PRÍKLAD:
Cudzobudený motor s odporom kotvy 1 Ω , magnetickým tokom 0,15 Wb a konštantou vinutia 10 je napájaný napätím 48 V.
Vypočítajte otáčky motora v stave naprázdno a potom menovitý prúd kotvy a menovité otáčky pri zaažení motora menovitým momentom 0,15 Nm.
Nakreslite zaažovaciu charakteristiku motora.
Pre pomer konštanty vinutia a konštanty motora platí:
Pomer konštánt

5.3.2. Motory

 

motor


Stator

Je vytvorený budenou cievkou (neuvažujeme situáciu s permanentným magnetom, ako to je v prípade dynama na bicykli, kde by nebolo možné cievku budiť) a týmto spôsobom vytvorí magnetické pole MP s magnetickým tokom Φ.
Z uvedeného vyplýva, že konštrukcia statora ako aj jeho funkcia je v prípade dynama aj motora úplne rovnaká.

Rotor

Tiež povedané kotva, je vytvorený cievkou, ktorú vkladáme do statorového magnetického poľa MP a zároveň vinutie rotora napájame rotorovým prúdom Ia. Na princípe elektromagnetickej indukcie (ak vodič nachádzajúci sa v magnetickom poli je napájaný elektrickým prúdom, začne sa vychyľovať) sa začne rotor otáčať otáčkami n
Vzťah Ui = n . kv
kde:
- kv - konštanta vinutia daná konštrukciou rotora
- n - dodávané otáčky do rotora
- Φ - magnetický tok statora
je nám už známy.
Keďže pri motoroch nás ako výstupné veličiny zaujímajú mechanické veličiny (otáčky a moment), vyjadríme si z uvedeného vzťahu otáčky n:

Otáčky rotora


moment M:

M = Ia . kM . Φ

kde:
- M - moment
- Ia - prúd dodávaný do rotora
- Φ - magnetický tok statora
- kM - konštanta motora: Pomer konštánt
Vidíme, že obe mechanické veličiny závisia od rotorového prúdu Ia.
Moment závisí priamo úmerne, čiže s rastúcim Ia rastie aj moment. Túto skutočnosť vidíme aj na
momentovej charakteristike: M = f (Ia)

momentová charakteristika

Otáčky závisia nepriamo úmerne, čiže s rastúcim Ia otáčky klesajú. Túto skutočnosť vidíme aj na
otáčkovej charakteristike: n = f (Ia)

otáčková charakteristika


Schematická značka jednosmerného motora:

schematická značka motora

Vyplýva z jeho hlavných častí a funkcie.
Druhý Kirchhoffov zákon pre motor :
U - Ia . Rk - Ui = 0

rotor

(v prípade dynama je znamienko pred napätím Ia . Rk kladné, čiže +. Je to preto, lebo je tam opačný smer prúdu.) z toho pre
napätie na svorkách zdroja platí : U = Ui + Ia . Rk
napätie na rotore platí : Ui = U - Ia . Rk
Ak túto hodnotu Ui dosadíme do vzťahu pre otáčky rotora Pomer konštánt dostaneme:

Otáčky rotora


Hodnota U/ (Kv . Φ) sú otáčky naprázdno n0 = U/ (Kv . Φ), čiže Otáčky rotora

Napätie Ia . Rk je úbytok napätia na rotore, ktorý vznikne v dôsledku prechodu prúdu cez konštrukciu rotora.
Z uvedených vzťahov vyjadríme rotorový prúd Ia:

Rotorový prúd


Motor s cudzím budením

motor s cudzím budením

Je to motor, ktorý na vytvorenie budiaceho prúdu nevyhnutného na vznik statorového magnetického poľa využíva cudzí zdroj. Ten dodáva do obvodu zloženého zo statorovej cievky so svorkami F1 a F2 a regulovateľného odporu budiaci prúd Ib. Regulovateľným odporom vieme meniť hodnotu Ib a následne magnetický tokΦ , čiže aj výsledné mechanické veličiny.
Do statorového MP s tokomΦ vložíme rotor vytvorený rotorovou cievkou - kotvou so svorkami A1 a A2.
Odpor kotvy Rk je odpor daný kon?trukciou kotvy.
Do rotorovej cievky dodávame rotorový prúd Ia rotor sa začne pohybova? otáčkami n .

Derivačný motor

derivačný motor

Derivačný motor odoberá zo zdroja prúd I, ktorý sa rozdelí na budiaci prúd Ib a prúd tečúci dorotora motora Ia.
Z toho vyplýva, ?e derivačný motor nepotrebuje na vytvorenie statorového magnetického poža cudzí zdroj, ale magnetické pole vytvára z napájania .

V oboch prípadoch (cudzobudený aj derivačný motor) je do obvodu zaradený odpor Rsp. Je to spú??ací odpor, ktorý sa do obvodu zapája do série s kotvou. Jeho úlohou je obmedzova? záberový prúd, ktorý vzniká pri spú??aní motora. Jeho vežkos? s rastúcimi otáčkami klesá a pri dosiahnutí menovitých hodnôt otáčok n, sa spú??acie odpory z obvodu vyraďujú.

Prevádzkové stavy motorov

Rozbeh, či?e n = 0

Pri rozbehu sú otáčky nulové, teda Ia = U/Rk. Keď?e Rk je malé (kvôli stratám), Ia je vežké. Túto ne?iadúcu situáciu (nechceme vežký nárazový prúd) rie?ime sériovým radením spú??acích odporov ku kotve. Akonáhle začnú otáčky rás?, spú??acie odpory vyraďujeme a pri menovitých otáčkach sú u? úplne vyradené.

Chod, či?e n = nn

Otáčky rastú a ustažujú sa na menovitej (nominálnej) hodnote nn.
Ak sa menovité otáčky nn málo lí?ia od otáčok naprázdno n0 (otáčky neza?a?eného motora), potom otáčková charakteristika je priamka klesajúca pod malým uhlom, či?e charakteristika je tvrdá.
Ak by rozdiel otáčok naprázdno a menovitých otáčok bol značný, tak priamka klesá strmo a charakteristika je mäkká.

Rekuperácia, či?e n = ∞

Pre ustálený stav motora sú charakteristické menovité otáčky.
Ak by otáčky rástli ďalej (nejakým spôsobom by sme ich zvy?ovali), docielili by sme, ?e hodnota U/Rk by bola taká istá ako hodnota (Φ . n . kv)/Rk. To znamená, ?e Ia by sa rovnalo nule.
Rotorový prúd
ak:

Rotorový prúd

Ak otáčky stále rastú ďalej:

Rotorový prúd

Záporný prúd znamená ?e prúd tečie opačným smerom, či?e prúd nie je dodávaný, ale odoberaný.
Odoberaný prúd znamená, ?e stroj pracuje v re?ime "dynamo".
Situácia, ?e stroj sa mení z motorického re?imu na dynamo bez zmeny zapojenia sa nazýva brzdenie rekuperáciou, alebo návrat do siete.

Rie?enie príkladu:

otáčková charakteristika
rie?enie

Kontrolné otázky

1. Nakreslite schematickú značku motora.
2. Vyjadrite matematicky aj graficky výstupné veličiny motora.
3.Aký vz?ah vyjadruje napätie na rotore motora?
4.Čím sa lí?i cudzobudený a derivačný motor?
5.Na čo slú?ia spú??acie odpory?
6. Kedy má motor charakteristiku tvrdú?
7. Charakterizujte rekuperáciu prúdu a svoje tvrdenie odvoďte.

Na začiatok