξη των εδράνων γίνεται στο δάπεδο. Τα έδρανα αυτά είναι είτε κύλισης (ρουλεμάν), είτε ολίσθησης (κουζινέτα).τα ρουλεμάν είναι ένσφαιρα μονής σειράς, χαμηλής στάθμης θορύβου. Τοποθετούνται ευκολότερα, είναι φθηνότερα, έχουν λιγότερες απώλειες και χρειάζονται ελάχιστη συντήρηση (καθάρισμα και λίπανση ανά μεγάλα χρονικά διαστήματα). Τα κουζινέτα είναι δακτύλιοι από χυτοσίδηρο, μπρούντζο ή κράματα μολύβδου και ψευδαργύρου μέσα σε δοχείο λαδιού. Χρησιμοποιούνται σε πολύ μεγάλες μηχανές, είναι πιο αθόρυβα και αντέχουν σε μεγαλύτερες μηχανικές φορτίσεις. Ο ανεμιστήρας χρησιμοποιείται πολύ συχνά για την καλύτερη απαγωγή της θερμότητας της μηχανής σε συνεργασία πάντα με τα πτερύγια του μανδύα. Η στερέωση του ανεμιστήρα γίνεται πάνω στο ένα άκρο του άξονα και έτσι με την βοήθεια του σταθερού καλύμματος δημιουργείται το ζητούμενο ρεύμα αέρα κατά μήκος των πτερυγίων ψύξης του μανδύα. Ο άξονας που είναι κατασκευασμένος από ατσάλι (St 50), κατεργάζεται ξεχωριστά και αφού πρεσάρεται στον δρομέα, ζυγοσταθμίζεται για να τοποθετηθεί τελικά στην μηχανή. Σε περιπτώσεις τυποποιημένης κατασκευής, το άκρο μετάδοσης της κίνησης του άξονα είναι διαμορφωμένο κυλινδρικά, σύμφωνα με το DIN 42946 και IEC 72-1. Κατόπιν όμως ειδικής παραγγελίας οι κινητήρες μπορούν να κατασκευαστούν με δύο άκρα άξονα ή με διαφορετική από την τυποποιημένη διαμόρφωση άξονα. 11

Τέλος, κάθε ηλεκτρική μηχανή έχει μια πινακίδα στοιχείων όπου αναγράφονται τα σπουδαιότερα λειτουργικά της στοιχεία. Τέτοια είναι η ονομαστική ισχύς, τάση, ρεύμα, συχνότητα, συντελεστής ισχύος, περιστροφική ταχύτητα κ.α. Τα στοιχεία αυτά ισχύουν για κάποιες συγκεκριμένες συνθήκες λειτουργίας: - Ονομαστική τάση και συχνότητα με ανοχές 5% για την τάση και 1% για την συχνότητα. - Υψόμετρο μέχρι 1000 m - Θερμοκρασία περιβάλλοντος από -10 C έως +40 C - Σχετική υγρασία μέχρι 80% στους 40 C - Συνεχή κύκλο λειτουργίας S1 Όταν η τριφασική περιέλιξη του στάτη τροφοδοτηθεί με εναλλασσόμενη τάση, διεγείρει ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο. Το τελευταίο σύμφωνα με τον νόμο της επαγωγής του Faraday πού αναφέρεται στην δημιουργία ηλεκτρικού πεδίου από μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο, επάγει τάσεις στους αγωγούς του δρομέα οι οποίοι κατά συνέπεια διαρρέονται από ρεύμα. Έτσι έχουμε ρευματοφόρους αγωγούς μέσα σε μαγνητικό πεδίο με αποτέλεσμα να αναπτύσσονται πάνω τους δυνάμεις Laplace που προκαλούν την δημιουργία ηλεκτρομαγνητικής ροπής υπό την επίδραση της οποίας ο δρομέας τίθεται σε περιστροφική κίνηση. Το φαινόμενο αυτό της επαγωγής παρουσιάζεται τόσο σε ακίνητο όσο και σε περιστρεφόμενο δρομέα, εφ όσον υπάρχει γενικά σχετική ταχύτητα μεταξύ των αγωγών του δρομέα και του συνιστάμενου μαγνητικού πεδίου. Η σχετική περιστροφική ταχύτητα λοιπόν, είναι αυτή που θέτει σε κίνηση το μηχανισμό επαγωγής και ανάπτυξης ροπής. Αντίστοιχο της μέγεθος είναι η ολίσθηση s. 1 s s= n n 1 0 n n όπου n 1 : σύγχρονη περιστροφική ταχύτητα ή αλλιώς ταχύτητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου. Ισχύει n 1 n 1 60 p f 1 (rpm) 12 όπου f 1 : συχνότητα τάσης τροφοδοσίας (Hz) p: αριθμός ζευγαριών πόλων στάτη

n: περιστροφική ταχύτητα δρομέα (rpm) Iσχύει πάντα n<n 1 (ασύγχρονη κατάσταση, s>0). Σε αντίθετη περίπτωση μαζί με την σχετική περιστροφική ταχύτητα θα μηδενιζόταν και η ροπή στρέψης του άξονα. Ένας κινητήρας θα μπορούσε να λειτουργήσει με μηδενική ροπή στρέψης μόνο εάν το φορτίο στον άξονα του ήταν μηδενικό. Η κατάσταση αυτή ονομάζεται ιδανικό κενό ή συγχρονισμός και δεν είναι πρακτικά δυνατή αφού έστω και χωρίς μηχανικό φορτίο, υπάρχει πάντα η ροπή τριβών που φρενάρει ελάχιστα τον άξονα, αναγκάζοντας τον να λειτουργήσει υποσύγχρονα. Η Α.Μ.Β.Κ. ισοδυναμεί χονδρικά με έναν μετασχηματιστή. Το πρωτεύον του υποτιθέμενου Μ/Σ είναι προφανώς ο στάτης που έχει μεγάλη σχετικά τάση και μικρό ρεύμα ενώ το δευτερεύον είναι ο βραχυκυκλωμένος δρομέας που έχει μικρή τάση και μεγάλο σχετικά ρεύμα. Κατά την εκκίνηση (n=0, s=1) έχουμε μεγάλη σχετική ταχύτητα μεταξύ του μαγνητικού πεδίου του στάτη και του δρομέα. Κατά συνέπεια, εμφανίζεται μεγάλη επαγόμενη τάση και ρεύμα στον δρομέα. Το ίδιο γίνεται και στον στάτη. Τυπική περιοχή των τιμών του ρεύματος εκκίνησης μιας Α.Μ.Β.Κ. είναι 5-8 Ιον. Υπάρχει βέβαια η απαίτηση για μικρό ρεύμα εκκίνησης διότι σε αντίθετη περίπτωση προκαλούνται πτώσεις τάσης στο δίκτυο με αποτέλεσμα την παρενόχληση άλλων καταναλωτών ή της υπόλοιπης εγκατάστασης (μείωση των στροφών των άλλων μηχανών, πτώση της έντασης του φωτός κ.α.). Ο συνηθέστερος και οικονομικότερος τρόπος μείωσης του ρεύματος εκκίνησης, είναι η χρήση διακόπτη Υ/Δ μέσω του οποίου επιτυγχάνεται η εκκίνηση σε συνδεσμολογία αστέρα και στην συνέχεια η αλλαγή σε τρίγωνο που είναι και η συνδεσμολογία λειτουργίας. Με τον τρόπο αυτό επιτυγχάνεται μείωση του ρεύματος αλλά δυστυχώς και της ροπής εκκίνησης στο 1/3 της τιμής που είχαν χωρίς τον διακόπτη. Ως προς την ροπή εκκίνησης βέβαια, θα πρέπει να τηρείται κάθε φορά : η ροπή εκκίνησης να είναι μεγαλύτερη της συνιστάμενης αντιρροπής (ροπή φόρτισης + ροπή τριβών). Οι καμπύλες ροπής και ρεύματος κατά την εκκίνηση αλλά και λειτουργία δίνονται στο σχήμα 2.1. Η περιοχή δεξιά της ροπής ανατροπής ονομάζεται περιοχή ευσταθούς λειτουργίας. Στην περιοχή αυτή οι σχέσεις ρεύματος και ροπής με την ολίσθηση είναι περίπου γραμμικές. Όταν όμως η φόρτιση του κινητήρα ξεπεράσει κάποια μέγιστη τιμή (Τ αν ), τότε περνάμε αριστερά στην περιοχή ασταθούς λειτουργίας. Στην περιοχή αυτή ο κινητήρας σταματά. Για την αποφυγή τέτοιων δυσάρεστων καταστάσεων και την εξασφάλιση ευσταθούς λειτουργίας έναντι στιγμιαίων υπερφορτίσεων, είναι συνήθως Τ αν 1,6Τ ον. 13

Σχήμα 2.1 : Καμπύλες ροπής και ρεύματος Ως προς τον βαθμό απόδοσης της Α.Μ.Β.Κ. και τις ισχείς ισχύουν τα εξής : P Βαθμός απόδοσης : n (Σχήμα 3) P Συνολική απορροφημένη ηλεκτρική ισχύς : P 1 =P+P τρ +P cu1 +P cu2 +P Fe Aποδιδόμενη στον άξονα ωφέλιμη ισχύς : P m T όπου P τρ : απώλειες τριβών P Fe : απώλειες σιδήρου P cu1 : απώλειες χαλκού στάτη P cu2 : απώλειες χαλκού δρομέα 1 14

Σχήμα 2.2 : Kαμπύλη βαθμού απόδοσης Από το σχήμα παρατηρούμε ότι ο μέγιστος βαθμός απόδοσης επιτυγχάνεται όταν ο κινητήρας λειτουργεί στην ονομαστική του ισχύ. 2.1. Ονομαστικές Παράμετροι Ο συγκεκριμένος τριφασικός ηλεκτροκινητήρας βραχυκυκλωμένου κλωβού που σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε για την διπλωματική αυτή εργασία, έχει τα παρακάτω στοιχεία και χαρακτηριστικά: Μέγεθος : 160 L Τάση : 380 V (Δ) Αριθμός πόλων : 2p=4 Περιέλιξη στάτη : διπλής στρώσης Δρομέας : διπλού κλωβού Ισχύς : P N =15 KW=20 HP Ρεύμα : I N =30,1 A Ταχύτητα : n N =1460 rpm Ροπή : T N =98 Nm Συντελεστής ισχύος : cosφ=0,84 Απόδοση : n=89% Ροπή αδράνειας : J=0,07 Kgr m 2 15

Ροπή εκκίνησης (απ ευθείας εκκίνηση) : T εκκ =2,2 Τ Ν =215,6 Νm Ροπή ανατροπής : T αν =2,9 Τ Ν =284,2 Νm Ρεύμα εκκίνησης (απ ευθείας εκκίνηση) : I εκκ =7,7 Ι Ν =231 Α Βάρος : W=90 Kgr Έδραση : B3 Κλάση μόνωσης : Β Προστασία : Ι P 44 κατά DIN 40050 Τύπος ρουλεμάν (εμπρός και πίσω) : 6309-2Z Ψύξη : επιφανειακή με εσωτερικό ανεμιστήρα Στην συνέχεια αναλύονται και παρουσιάζονται με σχέδια τα εξής: 1) Διαστάσεις κελύφους στάτη 2) Περιέλιξη στάτη 3) Δυναμοελάσματα στάτη και δρομέα 4) Σχήμα και διαστάσεις του άξονα Σχήμα 2.3 : Διαστάσεις κελύφους στάτη Μέγεθος 160 L 16

h 160 a 254 b 254 w1 108 c 22 e 304 f 318 g 310 g1 385 i 522 p 315 v 235 s 13 s1 23 t 45,1 u 12 ΣΗΜΕΙΩΣΗ : Δίπλα στο κεντρικό κιβώτιο που φαίνεται στο σχήμα 2.3 έχει τοποθετηθεί μεταγενέστερα ένα δεύτερο κιβώτιο απ όπου εξέρχονται τα καλώδια των θερμοζευγών και των θερμικών αντιστάσεων του στάτη. Τα δυναμοελάσματα του στάτη φέρουν 36 αυλακώσεις οι οποίες σχηματίζουν τα ισάριθμα κανάλια, μέσα από τα οποία τυλίγεται η τριφασική περιέλιξη του στάτη σε διπλή στρώση. Αντίστοιχα, τα δυναμοελάσματα του δρομέα φέρουν 26 αυλακώσεις μέσα στις οποίες χυτεύεται αλουμίνιο για να σχηματισθεί τελικά ο διπλός κλωβός του δρομέα. Με την κατασκευή διπλού κλωβού με σχισμή κατάλληλου ύψους έχουμε αποτελεσματικότερη εκμετάλλευση του επιδερμικού φαινομένου που παρουσιάζεται κατά την εκκίνηση. Έτσι επιτυγχάνονται καλύτερα μεγέθη εκκίνησης όπως μικρό ρεύμα και μεγάλη ροπή. Τα μειονεκτήματα ωστόσο της κατασκευής, είναι η μείωση της ροπή ανατροπής και του παράγοντα ισχύος στην λειτουργία φόρτισης. 17

2.2. Περιέλιξη στάτη 18

Αριθμός πόλων : 2p=4 Αριθμός αυλακιών : N s =36 Βήμα περιέλιξης : τ p =N s /2p=9 Διπλή στρώση με βράχυνση κατά ένα Ομάδες ανά φάση : 4 Σπείρες ανά ομάδα : 3 Κάθε σπείρα αποτελείται από 11 στροφές τριών χάλκινων αγωγών, ο καθένας από τους οποίους έχει τα ακόλουθα στοιχεία : Συνολική διάμετρος : 1,3 mm Διάμετρος μόνωσης : 0,05 mm Καθαρή αγώγιμη διάμετρος : 1,25 mm Καθαρή αγώγιμη διατομή : 1,094 mm 2 Επομένως η συνολική αγώγιμη διατομή (Α) κάθε σπείρας είναι : A= 11 x 3 x 1,094 = 36,102 mm 2 Tο σχήμα 2.4 είναι το ακριβές σχέδιο της περιέλιξης στο οποίο για λόγους ευκρίνειας και μόνο σχεδιάζεται μόνο η μία φάση. Οι υπόλοιπες δύο φάσεις ακολουθούν προφανώς το Σχέδιο Ζωνών (ΣΖ). 2.3. Σχήμα και διαστάσεις άξονα Ο συγκεκριμένος κινητήρας που εξετάζουμε αποτελεί ειδική κατασκευή. Έτσι σε σχέση με άλλους τυποποιημένους κινητήρες παρουσιάζει δύο ιδιομορφίες ως προς την κατεργασία του άξονα : - O άξονας έχει δύο ελεύθερα άκρα. Αυτό συμβαίνει διότι το ένα άκρο χρησιμοποιείται για την φόρτιση ενώ από το άλλο εξέρχονται τα καλώδια των θερμοζευγών του δρομέα. - Η φόρτιση του κινητήρα δεν γίνεται από την πλευρά της τροχαλίας όπως συμβαίνει συνήθως, αλλά από την πλευρά του ανεμιστήρα. Αυτό εξηγείται ως εξής : Όπως φαίνεται και από το μήκος του ελεύθερου άξονα στην πλευρά της τροχαλίας, έχει γίνει η πρόβλεψη μελλοντικής τοποθέτησης δαχτυλιδιών ολίσθησης πάνω στον άξονα. Τα δαχτυλίδια αυτά θα δέχονται τις εξόδους των έξι θερμοστοιχείων του δρομέα και θα μεταβιβάζουν την πληροφορία μέσω ψηκτρών στο εξωτερικό ακίνητο κύκλωμα για περαιτέρω επεξεργασία των δεδομένων. 19

Για να είναι όμως δυνατή η στήριξη των ψηκτροθηκών είναι απόλυτα απαραίτητο το στιβαρό κάλυμμα του κινητήρα από την πλευρά της τροχαλίας του. Το αντίστοιχο κάλυμμα από την πλευρά του ανεμιστήρα δεν κρίνεται ικανό να παρέχει την απαιτούμενη στήριξη στους μηχανικούς βραχίονες που θα στηρίξουν τις ψηκτροθήκες. Έτσι, το άκρο του άξονα από το οποίο εξέρχονται τα καλώδια των θερμοστοιχείων βρίσκεται αναγκαστικά στην πλευρά της τροχαλίας του κινητήρα ενώ 20

αυτό που φορτίζεται τοποθετείται στην πλευρά του ανεμιστήρα. Οι διαστάσεις του άξονα δίνονται στο σχήμα 2.5 2.4. Θέσεις εγκατάστασης Θερμοστοιχείων στο Δρομέα και Στάτη. Όλες οι ακριβείς θέσεις των αισθητηρίων θερμοκρασίας δίνονται στο σχήμα 2.6. Στον δρομέα τοποθετήθηκαν συνολικά έξι θερμοζεύγη. Αναλυτικά τα σημεία και ο τρόπος τοποθέτησής τους δίνεται ακολούθως : Νο 1 : Η κεφαλή του βρίσκεται στην επιφάνεια του δρομέα ανάμεσα σε δύο μπάρες στο κέντρο του μήκους του. Στην τοποθέτηση του εμπλέκεται και το θερμοζεύγος Νο 2, οπότε περιγράφουμε την όλη διαδικασία μία φορά και για τα δύο αμέσως παρακάτω. Νο 2 : Η κεφαλή του είναι τοποθετημένη στην πάνω μπάρα του δρομέα και βρίσκεται ακριβώς δίπλα από την κεφαλή του Νο 1 θερμοζεύγους, στο κέντρο πάλι του δρομέα. Για την τοποθέτηση των θερμοζευγών Νο 1 και Νο 2 ανοίχτηκε, με ειδική φρέζα στην επιφάνεια του δρομέα, ένα αυλάκι με τις ακόλουθες διαστάσεις : Βάθος : 3 mm Πλάτος : 3 mm Mήκος : 100 mm To αυλάκι αυτό συγκεκριμένα έγινε ανάμεσα σε δύο μπάρες. Μέσα σ αυτό μπήκαν τα καλώδια των θερμοζευγών έτσι ώστε να μην παρεμβάλλονται στο διάκενο. Νο 3 : Η κεφαλή του βρίσκεται στην κάτω μπάρα του κλωβού σε βάθος 40 mm από την πλευρά της τροχαλίας. Νο 4 : Η κεφαλή του τοποθετήθηκε όπως και η αντίστοιχη του θερμοζεύγους Νο 3 στην κάτω μπάρα του κλωβού σε βάθος 40 mm αυτή την φορά όμως από την πλευρά του ανεμιστήρα. Το καλώδιο του συγκεκριμένου θερμοστοιχείου καταλήγει στην πλευρά της τροχαλίας περνώντας από το άδειο σφηνοκάναλο που υπάρχει στην εσωτερική πλευρά του δρομέα. Νο 5 : Η κεφαλή του βρίσκεται σε πολύ μικρό βάθος στον δακτύλιο βραχυκύκλωσης στην πλευρά της τροχαλίας. Νο 6 : Η κεφαλή του είναι τοποθετημένη κεντρικά κατά το μήκος του δρομέα, δηλαδή σε βάθος 100 mm και συγκεκριμένα μέσα στο σφηνοκάναλο. 21

Όλες οι απαιτούμενες τρύπες που ανοίχτηκαν στον δρομέα για την τοποθέτηση των θερμοζευγών έγιναν με τρυπάνι 3 mm. Tα τυχόν αυλάκια ή τρύπες που δημιουργήθηκαν από φρέζα ή τρυπάνι αντίστοιχα, κλείστηκαν με ειδικό υλικό που χρησιμοποιείται κατά κόρον στο στάδιο της ζυγοστάθμισης και μοιάζει με τον κοινό στόκο. Πρόκειται στην πραγματικότητα για μίγμα δύο συστατικών που έχουν την μορφή και την υφή πλαστελίνης. Όταν τα συστατικά αυτά, κίτρινου και μπλέ χρώματος αντίστοιχα, ανακατευτούν καλά σε αναλογία ένα προς ένα, τότε σχηματίζουν ένα μίγμα πράσινου χρώματος με κωδική ονομασία Harz. Αυτό έχει την ιδιότητα να προσκολλάται και να στερεοποιείται πολύ γρήγορα στο σημείο που τοποθετείται. Συγκεκριμένα από την στιγμή που το μίγμα γίνει πράσινο, θα πρέπει μέσα σε 15 λεπτά να γίνει η τοποθέτησή του, ενώ μέσα στις επόμενες 3 ώρες το μίγμα θα έχει αποκτήσει την μέγιστη σκληρότητά του παρόμοια με αυτήν του μετάλλου. Το υλικό που μόλις περιγράφηκε εκτός της μεγάλης του σκληρότητας έχει και μερικές άλλες χρήσιμες ιδιότητες : - Είναι μονωτικό και συνεπώς προστατεύει αποτελεσματικά τις γυμνές κεφαλές των θερμοζευγών από εφαπτόμενα τμήματα του δρομέα που πιθανόν να βρίσκονται υπό χαμηλή έστω τάση. - Έχει την ίδια περίπου πυκνότητα με την αντίστοιχη του πυρήνα του δρομέα. Έτσι χρησιμοποιείται συχνά στο στάδιο της ζυγοστάθμισης κάθε τύπου άξονα αλλά και μετά από αυτήν, σε περιπτώσεις όπως η δική μας κατασκευή, χωρίς να προκύψει η ανάγκη για νέα ζυγοστάθμιση. Τέλος, τα καλώδια όλων ανεξαιρέτως των θερμοζευγών, όταν δεν είναι καλυμμένα με το ειδικό υλικό, μονώνονται έναντι της επαφής τους με τον δρομέα με ειδικά μονωτικά καλύμματα (μακαρόνια). Ο άξονας μέσω του οποίου τα καλώδια εξέρχονται του κινητήρα, μετά από ειδική επεξεργασία είναι κούφιος εσωτερικά, έχει δηλαδή μια τρύπα διαμέτρου 15 mm και μήκους 448 mm. Μέσα από αυτή την τρύπα περνάνε τα καλώδια σχηματίζοντας μια δέσμη για να καταλήξουν έξω από τον κινητήρα στην πλευρά της τροχαλίας. Στον στάτη τοποθετήθηκαν συνολικά έξι θερμοζεύγη σε διάφορα σημεία του πυρήνα και πέντε θερμικές αντιστάσεις (Pt 100) στην περιέλιξη. Αναλυτικά, τα σημεία και ο τρόπος τοποθέτησης είναι : Θερμικές αντιστάσεις (Pt 100) No 7 : Η κεφαλή της βρίσκεται κεντρικά κατά το μήκος του στάτη ανάμεσα στους χάλκινους αγωγούς της περιέλιξης μιας φάσης στην πάνω στρώση του αυλακιού. Το 22

αυλάκι επιλέχθηκε έτσι ώστε και η κάτω στρώση του να ανήκει στην ίδια φάση. Έστω ότι 1 είναι ο αριθμός του εν λόγω αυλακιού από το σχέδιο της περιέλιξης. Νο 8 : Η κεφαλή της βρίσκεται σε αντίστοιχη θέση με αυτή της Νο 7 με την διαφορά όμως ότι οι αγωγοί της περιέλιξης αντιστοιχούν στην αμέσως επόμενη φάση. Ο αριθμός του αυλακιού αυτή την φορά είναι 7. Νο 9 : Ακριβώς αντίστοιχα με τα δύο προηγούμενα Pt 100, η κεφαλή του τελευταίου βρίσκεται στην πάνω στρώση του αυλακιού με αριθμό 13 που αντιστοιχεί στην τρίτη φάση της περιέλιξης. Οι τρείς θερμικές αντιστάσεις που μόλις παρουσιάστηκαν βρίσκονται σ αυτές ακριβώς τις θέσεις για να μπορεί να ανιχνευτεί τυχόν ασυμμετρία στα τρία φασικά ρεύματα της περιέλιξης του στάτη. Υπάρχουν όμως και άλλες δύο θερμικές αντιστάσεις. Αυτές είναι : No 10 : Η κεφαλή της βρίσκεται μεταξύ των αγωγών που σχηματίζουν την κεφαλή της περιέλιξης στην πλευρά της τροχαλίας του κινητήρα. Νο 11 : Η κεφαλή της βρίσκεται μεταξύ των αγωγών που σχηματίζουν την κεφαλή της περιέλιξης στην πλευρά όμως του ανεμιστήρα. Το καλώδιο του συγκεκριμένου Pt 100 βγαίνει στην πλευρά της τροχαλίας περνώντας μέσα από ένα αυλάκι ακριβώς κάτω από τη σφήνα. Οι δύο τελευταίες θερμικές αντιστάσεις, Νο 10 και Νο 11, βρίσκονται σε πολύ σημαντικές θέσεις αφού από τις ενδείξεις τους θα προκύψουν σημαντικά συμπεράσματα για τον τρόπο που γίνεται η απαγωγή της θερμότητας του κινητήρα, αξονικά ή ακτινικά. Για όλες πάντως τις θερμικές αντιστάσεις ισχύουν τα ακόλουθα : α) Οι κεφαλές τους καθώς και το τμήμα των καλωδίων τους που βρίσκεται μέσα στη μηχανή μέχρι και το κιβώτιο ακροδεκτών είναι όλα μονωμένα με τα αντιστοίχου διαμέτρου μονωτικά καλύμματα (μακαρόνια). Αυτό κρίθηκε απαραίτητο κυρίως για την προστασία των ανθρώπων και συσκευών αλλά και για την αξιοπιστία των μετρήσεων. β) Τα καλώδια τους εξέρχονται από τον κινητήρα μαζί με τα αντίστοιχα των τριών φάσεων της περιέλιξης και καταλήγουν σε ένα βοηθητικό ακροκιβώτιο που βρίσκεται δίπλα ακριβώς από το κύριο. Θερμοζεύγη Νο 12 : Η κεφαλή του είναι τοποθετημένη κεντρικά κατά το μήκος του στάτη πολύ κοντά στο διάκενο. Συγκεκριμένα βρίσκεται ανάμεσα στο ειδικό μονωτικό χαρτί που 23

περικλείει την περιέλιξη, και την σφήνα του αυλακιού που αντιστοιχεί στον αριθμό 2 του σχεδίου της περιέλιξης. Βρίσκεται δηλαδή ακριβώς στο διπλανό αυλάκι από αυτό που εσωκλείει την θερμική αντίσταση Νο 7. Νο 13 : Αντίστοιχα, η κεφαλή αυτού του θερμοζεύγους βρίσκεται σε παρόμοια θέση με το προηγούμενο, τη φορά αυτή στο αυλάκι με αριθμό 8 του σχεδίου της περιέλιξης. Αυτό βρίσκεται δίπλα στο αυλάκι που εσωκλείει την θερμική αντίσταση Νο 8. Νο 14 : Κατ αντιστοιχία με τα προηγούμενα, η κεφαλή του τελευταίου θερμοζεύγους βρίσκεται κάτω από την σφήνα του αυλακιού με αριθμό 14. Υπενθυμίζουμε ότι το διπλανό αυλάκι 13 εσωκλείει την θερμική αντίσταση Νο 9. Με την τοποθέτηση των τριών θερμοζευγών που μόλις παρουσιάστηκαν στις συγκεκριμένες θέσεις, θα επιχειρηθεί η επαλήθευση της τυχούσας ασυμμετρίας ρευμάτων φάσεων. Αυτή ανιχνεύεται κυρίως από τις ενδείξεις των τριών θερμικών αντιστάσεων Νο 7, Νο 8, και Νο 9 που βρίσκονται σε ακριβώς αντίστοιχες θέσεις. Υπάρχουν τέλος και άλλα τρία θερμοζεύγη στον στάτη. Αυτά είναι : No 15 : Η κεφαλή του βρίσκεται στο μέσο περίπου του ύψους ενός δοντιού μεταξύ δύο αυλακιών σε βάθος 50 mm από την πλευρά της τροχαλίας του κινητήρα. Η τρύπα στον πυρήνα έγινε με τρυπάνι 3 mm. Το τρύπημα σε μεγαλύτερο βάθος δεν στάθηκε δυνατό λόγω της μικρής απαιτούμενης διαμέτρου του τρυπανιού. Η στερέωση και η μόνωση της γυμνής κεφαλής του θερμοζεύγους έγινε με βερνίκι αέρος. Ουσιαστικά η θέση που έχει αυτό το θερμοζεύγος είναι τέτοια που μπορεί να ανιχνεύσει τις απώλειες σιδήρου του κινητήρα σε κάθε φόρτιση. Νο 16 : Η κεφαλή του βρίσκεται στο εξωτερικό μέρος του στάτη στο κέντρο περίπου του μήκους του. Στερεώθηκε γυμνό κάτω από μια λάμα που συγκρατεί τον πυρήνα συμπαγή μαζί με άλλες. Από τις ενδείξεις του θερμοζεύγους αυτού αναμένεται να προκύψουν σημαντικά στοιχεία για τον τρόπο με τον οποίο γίνεται η απαγωγή της θερμότητας της μηχανής. Νο 17 : Η κεφαλή του βρίσκεται στον πυρήνα του στάτη σε μικρό βάθος (10 mm) από την πλευρά της τροχαλίας. Το τρύπημα στα δυναμοελάσματα έγινε με τρυπάνι 3 mm. Η στερέωση και η μόνωση της γυμνής κεφαλής του θερμοζεύγους έγινε με βερνίκι αέρος Το βερνίκι αέρος που χρησιμοποιήθηκε με κωδικό ELEKTROTEK 428, είναι υψηλής ποιότητας κατάλληλο και για εμποτισμό πηνίων μετασχηματιστή. Στερεοποιείται γρήγορα, σε 2-3 ώρες και παραμένει στερεό σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες, μέχρι και 180 C. Μονώνει επίσης ηλεκτρικά τις κεφαλές των 24

θερμοζευγών από τυχόν επαγόμενες σ αυτές τάσεις που θα είχαν ως αποτέλεσμα την αλλοίωση των μετρήσεων. Τα καλώδια όλων των θερμοζευγών μονώνονται με ειδικά μακαρόνια και εξέρχονται μαζί με τα αντίστοιχα των Pt 100 της μηχανής από το βοηθητικό ακροκιβώτιο που βρίσκεται δίπλα στο κύριο. 25

26