A motor indítása

+

-

motor forgórésze

motor állórésze

U = 600 V

I = 2400 A

M

AI

VI

R

VUR

UI

I

UR

m

2400

25,0

600

25,0

600

+

-

R

előtét-ellenállás

M

U = 600 V

UR = 570 V

Um = 30 V

Előtét-ellenállások alkalmazása

VARIU

VARIU

RRRA

V

I

UR

VUAI

mm

RR

mR

3025,0120

57075,4120

75,425,05

5120

600

600 120max

I

I

D

É

I

I

D

É

É

D

állórész „elektromágnes”

forgórész„áramjárta vezető”

kommutátor„áramirányváltó”

forgási irány

szénkefe

+

-

I

Um

Ue

Uh

Um > Ue

Az ellenfeszültség

Az Ue ellenfeszültség nagysága függ:

- az állórész mágneses terének nagyságától

- a forgórész fordulatszámától

- a forgórész tekercseinek hosszától

- a forgórész tekercs menetszámától

Mitől függ az ellenfeszültség nagysága?

+

-MR4R3R2R1

U = 600 VUR = 570 V Um = 30 V Um = Uh + Ue

R1 = 1,1875 Ω

R2 = 1,1875 Ω

R3 = 1,1875 Ω

R4 = 1,1875 Ω

RR = R1 + R2 + R3 + R4 = 4,75 Ω

Ellenállásmező alkalmazása

+-MR4R3R2R1

+

-MR4R3R2R1

+

-MR4R3R2R1

+

-MR4R3R2R1

Az előtét-ellenállások kiiktatása

További ellenállás kiiktatása

1

2

3

4

5

R1

R2

R3

R4

M

+

-

álló érintkezők

indító-ellenállások

motor forgórésze

motor állórésze

kapcsolóhenger

0

mozgó érintkezők

R1

R2

R3

R4

M

+

-

álló érintkezők

indító-ellenállások

motor forgórésze

motor állórésze

kapcsolóhenger

2

3

4

5

1

0

mozgó érintkezők

Kapcsolás

R1

R2

R3

R4

M

+

-

álló érintkezők

indító-ellenállások

motor forgórésze

motor állórésze

kapcsolóhenger

1

4

5

0

3

2

mozgó érintkezők

Kapcsolás

R1

R2

R3

R4

M

+

-

álló érintkezők

indító-ellenállások

motor forgórésze

motor állórésze

kapcsolóhenger

1

4

5

0

3

2

mozgó érintkezők

Kapcsolás

R1

R2

R3

R4

M

+

-

álló érintkezők

indító-ellenállások

motor forgórésze

motor állórésze

kapcsolóhenger

1

5

0

3

2

4

mozgó érintkezők

Kapcsolás

R1

R2

R3

R4

M

+

-

álló érintkezők

indító-ellenállások

motor forgórésze

motor állórésze

kapcsolóhenger

1

0

3

2

4

mozgó érintkezők

5

Kapcsolás

+ -

M2R4R3R2R1 M1

M1

M2

+

-R4R3R2R1

A motorok soros és párhuzamos kapcsolása

+

-

M

U = 600 V

Um = 600 V

Ue

Uh

I

+

-

M

U = 600 V

Um = 600 V

Ue

Uh

If

Rs

Iá

Is

MezőgyengítésMezőgyengítés alkalmazása

13.-14. rész vége

A villamos-járművek hajtására alkalmazott egyenáramú vontatómotor úgynevezett főáramköri vagy soros motor, mert az álló- és forgórész tekercselése egymással sorosan kapcsolódik.

Ezért a forgórész teljes árama átfolyik az állórész gerjesztőtekercselésén.

Ha az álló motort a munkavezeték 600 V-os feszültségére kapcsoljuk, a motor kis értékű „belső” ellenállása miatt a motor névleges (a gyártó által szavatolt, az előírt feltételek mellett várható teljesítmény eléréséhez szükséges) áramának sokszorosa folyna, ami a motor károsodásához vezetne.

A motor indításakor az indítóáram korlátozásának érdekében a motorra kapcsolt feszültség értékét kell csökkenteni.

A munkavezeték feszültsége közvetlenül nem csökkenthető, így a motorra jutó feszültség nagyságát közvetve kell a munkavezeték feszültsége alá csökkenteni.

Ennek egyik lehetséges módja, ha a motorral sorosan előtét-ellenállást kapcsolunk, így a munkavezeték feszültsége megoszlik az előtét-ellenállás és a motor között.

A motor megindul, forogni kezd.

A motor forgórésze forgása közben metszi az állórész mágneses terének erővonalait, ezért a forgórészben, mint a generátor esetében is, feszültség indukálódik.

Ennek iránya ellentétes a motorra kapcsolt feszültség irányával, mert az őt létrehozó mozgás, változás ellen hat.

Ezt az indukált feszültséget „Ue” ellenfeszültségnek nevezzük.

Az ellenfeszültség a motorra jutó feszültséget csökkenti, így a motoron az „Uh” hatásos feszültség hajt át áramot.

A hatásos feszültség nagysága kisebb, mint a motorra jutó „Um” feszültség, ezért a motoron átfolyó áram nagysága is csökken.

A motor fordulatszáma nulláról „n” értékre nő és beáll egy egyensúlyi állapot, ahol a motor fordulatszáma tovább már nem növekszik.

A motor fordulatszámának további növeléséhez a motorra jutó feszültséget kell növelni.

Ezt úgy érik el, hogy a motorral sorosan kapcsolt előtét-ellenállás értékét csökkentik.

Ezért nem egy előtét-ellenállást, hanem több, úgynevezett ellenállásmezőből összeállított indító-ellenállásokat kapcsolnak a motorral sorosan.

Az egyes ellenállásmezők külön kapcsolóval – rövidre zárással – kiiktathatók a motor áramköréből.

Az „R1” ellenállásmező kiiktatásakor a motorra jutó feszültség, illetve a motor fordulatszáma tovább növekszik.

A fordulatszám növekedésnek következménye, hogy rövid idő alatt az ellenfeszültség is tovább nő, ami lerontja a motorra jutó nagyobb feszültséget.

Majd ismét beáll egy egyensúlyi helyzet.

A motoráram ezalatt számottevően nem változik, mert a növekvő ellenfeszültség korlátozza azt.

A motoráram közel állandó értéken tartása azért fontos, mert a motorárammal arányos a motor által leadott forgatónyomaték (vonóerő).

A gyorsítás alatt cél az egyenletesség, lökésmentesség biztosítása, amihez viszont közel állandó forgatónyomaték (vonóerő) szükséges.

A következő fokozatokban az „R2”, majd az „R3” és végül az „R4” ellenállásmező is hasonló módon kiiktatásra kerül.

Ezzel a módszerrel fokozatosan növelhető a motor fordulatszáma úgy, hogy közben a motoron átfolyó áram nagysága, így a motor forgatónyomatéka (vonóereje) közel állandó értéken maradjon.

Az összes indító-ellenállás kiiktatása után (alsó ábra) a motor a munkavezeték teljes feszültéségére van kapcsolva, tovább ilyen módon nem gyorsítható.

Az indító-ellenállások kiiktatását legegyszerűbben a vezetőfülkében lévő kapcsolóhenger segítségével végezte a járművezető.

Ezek a járművek az úgynevezett közvetlen kapcsolású járművek. Napjainkban a nosztalgia villamosok, a tehermozdonyok és a hógépek rendelkeznek még ilyen megoldással.

A henger palástján szigetelten helyezik el a mozgó érintkezőket, amelyeket a henger tengelyének végén elhelyezett kapcsolókarral mozgat, forgat a járművezető.

A henger mellett sorakoznak az álló érintkezők, amelyeket rugó nyom a henger palástjához.

A motor áramkörét ezek az érintkezők zárják, illetve nyitják.

A képen látható kapcsolóhenger „0” nulla állásban van, a motoráramkör tehát nyitott.

A kapcsolóhengert a „0” nulla állásból, az óramutató járásával megegyező irányba, az úgynevezett „1”-es fokozatba kapcsoljuk.

A „0” nulla és az „1”-es érintkezőpárok záródnak, ezért a motoron a munkavezeték feszültsége áramot hajt át.

Az áram áthalad az összes indító-ellenálláson, a motor forogni kezd, a villamos pedig elindul.

A kapcsolóhengert a „2”-es fokozatba kapcsoljuk.

Így az „1”-es és a „2”-es érintkezőpárok rövidre zárják az „R1”-es ellenállásmezőt, a motoron átfolyó áram már csak az „R2” – „R3” – „R4” ellenállásmezőkön folyik keresztül.

A motor fordulatszáma nő, a villamos gyorsul.

A kapcsolóhengert a „3”-as fokozatba kapcsoljuk.

Így az „R1” és az „R2” ellenállásmezőket kiiktattuk, a motoron átfolyó áram csak az „R3” – „R4” ellenállásmezőkön folyik keresztül.

A motor fordulatszáma tovább nő, a villamos tovább gyorsul.

A kapcsolóhengert a „4”-es fokozatba kapcsoljuk.

Így az „R1” – „R2” – „R3” ellenállásmezőket kiiktattuk, a motoron átfolyó áram már csak az „R4”-es ellenállásmezőn folyik keresztül.

A motor fordulatszáma tovább nő, a villamos tovább gyorsul.

A kapcsolóhengert az „5”-ös fokozatba kapcsoljuk.

Így az összes indító-ellenállást kiiktattuk, a munkavezeték feszültsége csak a motoron hajt át áramot.

A motor fordulatszáma tovább ilyen módon nem növelhető, a villamos tehát ezzel a módszerrel tovább nem gyorsítható.

Ha két vagy több motort kell egyszerre indítani, akkor az indító-ellenállások alkalmazása mellett a motorokat egymással sorosan kell kapcsolni.

A motorok soros kapcsolása esetén azok „belső” ellenállása összegződik, ezért kisebb értékű indító-ellenállásokra van szükség.

Az indító-ellenállások kiiktatása után a motorok fordulatszáma tovább növelhető, ha a motorokat egymással párhuzamosan kapcsoljuk.

A motorok párhuzamos kapcsolásakor a soros kapcsoláshoz képest lényeges áramerősség növekedés lép fel, amit az áramkörbe visszakapcsolt indító-ellenállásokkal lehet korlátozni.

A fordulatszám további növeléséhez az indító-ellenállásokat a soros kapcsoláshoz hasonlóan, fokozatosan kell kiiktatni.

Ha az indító-ellenállások kiiktatása után a munkavezeték teljes feszültségét a motorra kapcsoltuk, a fordulatszám további növelése érdekében mezőgyengítést, más néven söntölést alkalmazhatunk.

Ennek lényege, hogy a motor állórészével párhuzamosan bekapcsoljuk a mezőgyengítő (sönt) ellenállást, így a motor forgórészén áthaladó áram egy része a motor állórészén, másik része a mezőgyengítő (sönt) ellenálláson folyik keresztül.

Ennek hatására a motor állórészének mágneses tere gyengül, ezért nevezik ezt a módszert mezőgyengítésnek.

A gyengébb mágneses térben a forgórészben kisebb ellenfeszültség indukálódik, ami kevésbé rontja le a motorra kapcsolt feszültséget.

A motor forgórészén ezért az „Uh” hatásos feszültség nagyobb erősségű áramot hajt át, ami a fordulatszám további növekedését okozza.

A motor állórészének mezőgyengítése a motor forgatónyomatékának csökkenését okozza, ezért csak egy bizonyos mértékig alkalmazható.

A mezőgyengítést alkalmazhatjuk egy vagy több fokozatban, illetve két vagy több motor esetén a soros, illetve a párhuzamos kapcsolás esetében is, ha az indító-ellenállásokat már kiiktatták.