20104086 transfere energietechniek wb titelpag · 2 energietechniek 2-3 mk roterende en statische...

Click here to load reader

Post on 26-Feb-2019

223 views

Category:

Documents

2 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

ENERGIETECHNIEK 2-3MK ENERGIE-OMZETTING/BESTURINGSTECHNIEKD o c e n t e n h a n d l e i d i n g

Herzien door:

A. de Bruin

A. Fortuin

20104086_TransferE_Energietechniek_WB_titelpag.indd 1 04-04-2011 10:04:36

C o l o f o n

Herzien doorA. de BruinA. Fortuin

Vormgeving binnenwerk en omslagontwerpTwinMedia bv, Culemborg

Zetwerk(MW), Doorwerth

TekeningenP.A. Cornelis, Eindhoven

ThiemeMeulenhoff ontwikkelt leermiddelen voor Primair Onderwijs, Algemeen Voortgezet Onderwijs, Beroepsonderwijs en Volwasseneneducatie en Hoger Beroepsonderwijs

Meer informatie over ThiemeMeulenhoff en een overzicht van onze leermiddelen:www.thiememeulenhoff.nl of via onze klantenservice (088) 800 20 16

ThiemeMeulenhoff, Amersfoort, 2011

Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand, of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopien, opnamen, of enig andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever.

Voor zover het maken van kopien uit deze uitgave is toegestaan op grond van artikel 16 Auteurswet j het Besluit van 23 augustus 1985, Stbl., dient men de daarvoor wettelijk verschuldigde vergoedingen te voldoen aan Stichting Publicatie- en Reproductierechten Organisatie (PRO), Postbus 3060, 2130 KB Hoofddorp (www.stichting-pro.nl). Voor het overnemen van gedeelte(n) uit deze uitgave in bloemlezingen, readers en andere compilatiewerken (artikel 16 Auteurswet) dient men zich tot de uitgever te wenden. Voor meer informatie over het gebruik van muziek, film en het maken van kopien in het onderwijs zie www.auteursrechtenonderwijs.nl.

De uitgever heeft ernaar gestreefd de auteursrechten te regelen volgens de wettelijke bepalingen. Degenen die desondanks menen zekere rechten te kunnen doen gelden, kunnen zich alsnog tot de uitgever wenden.

I n h o u d

1 Energietechniek 1

Elektrische energie-omzetters 1

Roterende en statische energie-omzetters 2

Besturingstechniek 2

Zelftoets 3

2 Gelijkstroommachines 5

Gelijkstroommachine 5

Bekrachtiging van een gelijkstroommachine 6

Opbouw van een gelijkstroommachine 7

Wetmatigheden van een gelijkstroommachine 8

Zelftoets 9

3 Gelijkstroomgeneratoren 11

Energie-opwekking met gelijkstroomgeneratoren 11

Generatoren met externe bekrachtiging 12

Gelijkstroom shuntgenerator 13

Zelftoets 16

4 Gelijkstroommotoren 17

Gedrag van een gelijkstroommachine bij motorbedrijf 17

Karakteristieken van een extern bekrachtigde motor 18

Karakteristieken van een gelijkstroom-shuntmotor 21

Karakteristieken van een gelijkstroom-seriemotor en -compoundmotor 22

Snelheidsregeling en omkering draairichting 24

Aanzetmethoden van en verliezen in gelijkstroommotoren 25

Zelftoets 26

5 Draaistroommotoren 29

Indeling van draaistroommotoren 29

De stator van een draaistroommotor 30

Synchrone draaistroommotoren 31

Asynchrone draaistroommotoren 32

Aanzetten van draaistroommotoren 33

Snelheidsregeling en rendement van draaistroommotoren 35

Zelftoets 36

6 Wisselstroommotoren 39

Werking en eigenschappen 39

Synchrone wisselstroommotoren 40

Asynchrone wisselstroommotoren 41

Universeelmotor 42

Uitvoeringsvormen en onderhoud 42

Zelftoets 44

II

II

7 Servosystemen 47

Inleiding 47

Algemene eigenschappen van een servosysteem 47

AC- en DC-servomotoren 48

Stappenmotoren en lineaire motoren 49

Zelftoets 50

8 Spoelen 51

Inleiding en eigenschappen smoorspoel 51

Invloed kern op de eigenschappen en verliezen van een smoorspoel 51

Toepassingen van smoorspoelen 52

Zelftoets 55

9 Transformatoren 57

Principe en grootheden 57

Verliezen en rendement 58

Soorten transformatoren 1 59

Soorten transformatoren 2 60

Soorten transformatoren 3 61

Uitvoeringsvormen 61

Zelftoets 63

10 Besturingstechniek 65

Inleiding besturingstechniek 65

Sensoren en actuatoren 66

Besturingssysteem 68

SFC-elementen 69

Bedieningsconsole 73

Zelftoets 74

11 PLC-besturingen 77

Softwarematige besturingen 77

Opbouw van een PLC 77

PLC-programma en -instructies 79

Zelftoets 87

1 Inleiding

E l e k t r i s c h e e n e r g i e - o m z e t t e r s

1 a In een batterij wordt chemische energie omgezet in elektrische energie.

b Een windturbine zet windenergie om in elektrische energie.

c Een verwarmingselement in een wasmachine zet elektrische energie om in

thermische energie.

d Een roltrapmotor zet elektrische energie om in mechanische energie.

2 G zet een wisselspanning om in een gelijkspanning

G zet een gelijkspanning om in een wisselspanning

O zet een wisselspanning om naar een wisselspanning van een andere waarde

G zet een wisselspanning om naar een wisselspanning met een andere frequentie

O wordt onder andere gebruikt om een wisselspanning om te zetten naar een

gelijkspanning

3 In een frequentieregelaar wordt een wissel- of draaistroom omgezet in een wissel- of

draaistroom met een andere frequentie.

4 G een gelijkstroom omgezet in een wisselstroom

O een wisselstroom omgezet in een gelijkstroom

G een draaistroom omgezet in een wisselstroom en vervolgens in een gelijkstroom

G een wisselspanning omgezet naar een wisselspanning met een andere frequentie

G een gelijkstroom omgezet in een gelijkstroom met een andere waarde

5 a Een elektrische energie-omzetter is een/geen energiebron.

b Een windturbine is een/geen energiebron.

c Een transformator wekt wel/geen energie op.

d Een generator zet elektrische/mechanische energie om in elektrische/mechanische

energie.

6 De ventilatormotor zet elektrische energie om in bewegingsenergie (mechanische

energie). Via de rotorbladen wordt deze omgezet in luchtverplaatsing.

2 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K

R o t e r e n d e e n s t a t i s c h e e n e r g i e - o m z e t t e r s

7 a statische

b roterende

c statische

d statische

8 a De wieken zetten windenergie om in mechanische energie.

b Een watermolen is een statische/roterende energie-omzetter.

c De energie van de wieken naar het schoepenrad is mechanische energie.

d Het schoepenrad dient ervoor om door middel van mechanische energie water te

verplaatsen naar een hoger niveau.

9 Gelijkstroommachines en wisselstroommachines.

Wisselstroommachines worden ingedeeld in nfase- en driefasenmachines.

10 a De frequentieregelaar is een statische/roterende omzetter.

b Met de regelaar wordt de rotatiefrequentie c.q. het toerental van de motor

geregeld.

c Een statische omzetter heeft geen bewegende delen.

d Een roterende omzetter heeft draaiende onderdelen.

B e s t u r i n g s t e c h n i e k

11 P: programmable (progammeerbaar)

L: logic (logisch)

C: control (besturing)

12 Automatiseringsprocessen besturen en regelen volgens een vast programma.

13 Doordat de PLC programmeerbaar is, is het programma (besturingsvolgorde)

makkelijk te veranderen.

1 I N L E I D I N G 3

Z e l f t o e t s

1 a In roterende energie-omzetters treden meer/minder verliezen op dan in statische

energie-omzetters.

b Met windmolens wordt mechanische/elektrische energie opgewekt.

c Elektromotoren worden tot de statische/roterende energie-omzetters gerekend

omdat deze wel/geen bewegende onderdelen bevatten.

d Een net-adapter voor een portable cd-speler is een statische energie-omzetter en

zet gelijkspanning om in wisselspanning/wisselspanning om in gelijkspanning.

2 De energie van een fietsdynamo komt van de fietser. Als je fietst en de dynamo staat

aan, dan trapt de fiets zwaarder.

3 a Een accu in een auto is een statische energie-omzetter.

b De laadgenerator levert elektrische energie aan de accu. Deze energie wordt

verkregen uit de mechanische energie van de automotor.

De elektrische energie die de laadgenerator levert wordt in de accu opgeslagen in

de vorm van chemische energie.

c De startmotor is een roterende energie-omzetter. Hij zet de elektrische energie om

in mechanische energie, zodat de motor start.

4 G De zon zendt mechanische energie uit.

G Een batterij bevat elektrische energie.

O Een batterij bevat chemische energie.

O Een batterij kan elektrische energie leveren.

G Elektrische zonnepanelen leveren chemische energie.

5 a strijkijzer: elektrische energie naar thermische energie

b ventilator: elektrische energie naar wind(bewegings)energie

c koelkast: elektrische energie naar verminderde thermische energie

d centrifuge: elektrische energie naar mechanische energie

.

2 Geli jkstroommachines

G e l i j k s t r o o mm a c h i n e

1 a Gelijkstroommachines komen we voornamelijk tegen in nieuwe/bestaande

installaties.

b Een gelijkstroommachine wordt toegepast als motor/als generator/zowel als motor

n als generator.

c De constructie van een gelijkstroomgenerator is eenvoudiger dan/ingewikkelder

dan/gelijk aan die van de gelijkstroommotor.

d De rotor is het vaste/draaiende deel van de machine.

e De stator is het vaste/draaiende deel van de machine.

2 1 2 3 4 5 6 7

a luchtspleet G G G G G G O

b juk O G G G G G G

c stator G G G G O G G

d poolschoen G G G O G G G

e veldwikkeling G G O G G G G

f rotor G G G G G O G

g poolkern G O G G G G G

3 G In de stator van een gelijkstroommachine wordt een gelijkstroom opgewekt.

O In een draaiend trommelanker van een gelijkstroommachine wordt een

wisselstroom opgewekt.

G De commutator dient voor de afvoer van de opgewekte gelijkstroom.

O De commutator is een mechanische gelijkrichter.

4 a koolborstels: voeren de stroom af van het anker

b collector: verzamelt de stroom van of naar het anker

c veldwikkeling: wekt het magneetveld op

d commutator: zet de opgeweke wisselstroom via collector en koolborstels om in

een gelijkstroom

6 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K

B e k r a c h t i g i n g v a n e e n g e l i j k s t r o o m m a c h i n e

5 a De bekrachtiging is het magneetveld, opgewekt in de veldwikkeling.

b Een shuntwikkeling bestaat uit veel/weinig windingen en is laagohmig/ hoogohmig.

c Een seriewikkeling bestaat uit veel/weinig windingen en is laagohmig/hoogohmig.

d Een shuntwikkeling wordt ontworpen voor een grote/kleine stroom en voor een

hoge/lage aansluitspanning.

e Een seriewikkeling wordt ontworpen voor een grote/kleine stroom en voor een

hoge/lage aansluitspanning.

6

F1A1

A2F2

E1A1

A2E2

a b

A1

D1

A2

D2

A1E1

D1

A2E2

D2

c d

7 G De eigenschappen van de afzonderlijk bekrachtigde gelijkstroommachine en die

van de machine met seriebekrachtiging zijn in grote lijnen gelijk.

O De eigenschappen van de afzonderlijk bekrachtigde gelijkstroommachine en die

van de machine met shuntbekrachtiging zijn in grote lijnen gelijk.

O De eigenschappen van een gelijkstroommachine met compoundbekrachtiging

liggen in tussen die van een seriemachine en die van een shuntmachine.

G De seriemachine wordt voornamelijk toegepast als generator.

8 a Voor toepassing van vermogenselektronica met gelijkstroommachines is vooral de

afzonderlijk bekrachtigde machine/machine met seriebekrachtiging van belang.

b Bij een machine met shuntbekrachtiging is het magneetveld afhankelijk/

onafhankelijk van de belastingsstroom.

c Bij een machine met seriebekrachtiging is het magneetveld afhankelijk/

onafhankelijk van de belastingsstroom.

d De shuntwikkeling van een gelijkstroommachine staat parallel aan/in serie met het

anker.

2 G E L I J K S T R O O M M A C H I N E S 7

O p b o u w v a n e e n g e l i j k s t r o o m m a c h i n e

9 1 motorschild

2 borstelbrug

3 borstelhouder

4 stator (motorhuis)

5 poolschoen

6 veldwikkeling

7 motorschild

8 collector

9 rotor met ankerwikkeling

10 koelventilator

11 rotoras

10 a Grote gelijkstroommachines hebben een massief/gelamelleerd juk.

b Het doel hiervan is om de koperverliezen/ijzerverliezen te beperken.

c In een gelijkstroommachine heeft alleen de stator/alleen de rotor/zowel de stator

als de rotor een magnetisch veld.

d In grote gelijkstroommachines worden permanente magneten/elektromagneten

gebruikt.

11 a 1 rotor

2 poolschoen

3 stator

4 poolkern

5 veldwikkeling

6 luchtspleet

b Het magneetveld loopt van de poolkern naar de poolschoen, via de luchtspleet

naar de tanden van de rotor.

c Aan de omtrek van de rotor zitten gleuven en tanden. In de gleuven zit de

ankerwikkeling. Het magneetveld loopt via de tanden.

12 a Figuur 5a toont een binnenpoolmachine/buitenpoolmachine.

b Figuur 5b toont een binnenpoolmachine/buitenpoolmachine.

c Bij een binnenpoolmachine zitten de polen in de stator/rotor.

c Bij een buitenpoolmachine zitten de polen in de stator/rotor.

d Gelijkstroommachines worden meestal uitgevoerd als

binnenpoolmachine/buitenpoolmachine.

e Elektrische energie in centrales wordt meestal opgewekt in

draaistroomgeneratoren, uitgevoerd als binnenpoolmachine/buitenpoolmachine.

13 Een gelijkstroommachine is storingsgevoelig omdat het grote vermogen naar het

anker loopt via bewegende delen (collector) en stilstaande koolborstels.

8 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K

W e t m a t i g h e d e n v a n e e n g e l i j k s t r o o m m a c h i n e

14 O Het inwendig vermogen Pi is groter dan het uitwendig vermogen P

o.

G Het inwendig vermogen Pi is kleiner dan het uitwendig vermogen P

o.

G Het verschil tussen beide vermogens is het koperverlies.

O Het verschil tussen beide vermogens is het totale verlies.

G Het verschil tussen beide vermogens is het ijzerverlies.

15 G Ei = P

i @ I

a

O Pi = E

i @ I

a

G Pi = E

i/I

a

O Ei = P

i/I

a

O Ia = P

i/E

i

16 c totale verliezen = mechanische verliezen + koperverliezen = 125 W +75 WPvt

= 200 W.

Po = P

i ! = 1000 W ! 200 W = 800 WP

vt

17 c Pi = P

o + = 2100 W + 250 W = 2350WP

vt

Ei = = = 235 V

Pi

Ia

2350W

10 A

18 b Ei = c

1 @ M @ n

19 d Ei = 100 V bij n

1 en M

1

n2 = n

1 + 50% = 1,5 n

1

M2 =M

1 ! 50% = 0,5 M

1

E1 = c @ M

1 @ n

1 = 100 V

E2 = c @ M

2 @ n

2 = c @ o,5 M

1 @ 1,5 n

1 = 0,75 @ c @ M

1 @ n

1 = 0,75 100 V = 75 V

20 G Ti = P

i/n

O Ti = c

2 @ M @ I

a

O Ti = P

i/T

G Ti= c

2 @ M @ n

21 b Ti = = = 3 N @ mi

P

3000W

1000 r/s

22 c = c @ M @ = c @ M @ Ti2

Ia2

Ti1

Ia1

= = = = = 0,2T

i2

Ti1

Ti2

5 N @ m

2

1

a

a

c I

c I

Ia2

Ia1

2 A

10 A

Y = 5 N @ m 0,2 = 1 N @ mTi2

2 G E L I J K S T R O O M M A C H I N E S 9

Z e l f t o e t s

1 a Het vaste gedeelte van een gelijkstroommachine noemen we stator.

b Het draaiende gedeelte van een gelijkstroommachine heet rotor.

c De veldwikkeling bevindt zich om de poolkernen. Het uiteinde hiervan zijn de

poolschoenen. De veldlijnen van het magneetveld lopen hier vandaan door de

luchtspleet naar de tanden van het anker.

d De commutator bestaat uit borstels en collector. Het doel is mechanisch

gelijkrichten van de opgewekte wisselspanning.

2 1 achterschild

2 borstelbrug

3 complete borstelhouder

4 commutator

5 anker

6 huis

7 veldspoel

8 poolkern

3 a

A1 A2

D1 D2

E1 E2

ankerwikkeling

seriewikkeling

shuntwikkeling

D1 D2

E1

E2

compoundwikkeling

F1 F2

afzonderlijke wikkeling

b Een seriewikkeling bestaat uit veel/weinig wikkelingen van dik/dun draad en is

laagohmig/hoogohmig.

c Een shuntwikkeling bestaat uit veel/weinig wikkelingen van dik/dun draad en is

laagohmig/hoogohmig.

d Door de commutator loopt de ankerstroom/veldstroom.

4 a Het magnetisch veld van een gelijkstroommachine noemen we bekrachtiging.

b Een shuntwikkeling staat parallel aan/met het anker.

c Een seriewikkeling staat in serie aan/met het anker.

5 G blijft het magneetveld bij een seriemachine constant

O verandert het magneetveld in een seriemachine evenredig met de ankerstroom

O blijft het magneetveld bij een shuntmachine constant

G verandert het magneetveld in een shuntmachine evenredig met de veldstroom

6 Bij een buitenpoolmachine zitten de vaste polen aan de stator, bij een

binnenpoolmachine zitten de polen op de rotor.

10 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K

7 a Draaistroomgeneratoren zijn meestal uitgevoerd als

binnenpoolmachine/buitenpoolmachine.

b Gelijkstroommachines zijn meestal uitgevoerd als

binnenpoolmachine/buitenpoolmachine.

8 G is gelijk aan Po ! P

i

O is gelijk aan Pi ! P

o

G bestaat uit alleen mechanische verliezen

O bestaat uit elektrische en mechanische verliezen

G bestaat uit alleen elektrische verliezen

9 d Totale verliezen = 100 W+ 100 W= 200 WPvtot

Pi = P

o + = 1200 W + 200 W = 1400WP

vtot

10 c E = c @ M @ n Y n E Y = n1

n2

E1

E2

= Y n2 = 50 s!1 = 75 s!1

50 s!1

n2

100 V

150 V

150 V

100 V

11 d Ti = = = 2 N @ mi

P

1000W

500 r/s

3 Geli jkstroomgeneratoren

E n e r g i e - o p w e k k i n g m e t g e l i j k s t r o o m g e n e r a t o r e n

1 bezwaar toelichting

1 vaste spanning/stroom Bij gelijkstroom is het omzetten in een andere

spanning of stroom moeilijk.

2 duur De constructie van een gelijkstroommachine is

duurder dan die van een wisselstroom- of

draaistroommachine.

3 onderhoud Gelijkstroommachines zijn niet zo bedrijfszeker

en hebben dus meer onderhoud nodig.

2 a Bij meerkwadrantenbedrijf kan de gelijkstroommachine alleen als generator/

alleen als motor/als generator n als motor werkzaam zijn.

b Generatorbedrijf treedt op bij weerstandremmen/elektrisch remmen als het aan de

gelijkstroommachine gekoppelde werktuig energie levert/ontvangt van de

gelijkstroommachine.

c Gelijkstroomgeneratoren vinden we vooral in nieuwe/bestaande installaties.

3 Dit is meestal een gelijkstroomshuntgenerator of een extern bekrachtigde generator,

aangedreven door een dieselmotor. Wordt toegepast als noodvoorziening wanneer de

stroom uitvalt (noodaggregaat).

4 G elekrische energie omgezet in mechanische energie

O mechansche energie omgezet in elektrische energie

G energie onttrokken aan het elekriciteitsnet

O energie onttrokken aan een mechanische energiebron

5 a Het drijvend koppel Td is kleiner/groter dan het tegenkoppel T

t.

b Bij verhoging van de rotatiesnelheid n van de dieselmotor wordt de waarde van de

bronspanning E groter/kleiner.

c Om de bronspanning E van de generator constant te houden wordt toerenregeling/

spanningsregeling toegepast.

12 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K

G e n e r a t o r e n m e t e x t e r n e b e k r a c h t i g i n g

6

7 a In een belaste gelijkstroomgenerator is de bronspanning E groter/kleiner dan de

klemspanning Uk.

b In een belaste gelijkstroomgenerator is het spanningsverlies Uv onafhankelijk/

afhankelijk van de belasting.

c In een afzonderlijk bekrachtigde gelijkstroomgenerator is het magnetisch veld

onafhankelijk/afhankelijk van de bekrachtigingsstroom Im.

8 a Uk = E ! U

v = E ! I

b @ R

a

b

Ib

Uk

00

E Uk = f (Ib)Uv

9 a E = Uk + I

a @ R

a = 140 V + 50A 0,4 = 140 V + 20 V = 160 V

Ib (A) E (V) U

v (V) U

k (V)

0 160

10 160

20 160

30 160

40 160

50 160

3 G E L I J K S T R O O M G E N E R A T O R E N 13

b Uv = I

a @ R

a = I

a 0,4

Ib (A) E (V) U

v (V) U

k (V)

0 160 0

10 160 4

20 160 8

30 160 12

40 160 16

50 160 20

c Uk = E ! U

v = 160V ! U

v

Ib (A) E (V) U

v (V) U

k (V)

0 160 0 160

10 160 4 156

20 160 8 152

30 160 12 148

40 160 16 144

50 160 20 140

10

Ib

Uk

0

60

40

20

80

100

120

140V

160

0 10 20 30 40 50A

Uk = f (Ib)

G e l i j k s t r o o m s h u n t g e n e r a t o r

11 a Bij een gelijkstroom shuntgenerator is de bekrachtiging constant/afhankelijk van

de klemspanning/onafhankelijk van de klemspanning.

b In een belaste shuntgenerator is de ankerstroom gelijk aan/groter dan/kleiner dan

de belastingsstroom.

c De klemspanning van een shuntgenerator wordt geregeld met behulp van een

regelaar in de ankerkring/regelaar in de veldkring/toerenregelaar van de aandrijving.

d De verandering van de klemspanning van een shuntgenerator is gelijk aan/iets

groter dan/iets kleiner dan die van de afzonderlijk bekrachtigde generator.

14 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K

12 a t/m d

Rb

Rvmn

Ia

Ib

Im

Im

A1

E1

E2

A2

Uk

Ib = Ia Im

E

RaRm

13 a Ia = I

b + I

m of I

b = I

a ! I

m

b Uk = E

t ! U

v = c

1 @ M @ n ! I

b @ R

a

c Et = c

1 @ M @ n

14 a = = = 2,4 AIm

0

Uk0

Rm

240 V

100

= = = 2,2 AIm

v

Ukv

Rm

220 V

100

b Daling Im is = = 0,9167

Im

2

Im

1

2,2 A

2,4 A

= 91,67% van , dus 100% ! 91,67% = 8,33% gestegen/gedaaldIm

2

Im

1

c 8,33% gedaald/ % gestegen/gelijk gebleven

15 a/b

Im

Uk

00

Uk = f (Im)

externshunt

c Bij de extern bekrachtigde generator daalt de klemspanning licht met toenemende

belasting Uk = E ! U

v. Omdat E = c @ M @ n is E bij de extern bekrachtigde

generator constant. Bij de shuntgenerator daalt Im, dus M, dus E als de

klemspanning daalt. Hierdoor neemt de klemspanning extra af.

16 a 1 Als Ib toeneemt, neemt U

v toe, dus daalt U

k.

2 Als Uk daalt, daalt M, dus daalt ook E, waardoor U

k sterker daalt.

b Als de rotatiefrequentie n bij toenemende belasting daalt, neemt E af en neemt dus

ook Uk af.

3 G E L I J K S T R O O M G E N E R A T O R E N 15

17 Bij toenemende belasting neemt het spanningsverlies Uv toe, waardoor U

k daalt.

Hierdoor daalt Im en dus M, zodat E daalt. Als de rotatiefrequentie n daalt, neemt U

k

verder af. Als we nu door te verminderen de magneetstroom Im laten toenemen,R

vm

wordt E = c @ M @ n weer groter, zodat Uk toeneemt. De spanningsregeling vindt

plaats door middel van veldregeling.

18 G is de klemspanning onafhankelijk van de bekrachtiging

O is de klemspanning afhankelijk van de magneetstroom

G is de klemspanning niet afhankelijk van de belasting

O is de klemspanning afhankelijk van de ankerstroom

O is de klemspanning afhankelijk van de toerenkarakteristiek (rotatiefrequentie) van

de aandrijving

O wordt de klemspanning geregeld met de bekrachtigingsstroom

G wordt de klemspanning geregeld met de ankerstroom

16 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K

Z e l f t o e t s

1 a Spanning en stroom van een gelijkstroom zijn makkelijker/moeilijker om te zetten

naar een hogere of lagere waarde dan bij wissel- of draaistroom.

b De constructie van gelijkstroommachines is goedkoper/duurder dan die van wissel-

of draaistroommachines.

c Gelijkstroommachines zijn meer/minder bedrijfszeker dan wissel- of

draaistroommachines.

d Wissel- en draaistroommachines hebben minder/meer onderhoud nodig dan

gelijkstroommachines.

2 Gelijkstroommachines kunnen als motor n als generator werken. Bij motorbedrijf

wordt de machine aangedreven, bij generatorbedrijf wordt de machine elektrisch

geremd.

3 G het koppel van de generator groter dan dat van de dieselmotor

O het drijvend koppel Td groter dan het tegenkoppel T

t

G de bronspanning E alleen afhankelijk van de ankerstroom

O de bronspanning E afhankelijk van de rotatiefrequentie en de bekrachtiging

4 Uk = E ! I

b @ R

a = E ! U

v

Als de belasting Ib toeneemt, neemt het verlies U

v toe, zodat de klemspanning U

k daalt.

5 a Uk = E ! I

a @ R

a Y 240 V = E ! 0 A @ R

a Y E = 240 V

b Uk = E ! I

a @ R

a Y 230 V = 240 V ! 50 A @ R

a

50 A @ Ra = 240 V ! 230 V = 10 V Y R

a = = 0,2

10 V

50 A

c Uk = E ! I

a @ R

a = 240 V ! 100 A 0,2 = 240 V ! 20 V = 220 V

6 a Uk = I

b @ R

b = 10A 20 = 200 V

b Ia = I

b + I

m= 10A + 1 A =11 A

c Ei = U

k + I

a @ R

a = 200 V + 11 A 1 = 211 V

d Pi = E

i @ I

a = 211 V 11 A = 2321 W

e Po = U

k @ I

b = 200 V 10 A = 2000 W

Uk (V) I

a (A) E (V) P

i (W) P

o (W)

200 11 211 2321 2000

7 b elekronische regelaar in de veldkring

4 Geli jkstroommotoren

G e d r a g v a n e e n g e l i j k s t r o o m m a c h i n e b i j m o t o r b e d r i j f

1 a het werktuig energie levert/vraagt en de gelijkstroommachine energie vraagt/levert.

b de gelijkstroommachine het remmend/drijvend koppel levert.

c het tegenkoppel/drijvend koppel van de motor/het werktuig gelijk en tegengesteld is

aan het tegenkoppel/drijvend koppel van de motor/het werktuig.

d elektrische/mechanische energie in de gelijkstroommachine wordt omgezet in

elektrische/mechanische energie.

2 a/d

Mn TtTd

motor werktuig

Im

In Ia

Uk

3 Het uit het net afkomstige elektrische vermogen P = Uk @ I

n wordt in de motor

omgezet in een drijvend koppel Td bij een snelheid n.

4 1 toeren-koppelkarakteristiek

2 koppel-stroomkarakteristiek

5 c toeren-koppelkarakteristiek

e de rotatiesnelheid en het daarbij geleverde koppel

6 b koppel-stroomkarakteristiek

e het geleverde koppel bij een bepaalde opgenomen ankerstroom

18 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K

K a r a k t e r i s t i e k e n v a n e e n e x t e r n b e k r a c h t i g d e m o t o r

7 a De klemspanning Uk is groter/kleiner dan de bronspanning E

t.

b Het magneetveld is afhankelijk/onafhankelijk van de ankerstroom Ia.

c De bronspanning Et is afhankelijk/onafhankelijk van de rotatiefrequentie n.

d De bronspanning Et is afhankelijk/onafhankelijk van het ankerspanningsverlies U

v.

8 G Uk = E

t ! U

v

O Uk = E

t + U

v

O Ei = c

1 @ M @ n

G Ei = c

1 @ M @ I

a

G Uv = I

n @ R

a

O Uv = I

a @ R

a

G Uv = I

m @ R

a

9 a Uk = E

t + U

v

b Et = c

1 @ M @ n

c Uv = I

a @ R

a

d Uk = c

[email protected] M @ n + I

a @ R

a

e Uit formule d volgt: c1 @ M @ n = U

k ! I

[email protected] R

a Y n = k a a

1

U I R

c

10 a

Ia

n

00

n = f (Ia)

b n = . Omdat Uk en c

1 @ M constant zijn, daalt n bij toenemendek a a

1

U I R

c

stroom (verlies).

c De invloed van de belasting op de rotatiefrequentie is

groot/gering/verwaarloosbaar

omdat Ia @ R

a klein is ten opzichte van U

k.

11 a Het askoppel Ta /inwendig koppel T

i is evenredig met/afhankelijk van de netstroom

In.

b Het askoppel Ta /inwendig koppel T

i is evenredig/omgekeerd evenredig met de

ankerstroom Ia.

c Het askoppel Ta is groter/kleiner dan het inwendig koppel T

i.

d Het verlieskoppel Tv is nagenoeg onafhankelijk/sterk afhankelijk van de belasting.

4 G E L I J K S T R O O M M O T O R E N 19

12 G Td= T

i + T

v

O Tas = T

i ! T

v

O Tas= T

d

G Ti = c

2 @ M @ n

O Ti = c

2 @ M @ I

a

G = T

i1

Ti2

n1

n2

O = T

i1

Ti2

Ia1

Ia2

13 a Ti = c

2 @ M @ I

a

b Tas = T

i ! T

v

c lineaire functie (rechte lijn door de oorsprong)

d = of = T

i1

Ti2

Ia1

Ia2

Ti2

Ti1

Ia2

Ia1

14 a

T

00

Ti = f (Ia)

Ta = f (Ia)

Ia

Tv

b Ti = c @ M @ I

a is een lineaire functie (zie vraag 13c). Het verlieskoppel T

v is

nagenoeg constant. Ta = T

i ! T

v ligt dus lager dan en evenwijdig met T

i.

Theoretisch is bij Ia = 0 A ook het verlieskoppel T

v . 0.

20 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K

15 a Uk = 240 V (gegeven)

Uv = I

a @ R

a = I

a 0,5

Et = U

k ! U

v =240 V ! U

v

Uk = c @ M @ n + I

a @ R

a Y 240 V = c @ M 25 s!1 + 80 A 0,5

c @ M 25 s!1 = 240 V ! 40 V = 200 V

n2 = @ n

1 E

1 = 200 V en n

1 = 25 s!1 bij I

a = 80 A

E2

E1

Opmerking: Deze berekening van Uv, E

t en n geldt voor I

a = 80 A. De overige

berekeningen worden uitgevoerd met de in de tabel actuele stroomwaarden.

Ia (A) U

k (V) U

v (V) E

t (V) n (s!1) T

i (N @ m)

0 240 0 240 30

20 240 10 230 28,75

40 240 20 220 27,5

60 240 30 210 26,25

80 240 40 200 25

b

Ti

n

0

15

10

5

20

25

30s1

0 10 20 30 40Nm

n = f (Ti)

c = Y T2 = @ T

1

T2

T1

2

1

a

a

c I

c I

Ia2

Ia1

T1 = 40 N @ m bij = 80 AI

a1

Ia (A) U

k (V) U

v (V) E

t (V) n (s!1) T

i (N @ m)

0 240 0 240 30 0

20 240 10 230 28,75 10

40 240 20 220 27,5 20

60 240 30 210 26,25 30

80 240 40 200 25 40

4 G E L I J K S T R O O M M O T O R E N 21

d

Ia

Ti

0

30

20

10

40

50Nm

0 20 40 60 80A

Ti = f (Ia)

K a r a k t e r i s t i e k e n v a n e e n g e l i j k s t r o o m - s h u n t m o t o r

16 Het verschil zit in de bekrachtiging. Bij de shuntmotor levert de netstroom ook de

bekrachtigingsstroom (In = I

a + I

m). Zowel de toeren-stroomkarakteristieken (n =

f(T)) als de koppel-stroomkarakteristieken (T = f(Ia)) zijn voor beide gelijk.

17

Ia

n

00

n = f (Ia)

18

T

00

Ti = f (Ia)

Ta = f (Ia)

Ia

Tv

19 a Tas = as

P

b Tas = = = 159,2 N @ mas

P

20000W

2 20 s!1

c T I P

= Y T2 = @ T

1 = 159,2 N @ m = 79,6 [email protected] m

T2

T1

P2

P1

P2

P1

10000W

20000W

22 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K

K a r a k t e r i s t i e k e n v a n e e n g e l i j k s t r o o m - s e r i e m o t o r e n

- c o m p o u n d m o t o r

20 a het magneetveld onafhankelijk van/evenredig met de ankerstroom is.

b bij verwaarlozing van het spanningsverlies en bij constante klemspanning de

rotatiefrequentie evenredig/ongekeerd evenredig is met de ankerstroom.

c het verloop van de toeren-koppelkromme lineair/parabolisch/hyperbolisch

verloopt.

d bij geringe belasting de rotatiefrequentie hoog/laag is en bij zware belasting

hoog/laag is.

21 G In = I

m +I

a

O Im = I

n

O In = I

a

G Uv = I

a @ R

a

O Uv = I

a @ (R

a + R

m)

O Ti = c

2 @ M @ I

a

G = n2

n1

Ia2

Ia1

O = n2

n1

Ia1

Ia2

22 a hyperbolisch verloop

b motor slaat op hol

23 a

n

00

n = f (T )

T

b Voor lage waarden van T. Het toerental (de rotatiefrequentie) wordt te hoog. De

motor slaat op hol.

24 G Ti = c

2 @ M @ n

O Ti = c

2 @ M @ I

a

G Ta = T

i + T

v

O Ta = T

i ! T

v

O Ti = k @ I

a

2

4 G E L I J K S T R O O M M O T O R E N 23

25 a

T

00

Ti = f (Ia)

Ta = f (Ia)

Ia

Tv

parabolisch

b Onbelast (zeer kleine Ia). Omdat dan T klein is, slaat de motor op hol (zie

opdracht 23).

c Parabolisch verloop: = Y Als I tweemaal zo groot wordt, dan wordtT2

T1

Ia2

Ia1

2

T viermaal zo groot.

26 a O 40 s!1

n2 = @ n

1 = 20 s!1= 40 s!1

In1

In2

20 A

10 A

b O 4 N @ m

T2 = @ T

1 = 16 N @ m = 4 N @ m

I2

I1

2

10 A

20 A

2

27 a Het veld van een compoundmotor bestaat uit een serieveld en een shuntveld.

b Bij de meegecompoundeerde motor versterken/verzwakken de magneetvelden

elkaar.

c Bij de tegengecompoundeerde motor versterken/verzwakken de magneetvelden

elkaar.

d De meest voorkomende compoundmotor is van het type tegengecompoundeerd/

meegecompoundeerd.

28 a De rotatiefrequentie is stabieler dan bij de seriemotor, maar minder constant dan

bij de shuntmotor. Slaat onbelast niet op hol.

b Ligt tussen die van de seriemotor en de shuntmotor in. Beter dan de shuntmotor,

minder dan de seriemotor.

c Het aanloopkoppel is hoger dan bij de shuntmotor en lager dan bij de seriemotor.

d Ja. Slaat niet op hol.

24 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K

S n e l h e i d s r e g e l i n g e n o m k e r i n g d r a a i r i c h t i n g

29 a Met regelaar a wordt de rotatiesnelheid verhoogd/verlaagd. We noemen dit

principe ankerspanningsregeling/veldverzwakking.

b Met regelaar b wordt de rotatiesnelheid verhoogd/verlaagd . We noemen dit

principe ankerspanningsregeling/veldverzwakking.

c Elektronische regelaars. Als het voedingsnet draaistroom is, gebruiken we

mutatoren. Bij een gelijkstroomnet gebruiken we choppers.

d Uit de formule n = blijkt dat n daalt als Uk (U

a) daalt. We doen dit verlagenk

U

c

van de ankerspanning met elektronische regelaar b.

e Als we de magneetstroom Im verminderen, wordt het veld M verzwakt, zodat n

toeneemt. Deze veldverzwakking doen we met elektronische regelaar a.

30 a We doen dit met regelaar a/b.

b We doen dit met regelaar a/b.

c

T

n

00

n = f (T)

veldverzwakking

(toerenverhoging)

(toerenverlaging)

ankerspanningsregeling

31 a Uit de formule n = volgt dat we n verlagen door Uk (U

a) te verlagen. Ditk

U

c

noemen we ankerspanningsregeling. Deze regeling vindt elektronisch plaats.

b Uit de formule n = volgt dat we n verhogen als we Im, dus M verzwakken.k

U

c

We doen dit door parallel over de seriewikkeling een puntgestuurde (elektrische)

weerstand te plaatsen.

32 G polariteit van de aansluitspanning(en) om te keren

O polariteit van het anker om te keren

O polariteit van het veld om te keren

G stromen in zowel anker als veld om te keren

33 Als, gezien vanuit de aandrijfzijde, de as van de motor met de wijzers van de klok

meedraait.

4 G E L I J K S T R O O M M O T O R E N 25

A a n z e t m e t h o d e n v a n e n v e r l i e z e n i n

g e l i j k s t r o o m m o t o r e n

34 a 0 s!1

b Uk = 0 + @ R

a Y = I

a2

Ia2

Uk

Ra

c kortsluitstroom

d Door middel van voorschakelweerstanden (aanloopweerstanden) of door middel

van elektronische ankerpanningsverlaging. De laatste is de meest gebruikelijke

methode.

e Bij beide methoden (zie vraag d) moeten we zorgen dat het veld aan de volle

(nominale) spanning wordt aangesloten.

35

Et

Ran

In Is

IaA1

D2

D1

A2

Uk

Rs

Rv

Door de weerstand Rv wordt de aanloopstroom beperkt. Naarmate de motor op

snelheid komt, kan de waarde van Rv worden verminderd.

36 a O 16 A

Iaz = I

a + 60% = 10 A + 6 A = 16 A

b O 240 V

Uv = U

k = 240 V

c O 14,5

Uk = I

az @ R

totaal Y 240 V = 16 A R

totaal Y R

totaal = = 15

240 V

16 A

Rv = R

totaal ! R

a = 15 ! 0,5 = 14,5

37 1 elektrische verliezen

Bestaan uit de koperverliezen (PCu

= I2 @ R) in anker- en veldwikkeling.

2 magnetische verliezen

Bestaan uit hysteresis- en wervelstroomverliezen in zowel de stator als de rotor.

3 mechanische verliezen

Bestaan uit wrijvingsverliezen in lagers en borstels en uit ventilatieverliezen.

38 a Pt = U

k @ I

a = 250 V 10 A= 2500 W

b Paf = P

toe ! P

v = 2500 W ! 500 W = 2000 W

c 0 = 100% = 100% = 80%Paf

Ptoe

2000 W

2500W

26 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K

Z e l f t o e t s

1 a Het verloop van de toeren-stroomkromme van een seriemotor verloopt lineair/

licht dalend/parabolisch/hyperbolisch.

b Het verloop van de toeren-koppelkromme van een shuntmotor verloopt lineair/

licht dalend/parabolisch/hyperbolisch.

c Het verloop van de koppel-stroomkromme van een seriemotor verloopt lineair/

licht dalend/parabolisch/hyperbolisch.

d Het verloop van de koppel-stroomkromme van een shuntmotor verloopt lineair/

licht dalend/parabolisch/hyperbolisch.

2 a = 30 A; = 20 A; = 10 AIa1

Ia2

Ia3

n1 = 10 s!1

n2 = @ n

1 = 10 s!1 = 15 s!1

Ia1

Ia2

30 A

20 A

n3 = @ n

1 = 10 s!1 = 30 s!1

Ia1

Ia3

30 A

10 A

b

n

00

Ia

10

20

30

s1

10 20 30A

c ja, hyperbolisch

3 a/b

Uk

Et

Ra

n1

In Ia1

Im

A1

F1

F2

A2

1

1

2

2

0

0

4 G E L I J K S T R O O M M O T O R E N 27

4 a = = Y T2 = @ T

1

T2

T1

2

1

a

a

c I

c I

Ia2

Ia1

Ia2

Ia1

Bij 50 A: T2 = 50 N @ m = 50 N @ m

50 A

50 A

Bij 40 A: T2 = 50 N @ m = 40 N @ m

40 A

50 A

Bij 30 A: T2 = 50 N @ m = 30 N @ m

30 A

50 A

Bij 20 A: T2 = 50 N @ m = 20 N @ m

20 A

50 A

Bij 10 A: T2 = 50 N @ m = 10 N @ m

10 A

50 A

Bij 0 A: T2 = 50 N @ m = 0 N @ m

0 A

50 A

Ia (A) 50 40 30 20 10 0

Ti (N @ m) 50 40 30 20 10 0

b/d

T

00

Ti = f (Ia)

Ta = f (Ia)

Ia

Tv

10

20

30

40

50

60Nm

10 20 30 40 50A

5 G veldverzwakking toegepast voor toerenverlaging

O veldverzwakking toegepast voor toerenverhoging

G ankerspanningsregeling toegepast voor toerenverhoging

O ankerspanningsregeling toegepast voor toerenverlaging

28 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K

6 a Elektronisch door de ankerspanning Ua te verlagen.

b Elektronische veldverzwakking door middel van puntgestuurde weerstand,

parallel aan serieveld.

c/d

T

n

00

n = f (T) veldverzwakking(toerenverhoging)

(toerenverlaging)

ankerspanningsregeling

7 a Beperken van de aanzetstroom. Omdat E = c @ M @ n op het eerste moment nul is,

is de ankerstroom op het eerste moment Iaz = .

Uk

Rv% R

a

b Het veld mag niet verzwakt worden, dus staat op de volle klemspanning.

c Im = = = 1 A

Uk

Rm

240 V

240

d Ia = = = 20 A

Uk

Rv% R

a

240 V

11 % 1

In = I

a + I

m = 20 A +1 A = 21 A

e Ia = = = 240 A

Uk

Rv% R

a

240 V

0 % 1

In = I

a + I

m = 240 A + 1 A = 241 A

f Kortsluiting van het net en kans op beschadiging van de motor.

8

PafPtoe

Pcu1Pij1

Pcu2Pwrijv

Pvent

statorrotor

5 Draaistroommotoren

I n d e l i n g v a n d r a a i s t r o o m m o t o r e n

1 a type 1: synchrone motoren

type 2: asynchrone motoren

b constructie A: KA-motoren

constructie B: SA-motoren

2 a In combinatie met frequentieregelaars worden vooral asynchrone motoren

toegepast.

b De motor waarvan de rotatiefrequentie exact de netfrequentie volgt, is de

synchrone motor.

c Het meest toegepaste type draaistroommotor is het asynchrone type.

d De stator/rotor is van alle draaistroommotoren in principe gelijk.

e Voor aandrijvingen van groot vermogen met een constante rotatiefrequentie

worden voornamelijk synchrone/asynchrone motoren toegepast.

3 G De rotor van een asynchrone motor is een magneetrotor.

O De stator van de synchrone motor is in principe gelijk aan die van de asynchrone

motor.

G De SA-motor heeft een bewikkelde rotor met extra voeding.

O KA-motoren en SA-motoren werken volgens hetzelfde principe.

O Een magneetrotor komt alleen voor bij een synchrone machine.

4 a De rotatiefrequentie van een asynchrone/synchrone motor is onafhankelijk van de

belasting.

b Een magnetisch draaiveld in de stator kan alleen in een synchrone/alleen in een

asynchrone/zowel in een synchrone als een asynchrone machine worden opgewekt.

c Een bewikkelde rotor komt voor bij een KA-motor/SA-motor/synchrone motor.

d Een KA-motor is constructief kwetsbaarder/minder kwetsbaar dan een SA-motor.

5 a KA-motoren en SA-motoren behoren tot synchrone/asynchrone machines.

b kortsluitankermotor

c sleepringankermotor

30 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K

D e s t a t o r v a n e e n d r a a i m o t o r

6 a Een stator van een draaistroommachine kan worden voorgesteld door twee/drie

spoelen die ruimtelijk 90E/120E/180E over de statoromtrek zijn verdeeld.

b De statorspoelen worden aangesloten op wisselstroom/draaistroom waardoor

langs de statoromtrek een wisselend magneetveld/magnetisch draaiveld ontstaat.

c Bij een vierpolige/tweepolige draaistroomstator draait het magneetveld in n

periode eenmaal rond.

d In elke afzonderlijke spoel van de aangesloten stator wordt een wisselend

magneetveld/magnetisch draaiveld opgewekt.

7 a een eenparig ronddraaiend magneetveld met een constante waarde

b een ronddraaiend magneetveld waarbij de groote van het veld varieert

8 a Op het tijdstip t1 is de stroom I

1 in spoel 1 positief/negatief, zodat spoelzijde a een

noordpool/zuidpool is en spoelzijde b een zuidpool/noordpool.

b Op het tijdstip t1 is de stroom I

2 in spoel 2 positief/negatief, zodat spoelzijde a een

noordpool/zuidpool is en spoelzijde b een zuidpool/noordpool.

c Op het tijdstip t1 is de stroom I

3 in spoel 3 positief/negatief, zodat spoelzijde a een

noordpool/zuidpool is en spoelzijde b een zuidpool/noordpool.

d/f

N

Z

N

N

ZZ

1

3 2

I1

I2

I3

a

b

a

b

a

bN

Z

N

Z

N

Z

1

3 2

I1

I2

I3

a

b

a

b

a

b

a b

Z

N

N

Z

Z

N

1

3 2

I1

I2

I3

a

b

a

b

a

b

c

5 D R A A I S T R O O M M O T O R E N 31

g

tijd-

stip

stroom spoel 1 spoel 2 spoel 3

I1

I2

I3

a b a b a b

t1

+/! +/! +/! N/Z N/Z N/Z N/Z N/Z N/Z

t2

+/! +/! +/! N/Z N/Z N/Z N/Z N/Z N/Z

t3

+/! +/! +/! N/Z N/Z N/Z N/Z N/Z N/Z

h Uit de figuren 5.2 a, b en c blijkt dat het magneetveld rechtsom/linksom draait.

9 a De rotatiesnelheid van een draaiveld in de stator van een draaistroommachine is

onafhankelijk/afhankelijk van de netfrequentie en is onafhankelijk/afhankelijk van

het aantal poolparen.

b We spreken van een tweepolige machine als er per fase een/twee spoel(en)

aanwezig is/zijn.

c Bij een vierpolige-machine is p gelijk aan twee/vier.

d Als om de statoromtrek zes spoelen zijn verdeeld, is er sprake van een vierpolige-/

10 a vierpolig

b p = 2

c 25 s!1

11 a U1-U2

b V1-V2

c W1-W2

d U2, V2, W2

e U1, V1, W1

f rechtsom

12 a In figuur a is de draairichting rechtsom/linksom.

b In figuur b is de draairichting rechtsom/linksom.

c In figuur c is de draairichting rechtsom/linksom.

d In figuur d is de draairichting rechtsom/linksom.

S y n c h r o n e d r a a i s t r o o m m o t o r e n

13 a De rotor van een synchrone draaistroommotor noemen we het poolrad.

b De rotor van een synchrone draaistroommotor heeft een draaistroom-/

gelijkstroom-wikkeling.

c De bekrachtiging van de rotor van een synchrone draaistroommotor vindt plaats

door middel van twee/drie sleepringen.

d De constructie van de stator van een synchrone draaistroommotor is gelijk aan/

verschillend van die van de asynchrone motor.

32 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K

14 G De rotatiefrequentie van de rotor is lager dan die van het draaiveld.

O De rotatiefrequentie van de rotor is gelijk aan die van het draaiveld.

G Als de stator op het net wordt aangesloten, start de rotor vanzelf.

O Als de stator op het net wordt aangesloten, moet de rotor worden aangedreven

om te starten.

15 a De rotor van een synchrone draaistroommotor draait ten gunste van het inductie-

principe/door de aantrekkingskracht van tegengestelde polen in de stator en rotor.

b nr = n

d = 50 s!1

A s y n c h r o n e d r a a i s t r o o m m o t o r e n

16 a KA-motor, te zien aan de eenvoudige kooirotor.

b SA-motor, te zien aan de bewikkelde rotor, naar buiten aangesloten door middel

van drie sleepringen.

17 a De rotor van een KA-motor noemen we een kooirotor.

b De KA-motor werkt volgens het inductieprincipe.

c In de kortgesloten rotorstaven worden door het stator draaiveld kortsluitstromen

opgewekt.

d Het draaiveld oefent op de stroomvoerende rotorstaven de zogenoemde

lorenzkracht uit, waardoor in de rotor het drijvend koppel ontstaat.

18 a

K L MU V W

L1 L2 L3

6

4

5

1

3

2

b 1 statorwikkeling aangesloten op het draaistroomnet zorgt deze wikkeling

voor het draaiveld

2 rotoras draagt rotorwikkelingen en sleepringen

3 rotorwikkeling hierin worden kortsluitstromen opgewekt zodat een

drijvend koppel ontstaat

4 sleepringen voeren de rotorstromen naar buiten

5 koolborstels dienen voor het overbrengen van de rotorstroom naar de

RAWZ

6 rotor- hiermee worden de aanloopstroom en het koppel geregeld

aanzetweerstanden

5 D R A A I S T R O O M M O T O R E N 33

19 a Een KA-motor heeft een hoge/lage aanloopstroom.

b Een KA-motor heeft tijdens het aanzetten een gunstige/ongunstige cos n.

c Een KA-motor heeft een hoog/laag aanzetkoppel.

d Betere aanloopeigenschappen worden verkregen met een speciale rotorconstructie/

ster-driehoekaanzetter.

20 a

b Voordelen: goede aanloopeigenschappen van stroom en koppel

Nadelen: kwetsbare constructie, meer onderhoud

21 a Een SKA-motor heeft een bewikkelde rotor/dubbelkooirotor.

b De buitenkooi noemen we aanzetkooi. Deze bevat dikke/dunne staven met een

hoge/lage ohmse weerstand en met een hoge/lage zelfinductie.

c De binnenkooi noemen we bedrijfskooi. Deze bevat dikke/dunne staven met een

hoge/lage ohmse weerstand en met een hoge/lage zelfinductie.

d Tijdens het aanlopen is voornamelijk de binnenkooi/buitenkooi werkzaam

waardoor de aanloopstroom wordt beperkt tot drie vier maal In.

e Tijdens de bedrijfstoestand is de binnenkooi/buitenkooi werkzaam.

f Ten gevolge van de lage rotorfrequentie is de zelfinductie van de beide kooien niet

zo belangrijk. De stroom kiest de laagste ohmse weerstand van de binnenkooi.

A a n z e t t e n v a n d r a a i s t r o o m m o t o r e n

22 a Aanzetters van KA-motoren bevinden zich meestal in de stator-/rotor-kring.

b We noemen deze aanzetters statoraanzetters.

c Aanzetters van SA-motoren bevinden zich meestal in de stator-/rotor-kring.

d We noemen deze aanzetters rotoraanzettesrs.

23 a Zeer grote aanzetstroom (Iaz . vijf zeven maal I

n). Hoog aanzetkoppel kan

mechanische beschadiging veroorzaken. Ongecontroleerd aanzetten kan

productieproces verstoren.

b door middel van een ster-driehoekschakeling;

door middel van softstarters en frequentieregelaars

34 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K

24 a de spoelspanning tijdens het aanzetten verlaagd/verhoogd met een factor %3/een

factor 3.

b de lijnstroom uit het net tijdens het aanzetten verlaagd/verhoogd met een factor %3/

een factor 3.

c het aanzetkoppel groter dan/gelijk aan/kleiner dan het nominale koppel.

25 b Iaz = 6 I

n = 6 5 A= 30 A

Met YD-schakelaar wordt de aanzetstroom eenderde van die bij directe aanzet,

dus = = = 10 AIaz

YD

Iaz

direct

3

30 A

3

26 a 0-stand: motor uitgeschakeld

Y-stand: motorwikkeling in ster op het net

)-stand: motorwikkeling in driehoek op het net

b L1-U1, L2-V1, L3-W1, U2-V2-W2

c L1-U1-W2, L2-V1-U2, L3-W1-V2

27 G Een softstarter is een elektronische frequentieregelaar.

O Met een softstarter kan de aanzetstroom van een KA-motor worden beperkt.

G Een frequentieregelaar benvloedt niet de aanloopeigenschappen van een KA-

motor maar dient om de rotatiefrequentie te regelen.

O Toepassing van een frequentieregelaar maakt aanlopen met het vollastkoppel

mogelijk waarbij de aanloopstroom wordt beperkt.

28 a bij een juist gekozen weerstand in de rotorkring de aanzetstroom

toeneemt/afneemt en het aanzetkoppel kleiner/groter wordt.

b bij verandering van de rotorweerstand de koppel-toerenkarakteristiek wel/niet

verandert.

c ondersynchrone cascadeschakeling

29 a/b

T

n nd

Tmax

Taz2

Taz1

0

c Het aanzetkoppel is groter/kleiner geworden.

5 D R A A I S T R O O M M O T O R E N 35

S n e l h e i d s r e g e l i n g e n r e n d e m e n t v a n

d r a a i s t r o o m m o t o r e n

30 a De snelheid van een KA-motor kan het best worden geregeld door middel van een

softstarter/frequentieregelaar/ster-driehoekschakelaar/weerstanden in de stator.

b De snelheid van een SA-motor kan verliesarm worden geregeld door middel van

een frequentieregelaar/slipregelaar/regelweerstanden in de rotor/ondersynchrone

cascadeschakeling.

c De snelheid van een synchrone motor kan het best worden geregeld door middel

van een frequentieregelaar/verandering van het aantal poolparen/weerstanden in de

gelijkstroombekrachtiging.

31 a nd = = = 25 s!1

f

p

50 Hz

2 poolparen

b slip 4% Y s = = 0,044

100

c nr = n

d(1! s) = 25 s!1 (1 ! 0,04) = 24 s!1

32 a Pmech

= P0 = 1650 W

b Paf = T @ T

as = 2 @ @ n @ T

as = 2 47 s!1 40,7 N @ m . 12 000 W

c PCu

= Pv ! P

mech = (P

toe ! P

af) ! P

mech = 15 000 W ! 12 000 W ! 1650 W =

1350 W

d 0 = = = 0,8Paf

Ptoe

12 000W

15 000W

e Ptoe

= U @ I @ %3 @ cos n Y cos n = = = 0,85Ptoe

U @ I @ 3

15 000W

400 V 25,5 A 3

36 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K

Z e l f t o e t s

1 a De stator bestaat uit drie spoelen, ruimtelijk 120E over de omtrek verdeeld in

gleuven in het blikpakket. Het doel is het opwekken van het cirkelvormige

draaiveld nd.

b Uit een blikpakket met een kooi, bestaande uit kortgesloten koperen staven. Door

het draaiveld worden in de kooi stromen opgewekt. Door de lorentzkracht

ontstaat een drijvend koppel.

c Driefasenwikkeling in sterschakeling. De uiteinden worden door sleepringen en

koolborstels aangesloten op drie rotoraanzetweerstanden. Het doel is de

aanloopeigenschappen ten opzichte van de KA-motor te verbeteren.

d Poolrad. Deze bestaat uit een twee- of meerpolige bewikkelde rotor, toegevoerd

via twee sleepringen met koolbostels.

e Bij asynchroon draait de rotor langzamer dan het draaiveld van de stator (nr< nd).

Bij synchroon loopt de rotor in de pas met het draaiveld van de stator (nr = nd).

2 O De stator van alle typen draaistroommotoren is gelijk.

G De rotor van alle typen asynchrone draaistroommotoren is gelijk.

G De synchrone motor werkt volgens het inductieprincipe.

O De werking van de SA-motor is in principe gelijk aan die van de KA-motor.

G De synchrone motor heeft een hoge aanzetstroom.

G De SA-motor heeft een hoge aanloopstroom en een laag aanzetkoppel.

O De SA-motor heeft een lage aanloopstroom en een hoog aanzetkoppel.

3 a Een KA-motor heeft ten opzichte van een SA-motor een gecompliceerde/

eenvoudige constructie maar de aanloopeigenschappen zijn beter/slechter.

b Door toepassing van een frequentieregelaar bij KA-motoren kan de

aanloopstroom groter worden dan/kleiner worden dan/gelijk blijven aan de

aanloopstroom bij directe inschakeling, terwijl het aanzetkoppel

groter/gelijk/kleiner is dan het nominale koppel.

c Met een ster-driehoekaanzetter wordt de aanloopstroom wortel drie maal/twee

maal/drie maal zo klein als bij directe aanloop. Het aanzetkoppel wordt groter/

blijft gelijk/wordt kleiner.

d De rotorfrequentie van een KA-motor met een ster-driehoekaanzetter is

afhankelijk/onafhankelijk van de belasting.

4 a

V2

V1W2

W1

U2

U1L1

L2

L3

U1

U2V1V2

W1

W2L1

L2

L3

a sterstand b driehoekstand

b Ilijn = 9 A = = = 3 A IazYD

Ilijn

3

9 A

3

5 D R A A I S T R O O M M O T O R E N 37

5 a nr = n

d (1 ! s)

b 48 s!1 = 50 s!1 (1 ! s) Y = 1 ! s Y s = 0,04 (4%)48 s

!1

50 s!1

c halflast: s =2% Y s = 0,02

nr = n

d (1 ! s) = 50 s!1 (1 ! 0,02) = 49 s!1

6 Pas = 0 @ P

toe =0,85 10 000 W = = 8500 W

Pv = P

t ! P

a = 10 000 W ! 8500W = 1500 W

.

6 Wisselstroommotoren

W e r k i n g e n e i g e n s c h a p p e n

1 a Bij synchrone nfasewisselstroommotoren is de rotatiefrequentie van de rotor

gelijk aan/lager dan die van het in de stator opgewekte magnetische veld.

b Bij asynchrone nfasewisselstroommotoren is de rotatiefrequentie van de rotor

gelijk aan/lager dan die van het in de stator opgewekte magnetische veld.

c Bij synchrone wisselstroommotoren wordt in de stator een sinusvormig magnetisch

wisselveld/cirkelvormig draaiveld opgewekt als er stroom door de geleiders vloeit.

d Bij asynchrone wisselstroommotoren wordt in de stator een sinusvormig magnetisch

wisselveld/cirkelvormig draaiveld opgewekt als de stator is uitgevoerd met een twee

fasenwikkeling/hoofd- en hulpwikkeling met condensator.

2 1 Gaat zonder hulpmiddelen nooit uit zichzelf draaien.

2 De rotatiefrequentie is constant en onafhankelijk van de belasting.

3 Synchrone motoren kunnen niet zwaar belast worden.

4 Snelheidsregeling alleen door regeling van de frequentie.

3 1 Asynchrone motoren lopen uit zichzelf aan.

2 De rotatiefrequentie is niet constant en afhankelijk van de belasting.

3 Grote aanzetstromen en hoog aanzetkoppel.

4 Weinig onderhoud.

4 De stator. Deze moet zijn uitgevoerd voor nfasewisselstroom. De rotorconstructies

vertonen veel overeenkomst.

5 motor A B C

1 spleetpoolmotor G O G

2 magneetrotormotor O G G

3 reluctantiemotor O G G

4 universeelmotor G G O

5 hysteresismotor O G G

6 condensatormotor G O G

40 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K

S y n c h r o n e w i s s e l s t r o o m m o t o r e n

6 G is altijd uitgevoerd met een hoofd- en hulpwikkeling.

G heeft meestal een driefasenwikkeling, aangesloten op wisselstroom.

O kan zijn uitgevoerd met een, twee of drie wikkelingen.

O is veelal uitgevoerd als het type spleetpool.

7 1 in elektrische klokken

2 in schakelklokken

3 in cd-spelers

4 in videorecorders

8 G inductiemotoren

O hysteresismotoren

G universeelmotoren

O magneetrotormotoren

9 a De rotor heeft een aantal uitsparingen overeenkomstig met het pooltal van de

statorwikkeling.

b De reluctantiemotor loopt asynchroon/synchroon aan ten gevolge van de

constructie van de stator/rotor.

c Na het aanlopen is de rotatiefrequentie van de rotor gelijk aan/kleiner dan de

rotatiefrequentie van statordraaiveld.

10 a De afgebeelde motor is van het asynchrone/synchrone type.

b De naam van deze motor is reluctantiemotor/hysteresismotor/magneetrotormotor.

c De rotor bestaat uit zachtmagnetisch staal/inwendig kortgesloten wikkelingen/

hardmagnetisch staal.

d De rotor loopt asynchroon/synchroon aan omdat de rotor een permanente magneet

is/de rotor door het draaiveld gemagnetiseerd wordt.

e Dit type motor heeft een hoog/laag vermogen en een hoog/laag rendement.

11 G loopt de rotor uit zichzelf aan.

G wordt in de stator bij ingeschakelde netspanning een draaiveld opgewekt.

O wordt in de stator bij ingeschakelde netspanning een wisselend magneetveld

opgewekt.

O is de rotor uitgevoerd met permanente magneetpolen.

12 a Door het wisselend magneetveld/draaiveld in de stator worden de permanente

magneetpolen/genduceerde magneetpolen van de rotor afwisselend aangetrokken

en afgestoten, waardoor de rotor uit zichzelf/niet uit zichzelf aanloopt.

b De magneetrotor bestaat uit een zacht stalen/kunststof constructie met daarin

opgenomen rotorspoelen/permanente magneetjes.

c De rotorfrequentie is in het algemeen hoog/gemiddeld/laag.

6 W I S S E L S T R O O M M O T O R E N 41

A s y n c h r o n e w i s s e l s t r o o m m o t o r e n

13 a

L1 N

CE1

E2

M

b Wikkeling E1 is hoofdwikkeling/hulpwikkeling waarin een wisselveld/draaiveld

wordt opgewekt.

c Wikkeling E2 is hoofdwikkeling/hulpwikkeling waarin een wisselveld/draaiveld

wordt opgewekt.

d De twee velden afkomstig van de spoelen E1 en E2 maken een ruimtelijke hoek

van 90E.

e Om de stroom in E2 ongeveer 90E te laten vrijlen op de stroom in E1.

f In de stator ontstaat een wisselveld/draaiveld omdat de velden ruimtelijk 90E

verschoven zijn en de twee velden ook 90E in fase verschoven zijn. Deze stellen

zich samen tot een cirkelvormig draaiveld.

14 a De motor is meestal uitgevoerd met een kooianker(kortsluit)rotor.

b De stator bestaat uit twee wikkelingen die ruimtelijk 90E verschoven zijn.

c In de stator wordt een draaiveld opgewekt.

d Loopt de motor uit zichzelf aan? Ja.

15 a 1 zacht stalen kooirotor

2 rotorstaven (kortgesloten)

3 hoofdveld

4 hulpveld

5 condensator

b inductiemotor

c Twee velden ruimtelijk 90E verschuiven.

d Het hulpveld 90E in fase te verschuiven ten opzichte van het hoofdveld.

e Het hoofd- en hulpveld stellen zich samen tot een draaiveld. In de rotorstaven

worden stromen genduceerd. Door de lorentzkacht gaat de rotor draaien.

16 a rotor/stator

b alleen voor in asynchrone/alleen voor in synchrone/ zowel voor in synchrone als

asynchrone

c wel/niet

d wel/niet

17 a Uit een hoofd- en een hulpwikkeling.

b Een condensator in de keten van de hulpwikkeling, alleen tijdens aanlopen.

c Een condensator die zowel tijdens het aanlopen als tijdens bedrijf ingeschakeld

blijft.

d max. 5000 W

42 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K

U n i v e r s e e l m o t o r

18 a Een universeelmotor is een inductiemotor/commutatormotor/asynchrone motor.

b De universeelmotor werkt alleen op wisselstroom/alleen op gelijkstroom/zowel op

wissel- als gelijkstroom.

c De universeelmotor vertoont veel overeenkomst met de gelijkstroom shuntmotor/

seriemotor/compoundmotor.

d De draairichting van de universeelmotor kan worden omgekeerd door de

aansluitingen van de motor/rotor om te polen.

e Universeelmotoren kunnen HF-storingen veroorzaken doordat de stroom in de

rotor met een frequentie van 50Hz wordt omgepoold/er vonkvorming tussen de

commutator en koolborstels optreedt.

f Radiostoringen veroorzaakt door de univelseelmotor kunnen worden onderdrukt

door parallel aan de motor smoorspoelen/condensatoren te plaatsen.

19 a 1 collector

2 koolborstels

3 juk

4 polen

5 veldspoelen (bekrachtiging)

6 rotor(anker)wikkeling

b De veldspoelen en rotorwikkeling (via collector) zijn aangesloten op wissel-

spanning. Op de rotorwikkeling ontstaat een kracht waardoor deze gaat draaien.

Na elke omwenteling keert via de collector de stroom in de rotor om, zodat de

lorentzkracht steeds dezelfde richting houdt. Hierdoor blijft de motor draaien.

20 apparaat/toestel A B C

1 stofzuiger G G O

2 elektrische klok O G G

3 handmixer G G O

4 wasmachine G O G

5 cv-installatie G O G

6 cd-speler O G G

7 boor G G O

8 koffiemolen G G O

9 koelkast G O G

10 schakelklok O G G

U i t v o e r i n g s v o r m e n e n o n d e r h o u d

21 a I staat voor International en P voor Protection.

b IP54, 5 is stofvrij en 4 is beschermd tegen water.

22 Externe afzonderlijk gevoede ventilatoren. De koeling is dan onafhankelijk van de

rotatiefrequentie. Toegepast bij motoren waarbij voortdurend de rotatiefrequentie

wordt geregeld.

6 W I S S E L S T R O O M M O T O R E N 43

23 a International.

b Cooling.

c De koelmethode.

d De manier waarop het koelvermogen wordt geleverd.

24 1 Tussen wikkelingen en statorblik.

2 Tussen fasewikkelingen onderling.

3 Rondom de complete wikkeling (impregneren).

4 De wikkelingkop.

5 De doorverbindingen en draden van wikkeling naar klemmenbord.

25 a IM betekent International Mounting.

b Betekenis van de daaropvolgende vier cijfers:

1 Soort montage.

2 Type motor.

3 Stand van de assen.

4 Aantal aseinden of speciaal aseinde.

26 a Asynchrone driefasenmotor.

b IP 55, beschermd tegen onschadelijk stof en spuitwaterdicht.

c Isolatieklasse F.

d 75 kW.

e Driehoek.

f 400 V.

g 1480 min-1.

h 50 Hz.

44 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K

Z e l f t o e t s

1 a Een spleetpoolmotor kan zowel een synchrone motor als een asynchrone

motor/zowel een synchrone motor als een commutatormotor zijn.

b Een reluctantiemotor is een synchrone motor/een asynchrone motor/een

commutatormotor.

c Een universeelmotor is een synchrone motor/een asynchrone motor/een

commutatormotor.

d Een condensatormotor is een synchrone motor/een asynchrone motor/een

commutatormotor.

e Een magneetrotormotor is een synchrone motor/een asynchrone motor/een

commutatormotor.

f Een hysteresismotor is een synchrone motor/een asynchrone motor/een

commutatormotor.

2 a synchrone motoren

b universeelmotoren

c asynchrone motoren

d universeelmotoren

e synchrone motoren

3 a spleetpoolmotor

b 1 hoofdpool

2 hulppool

3 statorwikkeling

4 spleetpool met kortsluitwinding

c Door de transformatorwerking wordt in kortsluitspoel 4 een sterke stroom

opgewekt waardoor in de spleetpool links een extra veld wordt opgewekt. Aan

n zijde ontstaat een sterker veld waardoor een draaiveld ontstaat.

4 a Een universeelmotor kan zowel op wisselstroom als op gelijkstroom werken.

b De opbouw is als een gelijkstroomseriemotor.

c De universeelmotor is niet onderhoudsvrij in verband met de collector en de

koolborstels.

d Geschikt voor zowel wisselstroom als gelijkstroom.

6 W I S S E L S T R O O M M O T O R E N 45

5 a Onderdelen wisselstroommotor:

1 rotor

2 rotorwikkeling

3 hoofdveld

4 hulpveld

5 condenstor voor faseverschuiving in het hulpveld

b Een inductiemotor.

c Het hoofdveld plus hulpveld zorgen voor een roterend draaiveld.

d De condensator (5) zorgt voor een faseverschuiving in het hulpveld om een

roterend draaiveld te verkrijgen.

e Aangesloten op een eenfasespanning ontstaat in het hoofdveld een wisselend

magnetisch veld. Vertikaal op het hoofdveld ontstaat een wisselend magnetisch

veld met een faseverschuiving door de condensator. De twee velden veroorzaken

een roterend magneetveld. In de rotorwikkeling wordt een stroom opgewekt,

waardoor de rotor gaat draaien. In het metaal van de rotor worden magneetpolen

opgewekt waardoor de rotor synchroon gaat draaien op het roterend

magneetveld.

.

7 Servosystemen

I n l e i d i n g

1 laser in een cd-speler

roer van een schip

flaps van de vleugel van een vliegtuig

loop van een kanon

pick and place machine (SMD)

2 Overeenkomst: in beide gevallen wordt de proceswaarde Y teruggevoerd naar de

besturing.

Verschil: bij een aandrijfsysteem ondergaat de proceswaarde weinig veranderingen en

bij een servosysteem verandert de proceswaarde voortdurend.

3 O Bij een tachogenerator is de afgegeven spanning rechtevenredig met de rotatiefre-

quentie.

G De rotor van een tachogenerator bevat een aantal permanente magneten.

O De opgewekte spanning bij een tachogenerator is een wisselspanning.

O Een tachogenerator kan zeer lage rotatiefrequenties meten.

G Een tachogenerator bezit geen koolborstels.

4 b opnemer die de rotatiefrequentie kan meten

5 G geeft digitale signalen af

O de stator bezit twee wikkelingen

G bepaalt de grootte van het aandrijfkoppel

O bepaalt de stand van de motoras

O bepaalt de rotatiefrequentie van de motoras

A l g e m e n e e i g e n s c h a p p e n s e r v o s y s t e m e n

6 a de factor tijd speelt een belangrijke rol ja/nee

b de acceleratie en deceleratietijd is lang ja/nee

c een servomotor bezit soms een mechanische rem ja/nee

d bij stilstand levert een servomotor vaak een groot koppel ja/nee

48 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K

7 Bij een dynamische aandrijving is de acceleratietijd vaak zeer kort, waardoor de

nominale rotatiefrequntie snel wordt bereikt. Omdat veel servomotoren uitgerust zijn

met een rem, kunnen we de productietijd vaak bekorten, waardoor er economischer

geproduceerd kan worden. De remtijd bij het decelereren is vaak mede afhankelijk

van de massatraagheid van de belasting.

8 a Als de massatraagheid groot is, is de acceleratietijd klein. ja/nee

b Een servomotor bezit een klein piekkoppel. ja/nee

c Voor de besturing van een vliegtuig gebruiken we servos. ja/nee

d De uitlooptijd van een servo is kort. ja/nee

e Een reductiekast verhoogt het uitgaande toerental. ja/nee

f Een reductiekast verhoogt het uitgaande koppel. ja/nee

9 aandrijfschijf A = @ massa @ r2 = 50 kg (0,25 m)2 = 1,563 kgm21

2

1

2

aandrijfschijf B = @ massa @ r2 = 50 kg (0,125 m)2 = 0,391 kgm21

2

1

2

aandrijfschijf C = @ massa @ r2 = 50 kg (0,05 m)2 = 0,063 kgm21

2

1

2

10 Beide verlagen het toerental en verhogen het uitgaande koppel. Alleen de planetaire

uitvoering bezit weinig speling.

11 G de tandwielen vormen een vertraging

O de rotatiefrequentie van de trappers is lager dan die van het achterwiel

G het aandrijfkoppel (trappers) is gelijk aan die van het achterwiel

O de overbrenging bezit geen speling

A C - e n D C - s e r v o m o t o r e n

12 AC-servomotor DC-servomotor

de massatraagheid is gering O O

een hoog toerental is mogelijk O O

bezit een snelle koppelopbouw O O

kan thermisch hoog belast worden O G

is ouderhoudsvriendelijk O G

is goedkoop in aanschaf G O

13 Op een connector worden de voedingslijnen aangesloten. In de tweede connector

bevinden zich de aansluitingen van de encoder of resolver.

7 S E R V O S Y S T E M E N 49

14 a 6,39 kgcm2

b 14,6 Nm en 43,8 Nm

c 200%

S t a p p e n m o t o r e n e n l i n e a i r e m o t o r e n

15 a Een stappenmotor bezit een laag/hoog dynamisch gedrag.

b Bij stappenmotor wordt geen/wel terugkoppeling toegepast.

c De nauwkeurigheid van een stappenmotoraandrijving hangt af van de spanning/

staphoek.

d Bij bipolaire sturing heeft de wikkeling van de stator geen/wel een

middenaftakking nodig.

e Bij een unipolaire sturing hebben we acht/vier transistoren voor de sturing nodig.

f Bij een vierfasen-stappenmotor is het koppel lager/hoger dan bij een tweefasen-

stappenmotor.

16 a = 200360 E

1,8 E

b 6

c 8,6 W

17 1 geen roterende onderdelen

2 geen koolborstels, dus nauwelijks onderhoud

3 laag massatraagheidsmoment

4 compacte bouwvorm

50 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K

Z e l f t o e t s

1 O Een closed-loop-systeem bevat altijd een regelaar.

G Een bagagetransportsysteem is een servosysteem.

G Het positioneren van een antenne is een open-loop-systeem.

2 d De polariteit van de afgegeven spanning is afhankelijk van de draairichting.

3 a Een encoder is een analoge/digitale opnemer.

b Een resolver meet de grootte van het koppel/de rotatiefrequentie.

c Een resolver is wel/niet bestand tegen schokken.

d Een encoder meet de grootte van de rotatiefrequentie/het koppel.

4 a Een AC-servomotor is een asynchrone/synchrone motor.

b Een AC-servomotor heeft wel/geen koolborstels.

c De rotor van een AC-servomotor bezit wel/geen wikkelingen.

d De thermische weerstand van een AC-servomotor is laag/hoog.

5 a Een DC-servomotor is een aangepaste gelijkstroomgenerator/gelijkstroommotor.

b Een DC-servomotor heeft wel/geen koolborstels.

c De rotor van een DC-servomotor bezit wel/geen wikkelingen.

d Een DC-servomotor is niet/wel onderhoudsvriendelijk.

6 c De nauwkeurigheid van een stappenmotoraandrijving hangt af van de staphoek.

8 Spoelen

I n l e i d i n g e n e i g e n s c h a p p e n s m o o r s p o e l

1 d Een spoel, aangesloten op een wisselspanning, wekt een inductiespanning UL op,

die tegengesteld is aan de aangelegde spanning.

2 b XL = 2 @ @ f @ L

3 vectordiagram a

4 d 1,6

I n v l o e d k e r n o p d e e i g e n s c h a p p e n e n v e r l i e z e n v a n e e n

s m o o r s p o e l

5 G De absolute permeabiliteit 0 is 1,256 10-6 m/H.

O De absolute permeabiliteit 0 is 4 @ @ 10!7 H/m.

O De relatieve permeabiliteit r van lucht is 1.

G De relatieve permeabiliteit r van dynamostaal is 0,2 tot 0,4.

O De relatieve permeabiliteit r van ferromagnetische stoffen is >> 1.

O De relatieve permeabiliteit r is afhankeljk van de veldsterkte H.

G = 0 +

r

O = 0 .

r

6 c 1,57 mH

7 G Koperverliezen ontstaan in de kern.

O Koperverliezen ontstaan in de draden.

O Als de cofficint van zelfinductie L laag is, zijn de koperverliezen hoog.

G Als de cofficint van zelfinductie L hoog is, zijn de koperverliezen hoog.

O Wervelstroomverliezen ontstaan in de kern.

G Wervelstroomverliezen ontstaan in de draden.

O IJzerstroomverliezen ontstaan in de kern.

O IJzerstroomverliezen spelen bij smoorspoelen nauwelijks een rol.

52 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K

T o e p a s s i n g e n v a n s m o o r s p o e l e n

8 O Het voorschakelapparaat bezit een hoge cofficint van zelfinductie.

G In een voorschakelapparaat ontstaan veel koperverliezen.

O Een voorschakelapparaat beperkt de stroom door de TL-buis.

O In een voorschakelapparaat ontstaat bij het uitschakelen een hoge

zelfinductiespanning.

G In een voorschakelapparaat ontstaan veel ijzerverliezen.

9 Een van de voordelen van het beperken van een snelle toename van de stroom is het

verlengen van de levensduur van met name dure halogeenlampen.

10 a Tabel 8.1

onderdeel impedantie reactantie

4,7 mH 1,5

0,47 F 6772

4700 pF 677 255

b/c

IRL

340 k

1,5

1,5

6,7 k

6,7 k

1,5

1,5

677 k677 k230 V

50 Hz 38 Rload

d De weerstand van 340 k zorgt ervoor dat de condensatoren bij het uitschakelen

van de belasting of netspanning ontladen worden.

11 a De spoel heeft voor lage frequenties een lage impedantie en voor hoge frequenties

een hoge impedantie. Hierdoor zal de stroom door de basspeaker groot zijn als de

frequentie van het signaal laag is.

Het tegenovergestelde geldt voor de condensator. Deze heeft bij hoge frequenties

een lage impedantie waardoor de stroom door de tweeter hoog is. Bij lage

frequenties is de impedantie van de condensator hoog, zodat de tweeter geen lage

tonen kan weergeven.

8 S P O E L E N 53

b Tabel 8.2

frequentie Uin

(Hz)

XL

()

XC

()

Ubasspeaker

(V)

Utweeter

(V)

10 0,08 800 10 0

100 0,8 80 9,1 0,9

1000 8 8 5 5

10 000 80 0,8 0,9 9,1

c

f

ULS

100 101 102 1030

2

4

6

8

10

V

2 5 2 5 2 5 Hz1042 5

Utweeter

Ubasspeaker

De overgangsfrequentie is 1000 Hz.

d Waarde C 8 F Waarde L 0,5 mH

12 a Tabel 8.3

frequentie LS1 LS2 LS3

3,3 F 0,22 mH 10 F 0,56

mH

33 F 1,2 mH

(Hz) () () () () () ()

5 9600 0,007 3180 0,018 960 0,038

50 960 0,07 318 0,18 96 0,38

500 96 0,7 31,8 1,8 9,6 3,8

1000 48 1,4 15,9 3,6 4,8 7,6

5000 9,6 7 3,18 18 0,96 38

10 000 4,8 14 0,318 36 0,48 76

54 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K

b Tabel 8.4

type speaker LS1 LS2 LS3

woofer X

squaker X

tweeter X

8 S P O E L E N 55

Z e l f t o e t s

1 O Een spoel, aangesloten op een wisselspanning, wekt een inductiespanning UL op

die tegengesteld is aan de aangelegde spanning.

O Een spoel heeft voor wisselspanning een hogere weerstand dan voor

gelijkspanning.

G De reactantie van een condensator geven we aan met de letters Xl.

G Een luchtspoel noemen we ook wel smoorspoel.

O Een voorschakelapparaat ontsteekt een TL-lamp.

2 b 33 H

3 d I = 0,33 A, UR = 103,6 V en U

L = 207,2 V

4 In spoelen die uitgerust zijn met een ijzeren kern en aangesloten zijn op een

gelijkspanning ontstaan hoge koperverliezen en lage ijzerverliezen. Een smoorspoel

aangesloten op een wisselspanning zal een hoge impedantie bezitten en nauwelijks

verliezen hebben. Een condensator zal op gelijkspanning een hoge reactantie bezitten.

In een netfilter vormen de condensatoren voor de hoge frequenties een lage reactantie

waardoor stoorsignalen worden kortgesloten. Spoelen in een netfilter vormen voor de

stoorsignalen een hoge impedantie, waardoor stoorsignalen worden tegengehouden.

5 b stroom bij het inschakelen te beperken

6 O Een netfilter voorkomt dat storingen vanuit het net in een voeding terechtkomen.

O Een netfilter voorkomt dat storingen vanuit een systeem in het net terechtkomen.

G Het spanningsverlies in een netfilter is hoog.

O Een netfilter moet voorzien zijn van een beschermingsaansluiting (aarde-

aansluiting).

O Condensatoren in een netfilter moeten bi-polair zijn.

.

9 Transformatoren

P r i n c i p e e n g r o o t h e d e n

1 a De primaire wikkeling van de nfase-transformator ligt aan de hoogste

spanning/is de wikkeling waaraan elektrische energie wordt toegevoerd/is met de

verbruiker verbonden.

b De secundaire zijde van de nfase-transformator heeft de laagste spanning/is de

wikkeling die met het wisselstroomnet is verbonden/is de wikkeling die energie

afgeeft.

c In de primaire wikkeling wordt elektrische energie omgezet in magnetische energie/

magnetische energie omgezet in elektrische energie.

d In de secundaire wikkeling wordt elektrische energie omgezet in magnetische

energie/magnetische energie omgezet in elektrische energie.

2 G U1 = 4,44 @ N

2 @ f @ M

O U1 = 4,44 @ N

1 @ f @ M

G U1 = 2 @ @ f @ N

2 @ M

O U2 = 4,44 @ N

2 @ f @ M

3 a n = N

1

N2

b k = U

1

U2

4 O = N

1

N2

U1

U2

G = N

1

N2

U2

U1

G = N

1

N2

I1

I2

O = N

1

N2

I2

I1

G = Z1

Z2

N1

N2

O = Z1

Z2

N1

N2

2

5 d = = n = 10Z1

Z2

N1

N2

2N

1

N2

Z1 = Z

2 102 = 2 100 = 200

58 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K

6 a = Y = N

1

N2

U1

U2

1200 windingen

N2

240 V

12 V

N2 = 1200 windingen = 60 windingen

12 V

240 V

b I1 = = = 2 A

P

U1

480 VA

240 V

I2 = = = 40 A

P

U2

480 VA

12 V

c Z2 = = = 0,3

U2

I2

12 V

40 A

Z1 = @ Z

2 = @ Z

2 = 0,3 = 120

N1

N2

2U1

U2

2

240 V

12 V

2

V e r l i e z e n e n r e n d e m e n t

7 a

Z2

I1 R1 I2R2

Xlek1 Xlek2

U1 U2

b voorstelling toelichting

R ohmse weerstanden Zowel primair als secundair hebben de

wikkelingen ohmse weerstanden (R1 en R

2).

X lekveldreactanties Zowel primair als secundair treden magnetische

lekvelden op (M1 en M

2) die de lekveldreactanties

(X1 en X

2) veroorzaken.

8 a Spanningsverlies in een transformator is afhankelijk/onafhankelijk van de

belasting.

b Spanningsverlies in een transformator is afhankelijk/onafhankelijk van ohmse

weerstand van zowel primaire als secundaire wikkelingen.

c Spanningsverlies in een transformator is wel/geen vermogensverlies.

d Spanningsverlies in een transformator treedt op uitsluitend aan de secundaire

zijde/ uitsluitend aan de primaire zijde/zowel aan de primaire als secundaire zijde.

9 T R A N S F O R M A T O R E N 59

9 G Koperverliezen ontstaan ten gevolge van de lekveldreactanties.

G IJzerverliezen treden niet op bij nullast.

O Koperverliezen ontstaan ten gevolge van de ohmse weerstanden in de

wikkelingen.

O Koperverliezen treden nagenoeg niet op bij nullast.

G IJzerverliezen zijn sterk afhankelijk van de stroom.

O Koperverliezen zijn sterk afhankelijk van de stroom.

10 a primaire wikkeling

b

U1

IFe I0

Iwl

c 1 wattcomponent IFe

2 wattloze component Iwl

d Bij nullast treden hysteresis- en wervelstroomverliezen op. Dit veroorzaakt de

wattcomponent IFe

. De wattloze stroom Iwl

zorgt ervoor dat het magneetveld in

stand wordt gehouden.

11 Pv = P

Fe + P

Cu = 800 W + 1200 W = 2000 W = 2 kW

Pt = P

af + P

v = 48 kW + 2 kW= 50 kW

0 = 100% = 100% = 96% P

P

48 kW

50 kW

12 Pt = U

1 @ I

1 @ cos n = 230 V 10 A 1 = 2300 W

Paf = U

2 @ I

2 @ cos n = 24 V 90 A 1 = 2160 W

0 = 100% = 100% = 93,9%P

P

2160W

2300W

S o o r t e n t r a n s f o r m a t o r e n 1

13 a Een voedingstransformator heeft doorgaans n primaire en n secundaire

wikkeling/meerdere primaire en secundaire wikkelingen.

b Een voedingstransformator heeft veelal secundair een aantal wikkelingen met

hogere/lagere spanning dan de voedingsspanning.

c Een primaire/secundaire wikkeling wordt vaak gebruikt voor de voeding van een

gelijkrichter/het aansturen van hoogfrequente componenten van de schakeling.

d Bij kleinere voedingstransformatoren is de magneetkern meestal uitgevoerd als

rechthoekige gesloten kern/ringkern.

14 1 tv

2 audioversterker

3 cd-speler

4 pc

60 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K

15 a de k-factor groter dan/gelijk aan/kleiner dan 1.

b er wel/geen elektrische verbinding van primair naar secundair mogelijk.

c er primair/secundair sprake van een zwevend net.

16 a Een zwevend net waarbij het net geheel galvanisch gescheiden is van het

voedingsnet.

b Met behulp van een beschermingstransformator. Er mag secundair geen

verbinding met aarde zijn.

c 1 in ziekenhuizen

2 in laboratoria

3 in zogenoemde natte omgevingen in de industrie

17 a De afgebeelde transformator is een

scheidingstransformator/veiligheidstransformator/beschermingstransformator.

b Dit type transformator heeft een hoge/lage inwendige impedantie.

c Deze transformator is wel/niet bestand tegen secundaire kortsluiting.

18 G Aanraking van de secundaire actieve delen van een veiligheidstransformator is

gevaarlijk.

O Aanraking van de secundaire actieve delen van een veiligheidstransformator is

ongevaarlijk.

G De toegekende secundaire spanning is 50 V.

O De toegekende secundaire spanning is ten hoogste 50 V.

G Bij een veiligheidstransformator is er sprake van een functionele isolatie tussen de

primaire en secundaire wikkelingen.

O Bij een veiligheidstransformator is er sprake van een hoogwaardige isolatie tussen

de primaire en secundaire wikkelingen.

S o o r t e n t r a n s f o r m a t o r e n 2

19 a Lektransformatoren hebben een groot/klein magnetisch lekveld, waardoor in

onbelaste toestand de secundaire spanning hoog/laag is en in belaste toestand

hoog/laag is.

b 1 Bij gasontladingslampen als ontsteektransformator.

2 Als elektrische lastransformator.

c De spanning in onbelaste toestand noemen we de brandspanning/ontsteekspanning

in belaste toestand brandspanning/ontsteekspanning/lasspanning.

d 70 80 V; 20 40 V

20 Onbelast gaat vrijwel het gehele magneetveld door de kern van de secundaire

wikkeling. Er ontstaat een hoge ontsteekspanning die nodig is om de lasboog te

ontsteken. Bij belasting gaat een deel van het veld door de magnetische shunt zodat

de brandspanning laag is.

21 a heeft gescheiden/gemeenschappelijke primaire en secundaire wikkelingen.

b is secundair galvanisch gescheiden/verbonden met het voedingsnet.

c heeft een hoger/lager rendement dan een gewone transformator.

d is bij een secundaire spanning lager dan 50 V gevaarlijk/ongevaarlijk voor directe

aanraking.

9 T R A N S F O R M A T O R E N 61

22 Als de variac is uitgevoerd als spaartransformator, is er direct aanrakingsgevaar. Bij

toepassing van gescheiden wikkelingen is het gevaar geringer.

S o o r t e n t r a n s f o r m a t o r e n 3

23 a Een veilige scheiding tussen het hoogspanningscircuit en het meetcircuit.

b 1 stroomtransformatoren

2 spanningstransformatoren

c meettransformator voor het meten van stromen (stroomtransformator)

24 a De primaire wikkeling van een stroomtransformator bestaat uit enkele windingen

van dik draad, aangesloten op twee fasen van het hoogspanningscircuit/voert

rechtstreeks de hoofdstroom van het te meten hoogspanningscircuit.

b De secundaire wikkeling van een stroomtransformator is berekend op een

maximum meetstroom van 5A/de toegekende stroomwaarde van het te meten

hoogspanningscircuit.

c Als de ampremeter van een stroomtransformator wordt verwijderd, moeten de

klemmen van de secundaire wikkeling in verband met de veiligheid worden

gesoleerd/worden kortgesloten.

d Met een stroomtransformator meten we direct/indirect de hoge/lage

stroomwaarden van het hoogspanningsnet met een meter met een klein/groot

meetbereik.

e Een stroomtransformator wordt uit veiligheidsoverweging wel/niet tegen

kortsluiting beveiligd.

25 G Een spanningstransformator meet rechtstreeks de spanning van het

hoogspanningscircuit.

O Een spanningstransformator meet op een veilige indirecte manier de spanning van

het hoogspanningscircuit.

G Bij een spanningstransformator zijn om veiligheidsredenen de primaire wikkeling

en de kern met aarde verbonden.

O Bij een spanningstransformator zijn de secundaire wikkeling en de kern geaard,

zodat bij doorslag geen hogere spanningen dan de secundaire spanning kunnen

optreden.

G Een spanningstransformator mag niet tegen kortsluiting worden beveiligd.

O Een spanningstransformator bevat een drietal beveiligingen tegen kortsluiting.

U i t v o e r i n g s v o r m e n

26 1 vierkante of rechthoekige constructie

2 rechthoekige kern

3 ringvormige kern

27 a wisselstroom/draaistroom

b k = 1

c primair 220 V, secundair 220 V

d 1000 VA

e primair 4,54 A, secundair 4,54 A

62 E N E R G I E T E C H N I E K 2 - 3 M K

28 koeling toelichting

1 luchtkoeling natuurlijke warmte-afvoer via omgeveningslucht

2 luchtkoeling met ventlator geforceerde luchtkoeling met behulp van een

ventilator

3 oliekoeling wamte wordt afgevoerd via een oliebad waarin de

transformator is gemonteerd

9 T R A N S F O R M A T O R E N 63

Z e l f t