Napędyel.doc

1. ZASADA DZIAŁANIA I BDOWA SILNIKA PRĄDU STAŁEGO -

Budowa składa się z dwóch zasadniczych elementów; stojana i wirnika. W silnikach prądu stałego stojan zawsze stanowi źródło pola magnetycznego wzbudzenia, którym może być magnez lub odpowiednio zastosowane uzwojenie, zwane uzwojeniem wzbudzenia. Pole to zamyka się rdzeń wirnika w którego żłobkach umieszczone są zwoje końcami podłączone do do działek komutatora. Uzwojenie wirnika zasilane jest napięciem stałym doprowadzonym przez szczotki i komutator.  

Zasada działania dzięki zasilaniu uzwojenia przez komutator, kierunek działania sił na obwodzie wirnika jest stał. Siła działająca na ramieniu równym promieniowi wirnika wytwarzając moment  obrotowy dzięki któremu wirnik osiąga pewną prędkość obrotową. W wirującym polu wzbudzenia uzwojenia wirnika indukuje się SEM o kierunku przeciwnym do przyłożonego napięcia. Wielkość SEM wynika z prawa indukcji fazowej. E=B·V·l·sinα lub E=k·n·ǿ

2.SILNIK OBCOWZBUDNY –

w silniku obcowzbudnym uzwojenie wzbudzenia podłączone równolegle z uzwojeniem twornika jest włączone bezpośrednio do sieci zasilającej taki sposób włączenia uzwojenia wzbudzenia przy którym prąd wzbudzenia Jw=U/Rw  nie zależy od obciążenia silnika  tylko wymusza określone własności ruchowe silnika.

Rozruch najprostszymi sposobami uruchomienia silnika jest przełączenie go bezpośrednio do sieci bez jakichkolwiek urządzeń rozruchowych w uzwojeniu twornika płynie prąd Ja a w uzwojeniu magnesów prąd Jf. Powstaje moment obrotowy i silnik rusza wówczas gdy powstały moment jest większy od momentu hamującego. Charakterystyka mechaniczna przedstawia zależność prędkości kontowej od obciążenia przy stałej wartości napięcia zasilającego, czyli zależności ωm=f(mu) przy u=const. Przebieg charakterystyk łatwo można przedstawić na podstawie wzorów. ωm=(U- RtJt /Ce ǿ)        n=(U- RtJt /2π Ce ǿ)            

Regulacja prędkości obrotowej a) przez włączenie w obwód twornika dodatkowego rezystora regulacyjnego RR. b)  przez zmianę prądu wzbudzenia. c) przez zmianę napięcia twornika. Zmiana kierunku prędkości obrotowej należy zmienić znak licznika lub znak mianownik, można więc zmienić kierunek przyłożenia napięcia do zacisków obwodu twornika czyli zmianie kierunku prądu w obwodzie twornika bez zmiany prądów w obwodzie wzbudzenia lub też zmienić kierunek prądu w obwodzie wzbudzenia bez zmiany kierunku prądu w obwodzie twornika nie wystarczy jednak zmiana przewodów łączących na włączniku po stronie sieci wtedy bowiem zmienia się kierunek napięcia jednocześnie na zacisku obwodu twornika i obwodu wzbudzenia.

3......................................................................

4.SILNIK SZEREGOWY

Charakterystyka przy pominięciu nasycenia i spadków napięć na rezystancjach wewnętrznych przy stałej wartości napięcia zasilającego można zapisać Ui= Cфn = C1Jn =const. Jest to równanie paraboli zależność prędkości obrotowej od prądu silnika szeregowego. Taka charakterystyka nazywa się szeregową. Wzór na moment obrotowy M=CфJ

Rozruch przy nie nasyconym obwodzie magnetycznym i przy pominięciu reakcji twornika moment rozruchowy M≈ 4MN  w rzeczywistości na skutek nasycenia obwodu magnetycznego i reakcji twornika moment rozruchowy jest nieco mniejszy niż cztero krotna wartość momentu znamionowego ale wartość tego momentu jest duża co jest zasadniczą cechą dużą zaletą silnika szeregowego. Regulacja prędkości w układzie połączeń silnika szeregowego opornik Rfr służy do regulacji prędkości obrotowej opornik Rar może służyć do rozruchu oraz do regulacji. Prędkość obrotowa może być regulowana przez regulację napięcia sieci zasilającej Us rezystancji w obwodzie twornika Rar i strumienia ф. Prędkość obrotowa

Zmiana kierunków obrotów można uzyskać przez zmianę kierunku prądów w uzwojeniu wzbudzenia w stosunku do kierunku prądów w tworniku. Prędkość kontowa silnika zmienia się gwałtownie ze zmianą obciążenia. Przy zmniejszaniu prędkości gwałtownie rośnie. Przy zwiększaniu maleje. Silnika szeregowego nie można zostawić bez obciążenia gdyż może się rozbiegać co grozi uszkodzeniem mechanicznym.

5..................................................................

6. Silnik asynchroniczny warunkiem działania silnika asynchronicznego jest wytwarzanie pola wirującego do czego potrzebne jest napięcie trójfazowe lub należy zastosować w obwodzie stojana dwa oddzielne uzwojenia przesunięte w przestrzeni o 80˚ i zasilić je napięciem wzajemnie przesuniętym w fazie. W takim układzie stojan wytwarza pole wirujące, ale nie kołowe lecz eliptyczne wirniki tych silników wykonane są jako klatkowe.

Faza rozruchowa wzór posiadający prostą zależność pomiędzy momentem wewnętrznym, wewnętrznym momentem krytycznym poślizgiem, poślizgiem, krytycznym jest znany pod nazwą WZORU KLOSSA

Dla małych wartości mianownika (poślizg) we wzorze decydującą rolę gra wyrażenie Sk/S

, a wyrażenie S/Sk

można pominąć, dla tych zakresów poślizg ów otrzymuje się uproszczoną zależność.

co oznacza liniową zależność

, a więc także prostoliniową zależność Mi=f(S) dla bardzo dużych poślizgów wyrażenie S/Sk można pominąć

wtedy otrzymuje się uproszczoną zależność

czyli zależność hiperboliczną

a więc także hiperboliczną zależność Mi=f(s).

Moment występujący w stanie zwarcia maszyny indukcyjnej oznacza początkowy moment rozruchowy Mp silnika indukcyjnego.

9. Rodzaje silników klatkowych.  a) silnik z klatką zwykłą ,Budowa uzwojenie składa się z prętów umieszczonych w żłobkach najczęściej okrągłych pół zamkniętych pręty zwarte są pierścieniem po obu końcach

rotora każdy z prętów klatki stanowi  fazę uzwojenia zwartą z innymi po obu końcach. Charakterystyka

Rozruch

odbywa się przy stosunkowo niewielkim momencie rozruchowym natomiast ze względu na małą rezystancję obwodu rotora prąd rozruchowy silnika klatkowego jest duży. Mały moment rozruchowy przy dużym prądzie rozruchowym jest najważniejszą wadą silnika klatkowego zwykłego, drugą istotną wadą jest brak regulacji prędkości obrotowej przy włączeniu rezystancji w obwód rotora.  b) Silnik dwu klatkowy. Budowa rotor silnika dwu klatkowego składa się z dwóch klatek: zewnętrznej z prętów o małym przekroju wewnętrznym, a prętami o dużych przekrojach pręy poszczególnych klatek mogą być zwarte niezależnymi od siebie albo wspólnymi dla obydwu klatek pierścieniami. Charakterystyka

Rozruch podczas rozruchu silnika dwu klatkowego prąd płynie przede wszystkim klatką rozruchową to jest klatką  dużej rezystancji i małej reaktancji zbliżając warunki rozruchowe silnika dwu klatkowego do warunków rozruchowych silnika pierścieniowego z włączoną odpowiednią rezystancją rotora.   

c) silnik głęboko żłobkowy  

10. Silnik synchroniczny zasilany z sieci sztywnej charakteryzuje się stałą częstotliwością utrzymuje w całym zakresie obciążeń aż do wypadnięcia z synchronizmu stałą prędkość klatkową równą prędkości synchronicznej tak jak w każdej maszynie synchronicznej można w silniku synchronicznym zmienić wartość siły biernej pobranej z sieci a tym samym wpływać na wartość współczynnika mocy, grupy odbiorników.

Budowa

a)         biegun utajniony

1.uzwojenie twornika

2.uzwojenie wzbudzenia

3.stojan

4.wirnik

b)         bieguny wydatne

1.uzwojenie twornika

2.uzwojenie wzbudzenia

Zastosowanie silniki synchroniczne stosuje się wszędzie tam gdzie urządzenie napędzać powinno pracować przy stałej prędkości kątowej gdzie pożąda jest kompensacja mocy biernej indukcyjnej.

11.Układ Leonarda

składa się z obcowzbudnego silnika prądu stałego M1 prądnicy prądu stałego  napędzanej silnikiem prądu przemiennego M2 oraz wzbudnicy w zasilającej obwody wzbudzenia obu maszyn silnik M2 w zespołach małej mocy, średniej mocy jest na ogół silnikiem indukcyjnym w zespołach dużej moc silnikiem synchronicznym wzbudnica może być prądnicą obcowzbudną prądu stałego napędzana wspólnie z prądnicą główną silnika M2 lub układ prostowników statycznych.   

12.Dioda półprzewodnikowa diodę półprzewodnikową warstwową  nazywamy półprzewodnik krystaliczny w którym wytworzono złącze między obszarem typu n a obszarem typu p, na granicach obszarów następuje dyfuzja większościowych nośników prądu dziur w obszarze p do n.

a) spolaryzowana w kierunku przewodzenia (przepustowym)

b) spolaryzowana w kierunku zaporowym

Charakterystyka

diodę półprzewodnikową ostrzowa  nazywamy półprzewodnik typu n w postaci płytki, przyłożonym do niego cienkim zaostrzonym drucikiem metalowym może służyć do prostowania względnie do detekcji prądów wielkiej częstotliwości.      Dioda zenera warstwowa dioda półprzewodnikowa w której uzyskuje się zaporową część charakterystyki, konstrukcja diody umożliwia pracę przy przepływie dużych prądów w kierunku zaporowym. Stałą wartość napięcia przy zmianie prądu, w dość szerokich granicach powoduje że dioda zenera znalazła zastosowanie do stabilizacji i ograniczenia napięcia.

15. Tyrystor SCR jest to półprzewodnikowa dioda warstwowa złożona z czterech obszarów p-n-p-n dodatkowe doprowadzenie do obszaru trzeciego (p), zwane bramką steruje prąd diody w podobny sposób jak siatka tyratronu anoda diody posiada dodatnie napięcie względem katody toteż oba złącza p-n mają kierunek przewodzenia, zaś złącze n-p zaporowy.

Schemat budowy

Symbol graficzny

Charakterystyka

Tyrystory są zaworami o jedno kierunkowym przewodzeniu ich zastosowanie jako styczników prądu przemiennego wymaga zastosowania specjalnych układów w celu zapewnienia przewodzenia prądu przewodzenia.   

16.Zasada impulsowej regulacji napięcia pod pojęciem regulacji impulsowej rozumie się taki układ, w którym regulator jest tylko okresowo włączony w pętlę sprzężenia zwrotnego oznacza to że w okresach gdy pętla sprzężenia zwrotnego jest przerwana obiekt a właściwie wielkość regulowana jest nie kontrolowana, co powoduje że regulacja taka może być stosowana do obiektów o stosunkowo dużej stałej czasowej.

17. Napęd tyrystorowy w układzie nawrotnym do zasilania silników prądu stałego coraz częściej stosowane są przekształtniki prądu przemiennego na prąd stały, nazywane tyrystorami w przypadku zasilania poprzez układ

tyrystorowy uzyskuje się możliwość regulacji napięcia na zaciskach silnika charakterystyki silników są wówczas podobne do charakterystyk silników pracujących

w układzie Leonarda. Dla uzyskania wymaganego zakresu nastawiania i stabilności prędkości wirowania silników prądu stałego zasilanych z przekształtników tyrystorowych niezbędne jest stosowanie sprzężeń zwrotnych.

18. Pośredni przemiennik częstotliwości w tym przemienniku napięcie przemienne sieci zasilającej zostanie zmienione na napięcie stałe, a następnie w falowniku na napięcie przemienne o żądanej częstotliwości. Nastawianie napięcia odbywa się w prostowniku. Dla uzyskania optymalnych warunków pracy silnika nastawienie napięcia musi odbywać się niezależnie od nastawienia częstotliwości.

19. Stycznik elektromagnetyczny nazywamy włącznik w którym zetknięcie styków utrzymywane w położeniu załączonym odbywa się pod działaniem elektromagnesu. Styki stycznika pozostają w stanie włączenia tak długo jak długo przez elektromagnes płynie prąd. Styczniki przeznaczone do włączenia silników mogą być wyposażone w przełączniki cieplne po nagrzaniu się elementu bimetalowego przełącznik otwiera obwód elektromagnesu i powoduje przerwanie obwodu głównego.

1.włącznik pomocniczy

2.elektromagnes

3.styki główne

...