maszyny i napędy elektryczne-wykład

5/19/2018 Maszyny i Napdy Elektryczne-wykad

1/34

Projekt wspfinansowany ze rodkw Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Spoecznego

Projekt Rozwj i promocja kierunkw technicznych w Akademii Morskiej w Szczecinie

Akademia Morska w Szczecinie, ul. Way Chrobrego 1-2, 70-500 Szczecin

1

Materiay dydaktyczne

Maszyny elektryczne i napdy elektryczne

Semestr V

Wykady


2/34




2

Wprowadzenie

Prezentowane opracowanie nie jest rwnowane wykadom z tego przedmiotu, zewzgldu na skrtow form opisu. Ma natomiast pomc studentom w przygotowaniu si doegzaminu, poprzez zwrcenie uwagi na podstawowe, lecz istotne kwestie, dotyczce zasadydziaania maszyn elektrycznych, ktrych opanowanie i zrozumienie jest niezbdne do

pojciowego poruszania si w problematyce napdu elektrycznego.

Opracowanie ma form komentarza i dotyczy podstaw budowy i zasady dziaaniamaszyn elektrycznych, poniewa z zrozumieniem tej czci wykadw maj studenci

najwiksze trudnoci.

Uwaga ta odnosi si zwaszcza do zasady dziaania maszyny asynchronicznej.Odmienna konstrukcja wirnikw maszyny klatkowej i piercieniowej wprowadza studentomzamieszanie pojciowe, co utrudnia poprawn interpretacj zasady dziaania. Inna budowawirnikw nie zmienia zasady dziaania tych maszyn, ale daje inne moliwoci obsugowo-regulacyjne.

Opracowanie to, stanowi te, co prawda, wybircz, lecz bazow wiedz, bez ktrej

trudno bdzie zrozumie dalsze wykady dotyczce napdw elektrycznych, ktrych tematykazawarta jest w programie nauczania na kierunku mechatronika.

Zwizki z innymi przedmiotami

- matematyka;- fizyka- elektrotechnika i elektronika- mechanika

Zakres wiedzy do opanowania:

Po wysuchaniu przewidzianych programem oraz wykonaniu wicze laboratoryjnychstudent powinien:

A. Zna:

w zakresie

budowy i zasady dziaania maszyn elektrycznych:

terminologi i nazewnictwo uywane w technice maszyn elektrycznych; rozumie j i umie ni si poprawnie posugiwa;


3/34




3

struktur budowy gwnych typw maszyn elektrycznych;

zna funkcj spenian przez poszczeglne wzy konstrukcyjne maszynypodczas jej pracy;

zjawiska elektryczne, ktre zostay wykorzystane do realizacji zasadydziaania maszyn elektrycznych;

rozumie przebieg reakcji twornika oraz jej wpyw na zachowanie simaszyny w trakcie jej eksploatacji;

zna klasyfikacj i rodzaje maszyn elektrycznych; zakresy pracy maszyn elektrycznych i ich specyfik; podstawowe zalenoci matematyczne w maszynie elektrycznej; wiedzie, co to jest sila elektromagnetyczna E i moment

elektromagnetyczny M oraz sposb ich powstawania; zna wzory na si E i moment elektromagnetyczny M oraz umie je

wyprowadzi; w/w wzory zinterpretowa pod wzgldem waciwoci eksploatacyjnych; schematy obwodowe maszyn elektrycznych i umie je narysowa; zna charakterystyki robocze maszyn, warunki ich zdejmowania, oraz

interpretacj tych charakterystyk;

w zakresie napdu elektrycznego:

podstawowe zalenoci dla napdu elektrycznego; rol momentu elektromagnetycznego przy pracy napdowej maszyny

elektrycznej; zna relacje robocze midzy maszyn elektryczn a maszyn napdzan (robocz);

rozumie zwizki midzy momentem napdowym, momentem oporowyma prdkoci obrotow n zespou maszyn;

zna metody regulacji prdkoci obrotowej w gr i w dposzczeglnych rodzajw maszyn elektrycznych;

zna specyfik i zagroenia wystpujce w poszczeglnych fazach pracynapdu elektrycznego, tj.: przy rozruchu, przy regulacji prdkociobrotowej, hamowaniu i nawrocie zespou maszyn;

zna podstawowe zasady doboru silnika elektrycznego do napdu maszyny

roboczej;

w zakresie energoelektroniki: wiedzie, co to jest energoelektronika, czym si zajmuje oraz czym si

rni od elektroniki klasycznej; zna cykle przetwarzania energoelektronicznego energii elektrycznej; zna gwne rodzaje przyrzdw pprzewodnikowych duej mocy; zna schematy elektryczne prostownikw jednofazowych i trjfazowych

oraz sterowanych i nie sterowanych; wiedzie, co to jest falownik, do czego jest wykorzystywany oraz czym si

rni od prostownika sterowanego;


4/34




4

zna rodzaje falownikw, ich schematy elektryczne jedno- i trjfazowe;

wiedzie, czym si rni falownik napiciowy od prdowego oraz jaki jestcharakter ich obcienia;

wiedzie, co to jest komutacja zaworw elektronicznych w ukadachwielofazowyh;

wiedzie czym s przerywacze, cyklokonwertory i do czego su;. wiedzie, co to jest metoda PWM, na czym polega, po co i dlaczego stosuje

si t technik.

B.

Umie:

1. Wytumaczy zasad dziaania maszyn elektrycznych i wykorzysta weksploatacji wnioski wypywajce z analizy wzorw i charakterystykroboczych;2. Poprawnie podczy maszyn do sieci elektrycznej;3. Poprawnie dokona jej rozruchu, hamownia, regulacji prdkoci obrotowej inawrotu;4. Potrafi zdiagnozowa podstawowe usterki i uszkodzenia w ukadachnapdowych i energoelektronicznych.

Maszyny elektryczne prdu staego.

Wspczesne statki s elektryfikowane prdem zmiennym. Pozornie, kadzie to kresrozwojowi konstrukcji i zastosowaniu maszyn elektrycznych prdu staego, jako e,wymagaj one sieci prdu staego.

Dziki rozwojowi energoelektroniki, dobudowanie sieci na prd stay, do systemuelektroenergetycznego prdu zmiennego nie przedstawia adnego problemu technicznego. Weflocie wiatowej pywa nie mao statkw, wyposaonych w mieszany systemelektroenergetyczny.

Maszyny elektryczne prdu staego w zastosowaniu jako napd, maj pewne zalety,

ale i wady.

Wrd zalet naley wymieni:

- nieskomplikowana zasada dziaania, co uatwia ich diagnozowanie;- dua atwo i efektywno regulacji prdkoci obrotowej w szerokim zakresie;- osprzt i metody regulacji prdkoci obrotowej bardzo proste i tanie do

zastosowania w wykonaniu praktycznym.

Do gwnych wad tej maszyny elektrycznej naley odnie:


5/34




5

- konieczno zasilania z osobnej sieci lub rda prdu staego, wzgldnie -

zastosowanie przetwornika energoelektronicznego- co komplikuje wyposaeniestanowiska i obwd sterowania tej maszyny;

- obecno komutatora i szczotek, co wymaga okresowej obsugi;- przy duych mocach, gabaryt maszyn prdu staego ronie szybciej ni przyrost

ich mocy;- atwo spowodowania uku elektrycznego przy zwarciu.

Ostateczna decyzja o wyborze, zaley od wybranego rozwizania i kosztwzarwno

stanowiska, jak i warunkw eksploatacji. Dlatego w dalszym cigu spotyka si temaszyny na wyposaeniu statkw, zwaszcza specjalistycznych ( np.: pogbiarki ) lub przyelektrycznym napdzie ruby okrtowej (np.: odzie i okrty podwodne).

Maszyny prdu staego dziel si na:

obcowzbudne i samowzbudne najczciej stosowane w technice okrtowej.

Wad maszyn obcowzbudnych jest obecno dodatkowego rda prdu staego, a

zalet niezaleno nastaw prdu wzbudzenia od zmiany obcienia, co zwikszasztywno charakterystyk roboczych.

Maszyny samowzbudne dziel si, w zalenoci od konstrukcji obwoduwzbudzenia, na:

bocznikowe, gdzie cewki biegunw gwnych s wczone rwnolegle dotwornika;

szeregowe, gdzie cewki biegunw gwnych s wczone szeregowo do twornika; szeregowo- rwnolege.

Przejcie od maszyny obcowzbudnej do samowzbudnej wie si z spenieniem

nastpujcych warunkw:

elazo, z ktrego jest zbudowana maszyna musi mie pami magnetyczn. Powyczeniu musi pozosta resztkowe pole magnetyczne;

uzwojenie biegunw gwnych musi by wczone rwnolegle do uzwoje wirnikaz takim zwrotem. aeby jego strumie dodawa si do strumienia resztkowego polaw maszynie. Dziki temu cewki biegunw gwnych bd pod napiciem siyelektromotorycznej E. W przeciwnym wypadku maszyna rozmagnesuje si;


6/34




6

oporno obwodu wzbudzenia ( cewek biegunw gwnych ) musi by mniejsza

od opornoci krytycznej Rm tego obwodu. Wtedy indukowana aktualnie siaelektromotoryczna E bdzie w kadej chwili wysza od spadku napicia na oporzewasnym Rm obwodu wzbudzenia.

Spenienie tych warunkw spowoduje samoczynne narastanie siyelektromotorycznej

w trakcie rozruchu tak dugo, jak dugo E U (spadek napicia na opornoci Rm).Zrwnanie tych napi oznacza kres samowzbudzenia, i jednoczenie maksymaln sielektromotoryczn E = Umax.Dalszy wzrost napicia jest niemoliwy z powodu wejcia elazamaszyny w stan nasycenia magnetycznego.

Zalet maszyn samowzbudnych, jak nazwa wskazuje, jest samoczynny proces ich

wzbudzenia przy rozruchu. Pozwala to na ich obsug przez personelniewykwalifikowany.

Wad za, wahanie prdu wzbudzenia przy zmianach momentu obcienia, poniewazmienia si warto indukowanej siy elektromotorycznej E, pod napiciem ktrej pynie prdwzbudzenia ( magnesowania ) Jm = Jf. Nastpstwem s wiksze nachylenia charakterystyk

roboczych.

Budowa maszyny prdu staego.

Gwne wzy konstrukcyjne:

stojan; wirnik; zesp komutator- szczotki.

Na stojanie umieszczone na rdzeniach s cewki biegunw gwnych orazpomocniczych (komutacyjnych). Stojanpeni funkcj magnenicy, tj.: wytwarza pole stae,w ktrym wiruje wirnik.

Wirnik, wraz z uzwojeniami wpuszczonymi w obki, spenia rol twornika, gdyindukuje si w nim energia elektryczna przy pracy prdnicowej.


7/34




7

Komutator spenia funkcj prostownika elektromechanicznego. Dziki niemu, na

nieruchomych szczotkach istnieje staa biegunowo + i . Dopiero za komutatoremmaszyna staje si maszyn prdu staego, gdy w tworniku indukuje si przemienna siaelektromotoryczna E.

Na rysunku poniej, pokazany jest przekrj poprzeczny budowy maszyny o liczbie parbiegunw p=1, obcowzbudnej, przy pracy prdnicowej, wraz z rozrysowanym obwodemelektrycznym. Wida wyranie brak poczenia elektrycznego midzy obwodami stojana iwirnika.

Mona dostrzec pooenie w osi poprzecznej biegunw komutacyjnychorazszczotek.Takie pooenie w osi poprzecznej, odpowiada w tej maszynie pooeniu strefy neutralnej,coma niezwykle wane znaczenie dla poprawnej pracy maszyny pod obcieniem.

Zadaniem biegunw komutacyjnych jest kompensowanie skutkw reakcji twornika,ktre maj negatywny wpyw na eksploatacj wszystkich rodzajw maszyn prdu staego.

Uzwojenia cewek biegunw komutacyjnych s wczone w obwd wirnika. Oznaczato, e pynie przez nie duy prd obcienia, podczas, gdy przez bieguny gwne may prdwzbudzenia, o wielkoci nie przekraczajcej Jm= 5% Jzn = Jobc..


8/34




8

Zasada dziaaniamaszyn prdu staego opiera si na zjawisku indukcji siy elektro-

motorycznej E, i jest to najbardziej czytelne wanie w tej maszynie ( patrz rysunek powyej).

W staym polu magnetycznym, wytworzonym przez bieguny gwne, uzwojenia napowierzchni wirnika przesuwaj si poprzecznie do linii si pola magnetycznego, powodujcindukowanie w nich si elektromotorycznych, ktrych suma Eskutkuje sta

biegunowoci szczotek na komutatorze ( patrz rysunek-dziaanie komutatora).Siy te okrelone s znanym z Elektrotechniki wzorem:

E = B l v;

Sia elektromotoryczna E w maszynie prdu staego.

Powyszy wzr, chocia jest prawdziwy, nie wiele mwi nam o sposobie eksploatacjimaszyny. Naley wyrazi go za porednictwem parametrw maszyny. Wprowadzajc zrysunku poniej parametry:

podziaka biegunowa, odlego pomidzy biegunami;

T czas jednego okresu;

prdko wzgldna;


9/34




9

N liczba wszystkich przewodw na wirniku o dugoci czynnej l;

2a liczba gazi rownoleglych;

- otrzymamy po przeksztaceniach wyraenie na si E:

E = c n;gdzie:

c =a

Np

60; i oznacza sta konstrukcyjn

Moment elektromagnetyczny M w maszynie prdu staego.

W zakresie pracy silnikowej, maszyna pobiera prd z sieci, a zatem przez kadyprzewd wirnika pynie prd J. Pole magnetyczne stojana bdzie dziaa na przewd zprdem z pewn si mechaniczn F zgodnie z wzorem:

F = B J l;Pod wpywem wszystkich si F, dziaajcych na przewody wirnika powstaje moment

obrotowy elektromagnetyczny M:M = r F;

gdzie:

r =

p; promie wirnika;


10/34




10

Postpujc jak w przykadzie powyej otrzymamy wzr na moment elektromagnetyczny:

M = k Jt;

Obydwa wzory daj cenne wskazwki eksploatacyjne. Obydwa parametry istniej wmaszynie zawsze niezalenie od zakresu jej pracy. Jednake za kadym razem, w zalenoci

od zakresu roboczego, przykadamy inn uwag do kadego z tych parametrw.

Przy pracy prdnicowej,jeli chcemy uzyska pen moc z maszyny, to powinna miesta prdko obrotow i na dodatek znamionow n = nn = const. Wtedy warto siyelektromotorycznej E a zatem i napicia w sieci U zaley jedynie od strumienia polamagnetycznego. Strumie reguluje si prosto prdem wzbudzenia Jm.

Przy pracy silnikowej (napdowej), chcc uzyska maksymalny momentelektromagnetyczny, powinnimy mie znamionowy strumie, czyli prd wzbudzenia

powinien by znamionowy Jm = Jzn.. Wtedy moment bdzie zaleny jedynie od prdu

obcienia ( prdu twornika Jt ), co oznacza, e przy znamionowych warunkach pracynapdu, moment elektromagnetyczny bdzie zawsze dopasowywa si do momentuoporowego, przy kadej zmianie obcienia.

Analiza powyszych wzorw potwierdza efektywno i atwo sterowania tmaszyn.

. Reakcja twornika lub reakcja poprzeczna w maszynie prdu staego oraz rola biegunw

komutacyjnych.


11/34




11

Reakcja twornika i jej przebieg odgrywa w maszynach elektrycznych bardzo wan

rol. Od niej zale waciwoci elektryczne maszyny w czasie pracy, poniewa wpywanegatywnie na jej parametry. Analiza pl magnetycznych w czasie pracy oraz wzajemnerelacje midzy nimi, wyjaniaj ten proces (patrz rysunek poniej ).

W czasie pracy maszyny na biegu jaowymistnieje tylko jedno pole wytworzone przezbieguny gwne. W momencie obcienia maszyny przez przewody wirnika pynie prdinicjujc powstanie pola wirnika, czyli twornika.

Zatem w czasie pracy maszyny mamy ju dwa pola, ustawione w maszynie o liczbiepar biegunw p = 1 dokadnie poprzecznie. W rezultacie naoenia si pl, powstaje jedno

pole wypadkowe, lecz ju odksztacone. Strumie pola odksztaconego jest mniejszy nistrumie pojedynczego pola stojana na biegu jaowym.

Ten zaskakujcy efekt jest wynikiem wejcia odpowiednich powek rdzeni biegunw w

stan nasycenia magnetycznego. W ostatecznoci mamy do czynienia z nastpujcymi

niekorzystnymi objawami:

- spadek napicia siy elektromotorycznej E w czasie pracy, co rzutuje na obnienie

napicia w sieci przy pracy prdnicowej;- przesunicie strefy neutralnej o kt , niedopuszczalne ze wzgldu na iskrzenieszczotek z moliwoci powstania uku wok komutatora;

- co gorsza, kt skrcenia jest zmienny i zaley od stopnia obcienia maszyny.


12/34




12

Powstaje zagroenie uszkodzenia maszyny. Dlatego stosuje si bieguny komutacyjne,

ustawione w osi poprzecznej tak, by ich strumie magnetyczny komby rwny strumieniowipola twornika, lecz przeciwnie skierowany. Dziki temu szczotki pozostaj w tym samymmiejscu, bez koniecznoci poszukiwania nowej strefy neutralnej.

Znajomo efektu twornika, pozwala zrozumie lepiej nie tylko zasad dziaaniamaszyn elektrycznych, ale i specyfik ich eksploatacji.

Metody regulacji prdkoci obrotowej maszyny prdu staego.

Z zalenoci napiciowych obwodu twornika przy pracy silnikowej mamy rwnanie:

U = E + JtRtc= Usieci= const;

gdzie:Jt prd twornika, Jt .obcJ ;

Rtc oporno cakowita wirnika.

Po podstawieniu: E = c n; oraz M = k Jt; mamy rwnanie charakterystykimechanicznej, sztucznej, lub naturalnej przy braku w wzorze opornoci dodatkowej Rd:

n = f(M) = Mc

RR

c

U dts2

1

;

z ktrej wynikaj wszystkie metody regulacji prdkoci obrotowej:

za pomoc strumienia, czyli prdu magnesowania (wzbudzenia) Jm; za pomoc oporu dodatkowego Rd , wczonego w szereg z twornikiem; za pomoc napicia sieci U, ale to jest kopotliwe;

Ten rozbudowany komentarz przy maszynie prdu staego, nie jest bez powodu.

Zasada jej dziaania i zjawiska w niej zachodzce s najatwiejsze do zrozumienia, a

sama maszyna jest nieskomplikowana. Staranne przemylenia dokonane przy tej okazji,

bardzo uatwiaj zrozumienie specyfiki maszyn pozostaych.

Transformator jednofazowy.

Transformatory jedno- i wielofazowe s charakterystycznym przykadem urzdzeelektrycznych prdu zmiennego. Nie dziaaj przy prdzie staym, gdy nie zachodzi wtedyzjawisko indukcji elektromagnetycznej, co jest podstaw ich zasady dziaania.

Co wicej, zasilone prdem staym ulegaj natychmiast spaleniu, jako e maleje ichopr wewntrzny zmniejszony o brak oporw reaktancyjnych XL, zalenych od czstotliwoci


13/34




13

f prdu zmiennego. Powoduje to, pobranie z sieci duego prdu, ktry jest praktycznie

prdem zwarcia.

Pomimo prostoty budowy, procesy elektromagnetyczne w nich zachodzce s zoone.

Transformatory wielofazowe powstaj z poczenia kilku transformatorw jednofazowych,

dlatego analizuje si jedynie procesy w transformatorach jednofazowych.

Staranne przemylenie procesw zachodzcych w transformatorach stanowi

klucz do zrozumienia dziaania asynchronicznych maszyn elektrycznych, ktre s taketypowymi maszynami prdu zmiennego.

Transformatory, to w zasadzie przetworniki energii elektrycznej prdu zmiennego odanych parametrach U1, J1, na energi elektryczn prdu zmiennego, ale ju o innych

parametrach U2, J2.

Odbywa to si bez zmiany czstotliwoci prdu ( f = const ). Parametrem

charakterystycznym transformatora jest jego przekadnia v, wskazujca proporcj, w jakiej s

transformowane parametry energii elektrycznej, tzn.: napicie U oraz prd J.

Transformatory, jako obiekty elektryczne, odgrywaj niezwykle wan rol wsystemach elektroenergetycznych zarwno ldowych jak i okrtowych. Bez nich praktycznienie byo by moliwoci przesyania energii elektrycznej na due odlegoci.

Budowa transformatorw jednofazowych.

Z punktu widzenia budowy, transformator jest poczeniem obwodw elektrycznych imagnetycznych, dziki ktrym zachodzi sprzenie elektromagnetyczne midzy obwodamielektrycznymi. Dwie cewki indukcyjne osadzone na kolumnach rdzenia ferromagnetycznego,

bdcego magnetowodem, prowadzcym strumie magnetyczny, to caa budowatransformatora.

Rdze jest wykonany jako pakiet konturw o odpowiednim profilu z blachy

transformatorowej, gdzie poszczeglne warstwy s midzy sob starannie odizolowane


14/34




14

lakierem lub materiaem izolacyjnym. Czyni si tak po to, aeby zmniejszy negatywny

wpyw indukowania prdw wirowych pod wpywem zmiennego pola magnetycznego.

Cewka podczona do sieci zasilajcej stanowi obwd pierwotny, o parametrachindeksowanych cyfr 1, cewka zasilajca odbiorniki prdu zmiennego stanowi obwd wtrny,o parametrach indeksowanych cyfr 2, ( patrz schemat).

L11; L22 indukcyjnoci wasne uzwoje: pierwotnego i wtrnego;L12=L21- indukcyjnoci wzajemne uzwoje: pierwotnego i wtrnego; - strumie gwny, bdcy wynikiem sumowania dwch przepyww magnety-

cznych : uzwojenia pierwotnego1oraz wtrnego 2; strumie ten sprzgamagnetycznie obydwa uzwojenia;

s1;s2- strumienie rozproszenia obydwu uzwoje, zamykajce si przez powietrze i nie bio-rce udziau w sprzeniu magnetycznym obu uzwoje;

1;2 - strumienie cakowite skojarzone;e1; e2 - siy elektromotoryczne samoindukcji uzwoje;

przekadnia zwojowa trafo: zz

z

E

E

2

1

2

1

;

przekadnia napiciowa trafo: uE

E

U

U

2

1

2

1 ;

Zasada dziaania i procesy elektromagnetyczne w transformatorze.

Jak ju wspomniano, ma tu miejsce wykorzystanie zjawiska indukcji elektro-magnetycznej. Przebieg procesw jest nastpujcy:


15/34




15

Prd zmienny pobrany z sieci przepywa przez uzwojenie pierwotne indukujc w nim

zmienny strumie magnetyczny (t), bdcy w fazie z prdem i1. Tak powstaje przepywmagnetyczny 1uzwojenia pierwotnego.

Zmienny w czasie strumie zaindukuje w uzwojeniu pierwotnym si elektromoto-

ryczn samoindukcji eL1. Sia ta jest przesunita w fazie o2

w stosunku do prdu i1 i

strumienia . Ten sam strumie (t) przepywajc przez rdze transformatora przenikauzwojenie wtrne, wywoujc w nim si elektromagnetyczn e2.

W stanie jaowymtransformatora ( brak impedancji obcienia Zodb., a wic rwnie

prdu i2 ), na zaciskach uzwojenia wtrnego pojawia si napicie U2 = e2. Sytuacja zmieniasi po zaczeniu obcienia.

Na skutek odbioru mocy od transformatora, popynie prd i2, zmienny w czasie,wywoujc w uzwojeniu wtrnym swoje wasne, zmienne pole magnetyczne. Od tegomomentu naley w rdzeniu uwzgldnia obecno drugiego przepywu 2, i powstanie

przepywu wypadkowego okrelonego rwnaniem:

w= 1 2; oraz

siy elektromotorycznej samoindukcji eL2w uzwojeniu wtrnym. Warto zwrci uwag narelacje midzy wartociami napi i si elektromotorycznych.

W stanie obcieniatransformatora wystpuj nierwnoci:

U1 eL1; oraz eL2U2;

Schemat zastpczy transformatora.

Stosunkowo czsto nie jest naleycie rozumiana idea i cel wprowadzenia pojciaschematu zastpczego transformatora. W rzeczywistoci jest to fikcja pojciowa, ale wygodna

i uyteczna w praktyce obliczeniowej.

Transformator jest urzdzeniem o silnych indukcyjnociach, a jednoczenie czy w sobie

dwa niepoczone ze sob galwanicznie obwody elektryczne, jak i nieliniowe obwody

magnetyczne. Cech obwodw magnetycznych jest istnienie sprze midzy

indukcyjnociami.


16/34




16

Liczenie tego typu urzdze jest uciliwe i czasochonne. Ujcie matematyczne

zwizkw wystpujcych w transformatorze rzeczywistym, po przeksztaceniach, prowadzi

do ukadu dwch rwna.

Spostrzeono, e na ich podstawie mona narysowa obwd elektryczny, ktry nie ma

nic wsplnego z transformatorem, lecz prosto spenia wszystkie zwizki ilociowe midzy

jego elementami. W ten sposb stworzono transformator zastpczy, przedstawiony na

rysunku poniej, ktry ma nastpujce zalety:

brak przekadni transformatorowej, lub inaczej = 1; obydwa obwody pierwotny i wtrny s poczone ze sob gazi rodkow, co

uatwia liczenie; brak sprze magnetycznych midzy indukcyjnociami; siy elektromotoryczne rwne, E1=E2; wobec 1 ;

przeliczenie elementw i parametrw strony wtrnej transformatorarzeczywistego, okrelane jako sprowadzenie do strony pierwotnej schematuzastpczego, odbywa si przy pomocy bardzo prostych wzorw, upraszczajcychobliczenia.

Naley zauway, e wspczynnikiem sprowadzajcym jest przekadnia trans-formatora rzeczywistego, co zwiksza przydatno tej metody obliczeniowej.

Natomiast interpretacja schematu zastpczego jest trudna, ale to nie ma wpywu nadokadno oblicze, co jest celem zasadniczym.


17/34




17

Oznaczenia na schemacie zastpczym transformatora oraz jego interpretacja.

elementy i parametry strony wtrnej sprowadzone do strony pierwotnej:;;;;;; '2

''2

'2

'2

'2 EXXRiU

XL1; XL2reaktancje zwizane ze strumieniem rozproszenias1; s2; Xreaktancja zwizana z strumieniem gwnym;

J0= i

1 '

2i ; prd biegu jaowego;

i skadowa bierna prdu J0; iFe skadowa czynna prdu J0; RFe oporno reprezentujca straty w transformatorze.

Maszyny trjfazowe asynchroniczne prdu zmiennego.

Maszyna asynchroniczna, ze wzgldu na konstrukcj i zasad dziaania, jestprzykadem typowej maszyny prdu zmiennego. Istniej dwa rodzaje maszynasynchronicznych, rnicych si miedzy sob konstrukcj wirnika. S to maszyny:

asynchroniczne piercieniowe oraz asynchroniczne klatkowe.

Podzia ten, nie oznacza dwch rnych zasad dziaania. Zarwno w jednejjak i w drugiej, moc pobrana do stojana z sieci, jest przenoszona do wirnika na zasadzieindukcji elektromagnetycznej.


18/34




18

Midzy obwodami elektrycznymi stojana i wirnika brak jest poczenia galwanicznego.

S to nie tylko dwa osobne obwody, ale take rozmieszczone na osobnych czciach

maszyny, oddzielonych dodatkowo od siebie szczelin powietrzn.

Ma to swoje znaczenie, ze wzgldu na opr, jaki stawia powietrze liniom si polamagnetycznego. Zaostrza te wymagania konstrukcyjne i wytrzymaociowe, gdywymogiem podstawowym jest denie do jak najmniejszej szczeliny midzy stojanem awirnikiem.

Budowa maszyn asychronicznych.

W skad budowy tych maszyn wchodz: stojan; wirnik; trzy piercienie lizgowe, w przypadku maszyny piercieniowej.

Nie tylko obecno piercieni odrnia oba rodzaje maszyn od siebie. Decydujca jestodmienna konstrukcja wirnikw, majca wpyw na sposb wczenia do sieci, a takemoliwoci sterowania ich prdkoci obrotow.

W maszynie piercieniowej konstrukcja wirnika jest podobna do wirnika maszynyprdu staego. Uzwojenia wirnika, nawinite przewodami w izolacji, s wpuszczone w obkina powierzchni wirnika, tworzc trzy wyodrbnione cewki. S one przesunite wzgldemsiebie przestrzennie po obwodzie wirnika, co 1200, tworzc ukad trzech faz. Cewki te sskonfigurowane w ukad okrelany jako gwiazda (). Pocztki cewek wyprowadza si dotrzech piercieni lizgowych, spitych razem za pomoc szczotek. Ma to swoje konsekwencje.

Wan zalet takiej konstrukcji jest moliwo wczenia si z urzdzeniamizewntrznymi, w obwd wewntrzny, elektryczny wirnika. Powstaj w ten sposb dodatkowemoliwoci sterowania tego typu maszyn.

Natomiast wad tej konstrukcji s: zoona konstrukcja wirnika, wymagajca starannoci przy montau; podwyszony koszt produkcji; zwikszony gabaryt wirnika, w rezultacie i caej maszyny;

atwo uszkodzenia wirnika przy przecieniach roboczych, co jest zreszt wpraktyce najczciej spotykan awari;

wysoki koszt remontu, w porwnaniu do kosztw nowej fabrycznie maszyny


19/34




19

.Warto si przyjrze obwodom elektrycznym tej maszyny, gdy ujrzymy schemat

elektryczny transformatora trjfazowego. Istotnie, maszyna ta czsto jest okrelana jakotransformator trjfazowy z obrotow stron wtrn i szczelin powietrzn.


20/34




20

Dlatego tak wanym jest zrozumienie procesw elektromagnetycznych transformatora

jednofazowego. Tutaj te stosuje si schemat zastpczy maszyny, ktry pokrywa si zschematem zastpczym transformatora, z jedn rnic dotyczc interpretacji obcienia.

Konstrukcja wirnika klatkowegojest cakowicie odmienna. Uzwojenie, to nieprzewody, lecz nie izolowane prty aluminiowe lub mosine, o przekroju okrgym lubprostoktnym, uoone rwnolegle do siebie, ktrych pocztki i koce s spite obrczami. Powyjciu masy wirnika, przypomina to klatk, std nazwa tego typu maszyny.

Sam wirnik powstaje z pakietu odpowiednich, cienkich konturw z blachytransformatorowej, gdzie poszczeglne warstwy s starannie izolowane midzy sob. Z tego

powodu nie zachodzi konieczno izolowania prtw tworzcych uzwojenie wirnika.

W efekcie taka konstrukcja ma pewnezalety:

niskie koszty produkcji wirnika, a zatem i caej maszyny w porwnaniu do maszynypiercieniowej o tej samej mocy;

mae gabaryty wirnika, wic i caej maszyny klatkowej; bardzo wysoka odporno wirnika na uszkodzenia przy przecieniach w pracy.

W praktyce, awarie, jakie si zdarzaj, to uszkodzenie stojana a nie wirnika, co czyni ten typ

maszyny prawie niezawodn.Wad maszyn klatkowych jest brak dostpu do elektrycznego obwodu wirnika, co

powoduje, e mona ni sterowa jedynie od strony stojana. Natomiast maszynaasynchroniczna piercieniowa jest sterowalna zarwno od strony wirnika, jak i stojana.

Pewn ciekawostk wic si z maszynami klatkowymi, jest kopot z okreleniemiloci faz w wirniku. Zazwyczaj mwi si, e faz jest tyle, ile prtw na wirniku. Czasami zwylicze w tej maszynie, moe wynikn uamkowa ilo faz, co jest ju kopotliwe dozrozumienia.

Budowa stojana maszyn asynchronicznych trjfazowych.

Stojan, to wydrony walec o przekroju koowym, na ktrego wewntrznym obrysieznajduj si obki, przeznaczone do zamocowania uzwoje cewek. W maszynie trjfazowejcewki trzech faz rozmieszcza si z przesuniciem co 1200wzgldem siebie.

Zarwno w maszynie piercieniowej, jak i klatkowej, budowa stojanw jestidentyczna. Te trzy cewki uoone s w stojanie w ukad gwiazdy () lub trjkta ().Wspomniane cewki trzech faz s nieruchome w stosunku do stojana i wzajemnie do siebie.


21/34




21

Stojan w tej maszynie peni rol magnenicy. Identycznie buduje si stojany w

maszynach synchronicznych, stosowanych jako generatory do wytwarzania energiielektrycznej, trjfazowej prdu zmiennego.

Zasada dziaania trjfazowej maszyny asynchronicznej.

W tak skonstruowanym stojanie, trzy cewki zasilone prdem zmiennym wytwarzajtrzy pola magnetyczne pulsujce, nie przesuwajce si po obwodzie stojana. Podczenietakiej konstrukcji do trjfazowej sieci prdu zmiennego, gdzie rwnie mamy do czynienia z

przesuniciem midzy fazami co 1200, wywouje ciekawy efekt

W wyniku naoenia si na siebie trzech pulsujcych pl magnetycznych trzech ceweknieruchomych wzgldem stojana, powstaje pole magnetyczne wypadkowe, ktre zaczyna

wirowa wzgldem stojana.

Prdko wirowania pola wypadkowego zaley od czstotliwoci f1prdu w stojanie,czyli od czstotliwoci w sieci zasilajcej. Jak wiadomo, czstotliwo sieci jest staa, a zatemi prdko wirowania pola wypadkowego w stojanie bdzie rwnie staa ns= const.


22/34




22

W stosunku do tej prdkoci odnosimy wszystkie inne parametry okrelajce

wirowanie w maszynie, i dlatego nazywamy jprdkoci synchroniczn ns. Wirowanie polamagnetycznego wok stojana mona wykaza najprociej, ledzc pooenie pola w

przekroju maszyny o liczbie par biegunw p = 1.

W zamknitym wirniku, omywanyn przez wirujce pole stojana, zaindukuj si siy

elektromotoryczne i pod ich dziaaniem popyn prdy w kadej fazie. Jest to rezultat

zjawiska indukcji elektromagnetycznej.

Powstaje w wirniku nowa sytuacja, opisana ju przy maszynie prdu staego. Nakady przewd z prdem w wirniku, pole magnetyczne stojana dziaa ze znan ju si

F = B J l;

doprowadzajc do powstania momentu elektromagnetycznego, wprawiajcego wirnik wruch obrotowy z prdkoci n.

Prdko wirnika nigdy nie moe osign prdkoci synchronicznej ns pola wstojanie, gdy wtedy ustanie zjawisko indukcji elektromagnetycznej i maszyna zatrzyma si.

Z powyszego wynika, e w rzeczywistoci nie wystpuje tutaj pojcie biegu jaowego,jak to sugeruje przebieg charakterystyki mechanicznej.


23/34




23

Dlatego punkt na charakterystyce mechanicznej odpowiadajcy stanowi biegu

jaowego maszyny, jest okrelany jako teoretyczny bieg jaowy. Mwimy potocznie, ewirnik usiuje dogoni pole magnetyczne w stojanie, ale nigdy go nie dogoni, gdy tozaprzecza zasadzie dziaania tej maszyny.

Ta rnica prdkoci wirnika i pola magnetycznego stojana, ktra wyranie odrniamaszyn asynchroniczn od wszystkich innych, nazywa si polizgiem i jest opisanazalenoci:

s

s

n

nns

;

Pojcie polizgu, jest jednym z najwaniejszych parametrw w teorii maszynasynchronicznych. Niezbdny warunek istnienia rnicy prdkoci pola magnetycznegostojana i wirnika, uzasadnia nazw tej maszyny maszyna asynchroniczna.

Z powyszego opisu zasady dziaania i konstrukcji maszyny wynika, e w czasiepracy wystpuj w maszynie dwa pola magnetyczne wirujce:

synchronicznie wirujce pole stojana oraz pole magnetyczne wirujce wok obracajcego si wirnika.

To ostatnie pole jest niesione przez wirnik. Proste zalenoci matematyczne

udowadniaj, e chocia mamy do czynienia z dwoma polami magnetycznymiwirujcymi, to w stosunku do siebie wzajemnie, s one nieruchome.

Wzr na moment elektromagnetyczny rozwijany przez maszyn asynchroniczn i wnioski

eksploatacyjne z niego wynikajce.

Wirujce pole magnetyczne stojana oddziaywuje na wirnik z moc rwn mocy prdu

w obwodzie wirnika:

P2= 3 E2J2= M s;

Po przeksztaceniu i wyraeniu siy E2poprzez strumie, uzyskamy zapis na moment:

M = c J2cos 2;

gdzie:

c =s

kf

13 ; - oznacza sta konstrukcyjn;


24/34




24

Zauwaalne jest podobiestwo do wzoru na moment elektromagnetyczny w maszynach

prdu staego:

M = k Jt;

Wyraajc wzr na moment elektromagnetyczny w zalenoci od polizgu maszyny,otrzymamy ostatecznie wyraenie:

M k1

21

f

U

2222

2

)(

s

RX

s

R

= f (s) ;

Wykres momentu w funkcji polizgu f= (s), oraz jako charakterystyka mechaniczna,pokazuje rysunek:


25/34




25


26/34




26

Analiza tego wzoru prowadzi do ciekawych wnioskw. Pierwsza cz wyraenia, to

parametry sieci. W przypadku systemw ldowych mamy do czynienia z sieci sztywn, cooznacza, e moment nie zaley od tych parametrw. Ani napicie, ani czstotliwoteoretycznie nie powinny wpywa na warto momentu rozwijanego przez maszyn.

Inaczej jest na statku, gdzie sie jest mikka i wspomniane parametry mog siwaha.Druga cz wyraenia mwi, e moment zaley jedynie od parametrw wirnika, a niestojana. To s wane spostrzeenia i wiele mwi o sposobie eksploatacji tej maszyny.

Trjfazowe maszyny synchroniczne.

Maszyny synchroniczne stosowane s przede wszystkim jako rda energiielektrycznej prdu zmiennego, wielofazowego, i to duej mocy. Odnosi si to, zatem, dozakresu pracy generatorowej, gdy wtedy wanie pracuje najlepiej.

Nie oznacza to, e nie moe pracowa w zakresie silnikowym. Jednake w tymreymie pracy, jej waciwoci eksploatacyjne s duo gorsze. Zazwyczaj s to stanowiskaspecjalne, nietypowe. Takie, gdzie od napdu elektrycznego wymaga si cisego utrzymania

prdkoci obrotowej ukadu maszyn, przy zmianach obcienia i to w szerokim zakresie.

Spotka j mona w zakadach produkujcych kable elektryczne, druty o staymprzekroju na wielokilometrowej dugoci, w walcowniach blach o duych powierzchniach istaym profilu przekroju, ale wtedy s to silniki duych mocy, na poziomie megawatw.

Wyjanienie takiego stanu rzeczy tkwi w zasadzie dziaania maszyny. Jej prdkoobrotowa musi by staa, gdy tylko wtedy rozwija pen moc, jaka wynika z zaoekonstruktorskich. Dodatkowo prdko obrotowa zaley od czstotliwoci prdu w stojanie, ata czstotliwo jest taka, jaka w sieci zasilajcej.

Przy pracy napdowej maszyna pobiera energi z sieci elektrycznej, ktra narzucastae parametry tej energii, a zatem i sta czstotliwo f1 = const. w stojanie. Mamy, wic

problem z pynn regulacj prdkoci obrotowej, czego wymaga si od napdu elektrycznego.

Szczeglnym wykorzystaniem maszyny synchronicznej jest jej praca jakokompensator. W tym stanie pracy staje si rdem mocy biernej pojemnociowej, co dajemoliwo poprawy wspczynnika mocy cos , w sieci elektrycznej.


27/34




27

Jak wiadomo, przy cos = 1,0, z sieci jest pobierane 100% mocy czynnej, nie jestpobierana moc bierna, co ma bezporedni wpyw na wysoko rachunkw za energielektryczn, jakie pac zakady , zwaszcza produkcyjne.

Budowa i konstrukcja maszyn synchronicznych.

Budowa tych maszyn jest w duym stopniu zbiena z konstrukcj maszynasynchronicznych, gdy w obu typach maszyn mamy identyczne stojany. Konstrukcja stojana

i procesy elektromagnetyczne w nim zachodzce, zostay ju dokadnie opisane powyej.

Istotna rnica w budowie, odnosi si do konstrukcji wirnika. Jest ona cakowicieinna, i duo prostsza. Na wirniku znajduje si uzwojenie cewki prdu staego o duej ilocizwojw. Prd stay jest doprowadzany za pomoc piercieni lizgowych.

rdem prdu w rozwizaniach tradycyjnych bya wzbudnica maej mocy, umiesz-czona na kocu wau wirnika. Dziki temu obracaa si razem z wirnikiem maszyny. Jakowzbudnic uywano zazwyczaj prdnicy bocznikowej prdu staego. Regulujc prdem

wzbudzenia wzbudnicy uzyskuje si zmian natenia prdu cewki wirnika i w ostatecznocizmian strumienia magnetycznego pola wirnika.

Wad tego rozwizania jest konieczno rcznej obsugi obwodu wzbudzena, co niejest wygodne i trudne dla personelu nie przeszkolonego. Dzi ten problem rozwizuje siinaczej, poprzez zastosowanie automatycznych, szybko dziaajcych elektronicznychregulatorw napicia.

W ten sposb znika konieczno stosowania wzbudnic maszynowych prdu staego,

proces samowzbudzenia generatora przebiega samoczynnie i szybko, a prd stayprodukowany jest przez prostownik elektroniczny wczony w obwd regulatora napicia.

Impulsem pobudzajcym zadziaanie automatycznego regulatora napicia jest siaelektromotoryczna remanentu Esz, pojawiajca si przy pierwszych obrotach wirnika podwpywem szcztkowego pola magnetycznego, po poprzednich stanach magnesowaniamaszyny. Std konieczno stosowania do budowy wspczesnych generatorw materiawferromagnetycznych, z tak zwana pamici magnetyczn.


28/34




28

Z opisu konstrukcji maszyn synchronicznych wynika wniosek, e jest to maszyna

mieszana, jakby poredniczca pomidzy maszyn prdu staego a maszyn prdu zmiennego.

Widoczna jest zmiana funkcji spenianej przez wirnik, w porwnaniu do maszyny prdustaego. Wirnik tutaj peni rol magnenicy.

Za z punktu widzenia sterowania, maszyna ta sterowana jest niezwykle prosto iefektywnie, gdy pojedynczy parametr, jakim jest prd wzbudzenia, i to bardzo maej mocy,skutecznie wpywa na generowane napicie.

Zasada dziaania maszyn synchronicznych.

Konstrukcja wirnika i jego wspdziaanie z automatycznym regulatorem napiciawyranie wskazuje, e celem jest wytworzenie staego pola magnetycznego w maszynie. Przystaym nateniu prdu wzbudzenia Jm= const, strumie tego pola bdzie rwnie stay.

Jednake przy obracaniu si wirnika, wiruje take pole magnetyczne w przestrzeniwewntrznej maszyny. W rezultacie, to stae pole magnetyczne bdzie postrzegane przeznieruchome cewki stojana, jako pole zmienne w czasie. Bd wic spenione wszystkie

warunki wymagane dla zaistnienia zjawiska indukcji elektromagnetycznej. I to jest caazasada dziaania tych maszyn.

Staranne zapoznanie si z zasad dziaania wyej opisanych maszyn elektrycznych,powinno sprawi, e zrozumienie budowy i dziaania maszynsynchronicznychnie powinnostanowi ju adnego problemu, a sama maszyna wyda si by prost.

Pozostawiam ten problem jako zadanie do samodzielnego rozpracowania przez

studentw. Warto jednak pamita, e prostota maszyny nie jest rwnowana z prostot jejeksploatacji. Skomplikowany przebieg reakcji twornika, zaleny od charakteru wypadkowegoobcienia maszyny, powoduje, e proces eksploatacji nie jest atwy. Szczeglnie odnosi sito do wsppracy rwnolegej generatorw synchronicznych.

Podstawow kwesti prowadzc do penego rozumienia dziaania i eksploatacji

maszyn synchronicznych, jest staranna analiza procesw zwizanych z przebiegiem

reakcji twornika.


29/34




29

Pomimo wielu zalet maszyn synchronicznych, maj one du wad, jak jest ich

zmienno napicia wyjciowego przy pracy generatorowej. Zmienno ta siga okoo 80%procent w stosunku do napicia znamionowego. Tak wielka zmienno napicia stosunkowodugo bya przeszkod w powszechnym zastosowaniu ich w technice okrtowej, i w praktyceeliminowaa czasowo te maszyny jako rdo energii elektrycznej o staych parametrach.

Biorc pod uwag szybko procesw elektromagnetycznych w systemie elektro-energetycznym oraz fakt, e sie okrtowa jest sieci mikk, rczna obsuga takich

generatorw, przez nieliczny personel i niewykwalifikowany, bya niemoliwa. Problemzosta rozwizany dopiero po opracowaniu automatycznych regulatorw napicia.

Zestaw pyta egzaminacyjnychz przedmiotu"Maszyny elektryczne, energoelektronika i napdy elektryczne".

I. Maszyny prdu staego.

1. Zasada odwracalnoci maszyn elektrycznych.2. Struktura mechaniczna maszyny prdu staego (budowa stojana, wirnika, komutatora,

bieguny gwne i komutacyjne).3. Sia elektromagnetyczna w maszynie prdu staego (wzr i jego wyprowadzenie).

4. Charakterystyka biegu jaowego i napicie remanentu (szcztkowe).5. Reakcja twornika w maszynach prdu staego.6. Rodzaje charakterystyk w maszynach elektrycznych pr.sta., warunki ich zdejmowania

oraz informacje eksploatacyjne jakie sob przedstawiaj.

7. Zakresy pracy i klasyfikacja maszyn prdu staego.8. Prdnice pr.sta. obcowzbudne i samowzbudne oraz ich schematy elektryczne.9. Warunki samowzbudzenia prdnic prdu staego.

10.Charakterystyki zewntrzne prdnicy bocznikowej, szeregowej, szeregowo-bocznikowej.

11.Prdnica szeregowo-bocznikowa dozwojona zgodnie i niezgodnie.12.Praca rwnolega prdnic prdu staego.

13.Rwnanie napiciowe maszyny prdu staego dla zakresu pracy prdnicowej i silnikowej.14.Wzr na moment elektromagnetyczny i jego wyprowadzenie dla silnika prdu staego.15.Stany pracy silnika prdu staego.

16.Wzr na prdko obrotow (n) wirnika oraz metody jej regulacji wraz zcharakterystykami.

17.Charakterystyki mechaniczne n=f(M) silnika prdu staego.


30/34




30

18.Rozruch silnika bocznikowego w funkcji prdu lub w funkcji momentu. Zakres zmian

prdu rozruchowego (dopuszczalny). Wzr na prd rozruchowy. Moment dynamiczny(Md).

19.Regulacja prdkoci obrotowej silnika prdu staego.20.Hamowanie silnikw prdu staego(bocznikowych):

a) prdnicowe (odzyskowe)b) przeciwprdowec) dynamiczne.

22.Rwnanie charakterystyki mechanicznej n=f(M) naturalnej i sztucznej.

23.Ukad Ward-Leonarda: schemat elektryczny oraz metody regulacji prdkoci obrotowej wnim zastosowane.24.Zestaw charakterystyk mechanicznych ukadu Ward-Leonarda przy regulacji prdkociobrotowej " w gr" i "w d"dla staego momentu i staej moc.

II."Maszyny asynchroniczne"

24 Budowa maszyny asynchronicznej piercieniowej i klatkowej (stojan, wirnik)25 Zasada dziaania maszyny asynchronicznej.26 Wytumaczy mechanizm wirowania pola magnetycznego w stojanie maszyny

asynchronicznej.

27 Wyjani powstawanie momentu elektromagnetycznego w wirniku maszynyasynchronicznej.

28 Pojcie polizgu i jego interpretacja.29 Wytumaczy co oznacza pojcie "teoretyczny bieg jaowy" w maszynie asynchronicznej.

30 Charakterystyka n=f(s)31 Wykres wektorowy wirnika i wzory na parametry wirnika (f2E2I2RdX2).32 Schemat zastpczy maszyny asynchronicznej.

33 Moc i sprawno maszyny asynchronicznej. Wykres Sankey'a strat w maszynie.

34 Moment obrotowy silnika asynchronicznego, wyprowadzenie wzoru i wykres M=f(s).35 Wzory na polizg krytyczny, moment maksymalny, moment rozruchowy, wzr Klossa i

jego interpretacja graficzna ( maszyny asynchroniczne).

36 Charakterystyki mechaniczne n=f(M) oraz wzory dla charakterystyki naturalnej isztucznej.

37 Rozruch silnika asynchronicznego piercieniowego.38 Sposoby rozruchu silnikw asynchronicznych klatkowych.

39 Wzr i metody regulacji prdkoci obrotowej silnikw klatkowych i piercieniowych.


31/34




31

40 Wytumaczy znaczenie warunku1

1

f

U

= const przy regulacji prdkoci obrotowej poprzez

zmian U1lub f1.41 Regulacja obrotw metod oporu dodatkowego (masz.asynch.).42 Silniki wielobiegowe oraz metod Dalander'a regulacji prdkoci obrotowej.

43 Hamowanie silnikw asynchronicznych.a) prdnicowe ( nadsynchroniczne)

b) przeciwprdowe (prdem sieci).44 Hamowanie silnikw asynchroniacznych

a) prdem staym (dynamiczne)

b) jednofazowe.

III.Maszyny synchroniczne

46. Budowa maszyny synchronicznej i jej schemat elektryczny.47. Zasada dziaania i wzbudzenie maszyny synchronicznej.48. Wytumaczy rnice midzy maszyn synchroniczn jawno- i tajnobiegunow.

49. Reakcja twornika w maszynach synchronicznych.50. Wyjani wpyw charakteru obcienia elektrycznego prdnicy synchronicznej na

przebieg reakcji twornika.51. Omwi podobiestwa i rnice w przebiegu reakcji twornika w maszynach prdu

staego i synchronicznych.

52. Wykres wektorowy maszyny synchronicznej, reaktancja synchroniczna.53. Zaleno napicia U prdnicy synchronicznej od charakteru obcienia przy pracy

samotnej na sie okrtow.54. Wyjani znaczenie kta obcienia dla pracy prdnicowej, silnikowej i na biegu

jaowym maszyny synchronicznej.

55. Charakterystyka mechaniczna n=f(M)maszyny synchronicznej.

56. Regulacja obcienia maszyny synchronicznej przy wsppracy z sieci sztywn.57. Charakterystyka M=f() dla maszyny synchronicznej jawno i tajnobiegunowej (moment reluktancyjny).

58. Charakterystyki: zewntrzna, regulacyjna i zwarcia maszyny synchronicznej.59. Zaleno prdu zwarcia maszyn synchronicznych od prdkoci obrotowej.60. Regulacja wzbudzenia maszyny synchronicznej przyczonej do sieci sztywnej.

61. Regulacja obcienia maszyny synchronicznej przyczonej do sieci sztywnej.62. Omwi krzywe "V" (Mordey'a) maszyn synchronicznych.


32/34




32

IV.Wsppraca rwnolega prdnic synchronicznych.

63 Warunki synchronizacji i metody synchronizacji prdnic synchronicznych.64 Rozdzia mocy czynnych przy wsppracy rwnolegej prdnic synchronicznych.65 Omwi skad i wyposaenie okrtowego zespou prdotwrczego z maszyn

synchroniczn.66 Regulacja mocy czynnej i biernej i jej zwizek z regulatorami prdkoci obrotowej oraz

napicia.67 Wpyw regulatorw napicia i prdkoci obrotowej na moc czynn, biern, napicia i

czstotliwo przy pracy pojedynczej na sie okrtow i przy pracy rwnolegej na siesztywn.

68 Specyfika pracy synchronicznej prdnicy waowej i jej wsppraca rwnolega zsamodzielnym zespoem prdotwrczym.

V.Transformatory

69. Budowa i zasada dziaania transformatora jednofazowego.70. Podstawowe zalenoci ilociowe w transformatorze.71. Wyjani pojcie i znaczenie schematu zastpczego transformatora.

72. Sprowadzenie strony wtrnej do pierwotnej transformatora na podstawie schematuzastpczego.

73. Wykres wskazowy transformatora 1-fazowego.74. Stan biegu jaowego trafo oraz parametry jakie mona w tym stanie wyznaczy.

75. Stan obcienia trafo; schemat zastpczy oraz charakterystyki.76. Stan zwarcia trafo; schemat zastpczy, charakterystyki oraz pomiary parametrw w tym

stanie.77. Wsppraca rwnolega transformatorw 3-fazowych oraz jej warunki.

78. Transformatory trjfazowe - grupy pocze Yy 0, Yy 6

79. Transformatory trjfazowe - grupy pocze Yd 5; Yd 11.

VI.Energoelektronika

80. Zasada dziaania diody i tyrystora klasycznego oraz ich charakterystykistatyczne.

81. Dziaanie triaka, jego zastosowanie i charakterystyki.82. Wyjani pojcie: element elektroniczny p-sterowalny i w peni sterowalny.

83. Przebiegi czasowe U0,I0,UD w prostowniku nie sterowanyma) pokresowym jednofazowym,

b) penookresowym jednofazowym.


33/34




33

Poda ich schematy elektryczne dla obcienia rezystancyjnego.

84. Wyjani i zilustrowa na przebiegach czasowych (napicia i prdu) sterowanie ktemzaponu tyrystora.

85. Klasyfikacja prostownikw z punktu widzenia ;a) zasilania,

b) zakresu prostowania,c) sterowania napiciem i prdem wyprostowanym.

86. Charakterystyki statyczne prdowo - napiciowe diody, tyrystora, triaka.87. Omwi zasad dziaania sterownika prdu przemiennego ze sterowaniem fazowym.88. Zasada dziaania przerywacza prdu staego ( czopera ).

89. Falowniki jednofazowe;a) rwnolegy napiciowy,

b) falowniki szeregowe.90. Metody modulacji PWM w trjfazowych falownikach napicia.91. Trjfazowe falowniki prdowe.

Potwierdzam w imieniu grupy odbir zestawu pyta egzaminacyjnych:

Starosta grupy IIMA..................................................

Starosta grupy IIMB..................................................Starosta grupy IIMC..................................................

Metody Dydaktyczne

Przedmiot jest realizowany w formie wykadw i wicze laboratoryjnych na trzecimi czwartym roku studiw. Pomoce dydaktyczne stanowi:- literatura podstawowa i uzupeniajca do wykadw,- rzeczywiste urzdzenia,- instrukcje stanowiskowe do wicze laboratoryjnych,- regulamin pracy i instrukcja BHP obowizujce w laboratorium

I.

Forma i warunki zaliczenia przedmiotuII-1. Forma i warunki zaliczenia wykadw

- obecno studenta na wykadach,- uzyskanie pozytywnych ocen z wszystkich sprawdzianw pisemnych ( kartkwek) wcigu semestru przeprowadzonych w terminach uzgodnionych ze studentami,

- zaliczenie kocowe.

II -2. Forma i warunki zaliczenia wicze laboratoryjnych


34/34




34

-znajomo regulaminu pracy i BHP obowizujcych w laboratorium potwierdzona na

specjalnym formularzu wasnorcznym podpisem studenta,- wykonanie wszystkich planowanych tematw wicze laboratoryjnych,- wykonanie poprawnych sprawozda pisemnych z wykonanych wicze laboratoryjnych

opracowanych wg zalece podanych w instrukcjach stanowiskowych,- zaliczenie wszystkich wykonanych wicze laboratoryjnych,- uzyskanie zaliczenia cznego z ocen.

Literatura podstawowa

1. E. Koziej, B. Socho Elektrotechnikai elektronika. Warszawa 1986

2. F. Przedziecki - Elektrotechnika i elektronika. Warszawa, PWN 1985r.3. A. Gil Podstawy elektroniki i energoelektroniki. WSM Gdynia 19984. Wyszkowski S. Elektrotechnika okrtowa. PWN Warszawa 19895.

Literatura uzupeniajca

6. W. Jaboski Elektrotechnika z automatyk. WSiP Warszawa 19967. A. Gil Podstawy elektroniki i energoelektroniki. WSM Gdynia 1998

maszyny i napędy elektryczne-wykład

Documents