macolakg Dragoljub Aleksijevic Kragujevac
Član broj: 301424 Poruke: 3238 *.dynamic.isp.telekom.rs.
|
Par razjasnjenja oko DC elektromotora, tj. elektromotora jednosmerne struje...
Zahvaljujem @gigabyte091 sto je naveo ispravne cinjenice oko DC elektromotora.
Dopunicu receno i sazeto objasnjenje "sabiti" u jedan post, sa ciljem da pocetnicima dam polazne osnove razumevanja rada elektromotora jednosmerne struje i najbitnije osobine vezane za njihovu konstrukciju.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------
Kljucne komponente od kojih se sastoji jedan elektromotor jednosmerne struje, a koje su bitne elektrotehnicaru, su:
1) rotor:
Obrtni deo koji sa radnom osovinom elektromotora sacinjava jedinstvenu mehanicku celinu, napravljen od trafolimova, sa utorima u koje se smesta zica namotaja rotora.
Kroz namotaje rotora tece NAIZMENICNA struja, koja nastaje kao posledica prisustva komutatora koji besprekidno menja polaritet struje delovima rotorskog namotaja.
Zbog toga sto kroz namotaje rotora tece naizmenicna struja, u samom jezgru rotora se indukuju vrtlozne struje (Fukoove ili Edijeve), pa je radi smanjenja toplotnih gubitaka u rotoru, njegovo jezgro napravljeno od tankih, medjusobno izolovanih trafo limova.
Zbog proticanja struje kroz rotorske namotaje, na istaknutim polovima rotorskog jezgra formira se snazno magnetno polje.
Medjusobno dejstvo rotorskog i statorskog magnetnog polja formiraju vucni, tj. obrtni moment elektromotora.
Osobine rotora su da broj obrtaja linearno prirasta sa naponom rotora, a obrtni moment linearno prirasta sa strujom rotora, pod uslovom da je statorska jacina polja konstantna.
2) komutator:
Takodje obrtni deo, koji je cvrsto nasadjen na rotor, sastoji se od bakarnih medjusobno izolovanih segmenata, po kojima klizaju cetkice, kroz koje se rotoru dovodi struja.
Najcesce na komutatoru ima onoliko segmenata koliko je na rotorovom jezgru utora za namotaje, mada to ne mora biti iskljucivo pravilo.
Komutator se veoma cesto, a veoma pogresno, naziva kolektorom. Naziv "kolektor" je se toliko odomacio, da ga cak, bez obzira na pogresnost, koriste i mnogi predavaci elektrotehnike.
Razjasnicu ukratko razliku izmedju komutatora i kolektora: Rec komutator potice od reci "commutate", koja znaci "zameniti mesta", dok rec "kolektor" potice od reci "collect", koja znaci prikupiti.
-Komutator, koji se sastoji od segmenata, obavlja zamenu polariteta struje u namotajima, posledicno i zamenu polariteta magnetnog polja rotora kod elektromotora jednosmerne struje, dok kod generatora jednosmerne struje (Dinamo) vrsi ispravljanje naizmenicne struje (opet zamenom krajeva namotaja) indukovane u rotoru.
-Kolektor se sastoji iz dva ili vise neprekinutih prstenova, po kojima klizaju cetkice, ne vrseci pri tom nikakvu promenu polariteta struje i nikakvu zamenu krajeva namotaja, i koristi se kod elektromotora NAIZMENICNE struje, takodje i kod generatora naizmenicne struje (alternatora). Njegov cilj je prikupljanje struje rotora, ili dovodjenje struje u isti, pri cemu sam kolektor ne vrsi nikakav uticaj na smer struje.
3) stator:
Nepokretni deo elektromotora DC (jednosmerne) struje, obicno je objedinjen sa kucistem elektromotora, sastoji se isto od trafolimova (moze biti i od punog gvozdja kada motor radi iskljucivo na DC struju) sa utorima u koje su smesteni namotaji (utora moze biti samo dva kod veoma jednostavnih elektromotora).
U jezgru statora se formira magnetno polje, koje je NEPROMENLJIVOG polariteta.
Magnetno polje statora se najcesce naziva pobudnim poljem, a njegovi namotaji pobudnim namotajima (ubuduce cemo sve to zvati pobudom).
------------------------------------------------------------------------------------------
Postoje dve osnovne vrste elektromotora jednosmerne struje:
Elektromotori jednosmerne struje sa SERIJSKOM pobudom, i elektromotori jednosmerne struje sa PARALELNOM pobudom.
Obe osnovne vrste imaju nekoliko zajednickih osobina;
Kod obe vrste: sa smanjenjem jacine statorskog magnetnog polja, opada obrtni moment motora, raste broj obrtaja motora.
Kod obe vrste: sa porastom struje rotora raste obrtni moment, sa porastom napona rotora raste broj obrtaja.
Postoje mnogobrojne podvrste, izvedene iz ove dve osnovne vrste.
To su razne kombinacije serijske i paralelne pobude.
Takvi elektromotori se nazivaju kombinovanim elektromotorima jednosmerne struje.
Obe osnovne vrste i sve podvrste su REVERZIBILNE masine, tj. kada okrecemo rotor, rade kao generatori struje.
Serijski motori se na kratko moraju pobuditi kada su u generatorskom rezimu, da bi se uspostavilo minimalno pocetno magnetno polje, posle se polje samo odrzava, jer struja potrosnje biva istovremeno struja statora.
Paralelni motori moraju imati konstantno dovodjenu struju pobude (dok oni sa permanentim magnetima u statoru vec imaju statorsko polje, pa im spoljna pobuda nije potrebna).
Kombinovani motori su najbolja vrsta za generatorski rezim, jer im se samo na kratko dovede pobuda, a posle sama odrzava delom statorskog namotaja koji je vezan serijski sa rotorom.
Svakako da elektromotori u generatorskom rezimu rade losije od samih generatora (masina koje su namenjene za generatore), i to zbog smicanja magnetnog polja, koje se "povlaci" za kretanjem rotora.
Veci motori i generatori jednosmerne struje su uvek napravljeni kao kombinacija serijske i paralelne veze, gde deo statorskog namotaja koji je serijski vezan sa rotorom kompenzuje "povlacenje" polja za rotorom.
Cesto imaju i vise statorskih namotaja, kao i polnih nastavaka statorskog jezgra, sa ciljem raznih kompezacija i poboljsanja KKD za rezim u kom rade.
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
1) elektromotori jednosmerne struje sa SERIJSKOM pobudom:
Gradjeni su tako sto su namotaji statora i rotora povezani serijski.
Osnovna osobina im je da je kod njih struja statorskog namotaja i struja rotorskog namotaja zajednicka, tj. kroz stator i rotor, zbog serijske veze tece zajednicka, jednaka jacina struje.
Zbog indukovane KEMS (kontraelektromotorna sila), kada nemaju mehanicko opterecenje na osovini, ukupna struja elektromotora tezi nuli, obrtni moment elektromotora tezi nuli, a broj obrtaja tezi beskonacnom.
Teznja ka nultom obrtnom momentu i beskonacnom broju obrtaja kod neopterecenog serijskog elektromotora, je posledica OPADANJA jacine statorskog polja, koje se dogadja zbog porasta KEMS u rotoru, pri cemu rotor na sebe preuzima skoro sav napon napajanja i struja mu tezi nultoj.
U praksi, kod malih serijskih elektromotora se ne primenjuju nikakve posebne mere za ogranicenje broja obrtaja, jer su obicno dovoljni mehanicki otpori lezajeva i aerodinamicki otpori ventilatora rotora, da sprece razletanje elektromotora zbog prevelikog broja obrtaja, dok se kod snaznijih serijskih DC elektromotora OBAVEZNO primenjuju zastitne mere u vidu raznih centrifugalnih prekidaca ili centrifugalnih kocnica, jer su kod njih otpori lezajeva premali u odnosu na njihovu snagu, pa kod neopterecenog stanja dolazi do razletanja i unistenja motora zbog velikih centrifugalnih sila koje su posledica enormnog broja obrtaja.
Sa porastom mehanickog opterecenja na osovini, naglo (veoma nelinearno) im opada broj obrtaja, takodje naglo prirastaju obrtni moment i struja motora.
Obrtni moment im je najveci kada rotor stoji, jer tada nema KEMS, pa je struja elektromotora ogranicena samo TERMOGENIM otporom namotaja.
Zbog takve moment krive u odnosu na broj obrtaja, serijski elektromotori su inzvaredni za pogone kod kojih je potreban veliki polazni moment. Stoga su najcesce primenjivani u elektricnoj vuci (tramvaji, zeleznica).
Zbog velike elasticnosti u pogonu, masovno su primenjivani bez obzira na visoku cenu izrade (mikseri, fenovi, usisivaci, busilice, brusilice...).
Serijski DC elektromotori mogu raditi i na NAIZMENICNU struju (sa obavezom da su im i statorsko i rotorsko jezgro od trafolimova, jer kod DC struje ovakvi elektromotori ne moraju imati izdeljeno jezgro statora, moze biti i od punog gvozdja).
Zbog ove jedinstvene osobine cesto nose i naziv "Univerzalni elektromotori", i kao takvi, bez ikakvih problema mogu raditi i na jednosmernu, a i na naizmenicnu struju.
Serijski elektromotori mogu raditi i na naizmenicnu struju zato sto im se istovremeno menjaju polariteti statorskog i rotorskog magnetnog polja, pri cemu relativni odnos polariteta statora u odnosu na rotor ostaje isti, a ugao smicanja rotorskih namotaja i dalje ostaje diktiran iskljucivo komutatorom.
2) Elektromotori jednosmerne struje sa PARALELNOM pobudom;
Rotor i stator ovih elektromotora su nezavisno povezani na izvor(e) napajanja.
Izvori napajanja rotora i statora mogu biti RAZLICITI.
Mogu raditi SAMO na JEDNOSMERNU struju.
Posto struja rotora (i KEMS) ne utice na struju pobude, jacina magnetnog polja statora je KONSTANTNA.
Elektromotori sa PERMANENTNIM MAGNETIMA u statoru spadaju u elektromotore sa PARALELNOM pobudom, jer im je KONSTANTNA jacina statorskog polja.
Odlikuju se malo zavisnim brojem obrtaja u odnosu na mehanicko opterecenje osovine (neuporedivo manja zavisnost u odnosu na serijske elektromotore).
Kod motora manjih snaga zavisnost broja obrtaja je veca zbog veceg termogenog otpora rotorskih namotaja, gde zbog pada napona na tom otporu opada NAPON teoretskog rotora, posledicno i broj obrtaja, takodje se ne primenjuju posebne mere za ogranicenje polazne rotorske struje.
Kod velikih paralelnih elektromotora, zavisnost broja obrtaja prema opterecenju je beznacajno mala, pa su veoma primenljivi kod pogona gde je vazan konstantan broj obrtaja.
Zbog malenih termogenih otpora rotora kod velikih motora, struja pokretanja moze biti ogromna, pa se primenjuju mere ogranicenja polazne struje rotora.
Broj obrtaja im zavisi od: napona rotora, jacine statorskog polja, ugla posmaka rotorskih namotaja (arbis) i ugla cetkica u odnosu na statorsko polje.
Kod motora kod kojih se statorsko polje dobija pomocu namotaja, regulacija brzine se moze vrsiti promenom jacine struje statorskog namotaja, tj. promenom jacine statorskog polja.
Zavisnosti su takve da kod opadanja statorskog polja raste broj obrtaja a opada obrtni moment.
Kod nestanka napajanja statora, mogu se razleteti zbog teznje ka beskonacnom broju obrtaja, pa se stoga primenjuju zastitne mere u vidu strujnih releja, koji rastavljaju napajanje rotora u slucaju nestanka struje pobude.
Umnozak momenta i broja obrtaja definisu snagu elektrmotora, pa kod promene jacine statorskog polja snaga ostaje konstantna.
Paralelni elektromotori se odlicno mogu primeniti tamo gde je potreban veliki raspon obrtnog momenta, jer se regulacijom jacine statorskog polja dobijaju isti ucinci koje menjac brzina ima kod automobilskog SUS motora.
Kod motora sa permanentnim magnetima u statoru, zbog konstantne jacine statorskog polja, regulacija brzine se moze obaviti iskljucivo regulacijom napona rotora.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Eto jednog objedinjenog teksta o elektromotorima jednosmerne struje i njihovim vaznijim osobinama.
Svakako da ovaj tekst opisuje samo deo njihovih osobina, ali se nadam da ce pocetnicima razjasniti razlike izmedju vrsta i osnovne osobine.
Pozdrav
|