KURZUS: Elektrotechnika

MODUL: Egyenáramú gépek

41. lecke: Egyenáramú gépek I. (Szerkezet, működés)

|  | Tanulási célok
| A lecke áttanulmányozása után Ön képes lesz:
| Saját szavaival elmagyarázni az egyenáramú gépek szerkezeti felépítését és működési elvét. Saját szavaival elemezni az egyenáramú gépeknél jelentkező armatúrareakció hatásait.
| Tevékenységek
| Olvassa el figyelmesen az egyenáramú gépek felépítésével és működésével foglalkozó részt! Tanulmányozza alaposan az egyenáramú gépek fő szerkezeti egységeit! Ismerje meg az egyenáramú gépek egyszerűsített helyettesítő képét! Ismerje meg az egyenáramú gépeknél jelentkező armatúrareakció hatásait.
| Tananyag
| A villamos gépek közül legkorábban az egyenáramú gépek terjedtek el. Később, a váltakozó áramú hálózatok elterjedésével együtt az aszinkron gépeket is egyre nagyobb számban használták. Azonban ma is vannak olyan alkalmazási területek, ahol nagy számban használnak egyenáramú gépeket elsősorban ott, ahol precíziós fordulatszám szabályozásra van szükség (pl. szerszámgépek, robotok stb.).
| Szerkezeti felépítés (motor, generátor)
| Az egyenáramú gépekre négy alapvető szerkezeti rész jellemző:
| az acélöntvényből készült henger alakú állórész, amelyre csavarokkal erősítik fel a fő- és segédpólusokat. A főpólusokon elhelyezett, és egyenárammal táplált gerjesztőtekercsek - a főpólustekercsek - gerjesztik a gép fluxusát. (kisebb teljesítményű gépeknél az állórészt állandó mágnesből készítik, így nem kell az állórészt külön gerjeszteni). A lemezelt, henger alakú, külső felületén hornyokkal ellátott forgórész az armatúra, amelynek tekercselésében a főfluxus hatására feszültség indukálódik. A kommutátor, amely az armatúra tekercselés váltakozó áramát mechanikus úton egyenirányítja. A kefék, amelyek az armatúra áramot a kommutátorról csúszóérintkezéssel szedik le.
| Működés
| Az alábbi sematikus ábrák segítségével magyarázzuk az egyenáramú motorok működését. Az állandó mágnes mágneses terében van elhelyezve egy vezető keret (armatúra), amelyben áram folyik. Az áram hatására a vezető körül mágneses mező alakul ki, amely merőleges lesz az állandómágnes mágneses terének vektoraira. Ez a jelenség azt eredményezi, hogy a forgórész elfordul.
| Az állórész állandó mágnese helyett gyakran alkalmaznak itt is tekercset, amit egyenárammal gerjesztenek. Az egyszerűsített villamos helyettesítő kép az alábbi ábrán látható:
| Az ábrában használt jelölések magyarázata: Ug: gerjesztő feszültség Ig: gerjesztő áram Φ=Fi: főfluxus Uk: armatúra kapocsfeszültsége Ia: armatúra áram Ub: armatúra belső indukált feszültsége
| Armatúrareakció
| A működés pontosabb megértéséhez szükséges megismerni az armatúra visszahatás vagyis az armatúrareakció jelenségét. Az armatúraáram maga is mágneses fluxust hoz létre, amely hozzáadódik a pólusok által létesített fluxushoz. Ez a jelenség eltorzítja az indukció-eloszlást az armatúra kerülete mentén. Mint ahogy azt az ábra is mutatja, ennek az lesz a következménye, hogy a gép fluxusa csökken, és az ún. semleges vonal eltolódik. Ezért tehát ennek megfelelően el kell tolni a keféket is.
| Az armatúrareakció hatásainak megszüntetése:
| légrés növelése (nagyobb gerjesztés szükséges) segédpólus alkalmazása az üresjárási semleges vonalban az armatúraárammal gerjesztve megfelelő kommutálási késleltetés (siettetés) kompenzálótekercs alkalmazása a pólussarukban az armatúraárammal gerjesztve

|  | Önellenőrző feladatok
| Töltse ki az alábbi feladatlapot!
| 1. Adja meg, hogy melyik válasz a helyes!
| Az állórész acélöntvényből készült és henger alakú, amelyre csavarokkal erősítik fel a fő- és segédpólusokat.
| Az állórész acéllemezekből készült és henger alakú, amelyre csavarokkal erősítik fel a fő- és segédpólusokat.
| 2. Adja meg, hogy melyik válasz a helyes!
| Az állórészen lévő gerjesztőtekercsre egyenfeszültséget kapcsolnak.
| Az állórészen lévő gerjesztőtekercsre váltakozófeszültséget kapcsolnak.
| 3. Adja meg, hogy melyik válasz a helyes!
| A forgórész az armatúra, amelynek tekercselésében a főfluxus hatására feszültség indukálódik.
| Az állórész az armatúra, amelynek tekercselésében a főfluxus hatására feszültség indukálódik.
| 4. Egészítse ki az alábbi mondatot! A az armatúra tekercselés váltakozó áramát mechanikus úton egyenirányítja.
| 5. Adja meg, hogy melyik válasz a helyes!
| Ub: az állórész belső indukált feszültsége
| Ub: az armatúra belső indukált feszültsége
| 6. Adja meg, hogy melyik válasz a helytelen!
| Az armatúrareakció eltorzítja az indukció-eloszlást az armatúra kerülete mentén, a gép fluxusa csökken, és az ún. semleges vonal eltolódik.
| Az armatúrareakció eltorzítja az indukció-eloszlást az armatúra kerülete mentén, a gép fluxusa nő, de az ún. semleges vonal nem változik.
| 7. Adja meg, hogy melyik válasz a helytelen!
| A segédpólus az üresjárási semleges vonalban van és az armatúraárammal gerjesztik
| A kompenzálótekercs az üresjárási semleges vonalban van és az armatúraárammal gerjesztik