Inhoud 1. OSNOVNO ............................................................................................................................................ 4

1.1. Elektrini otpor ................................................................................................................................. 4

1.2. Izvor elektrine energije ............................................................................................................... 4

1.3. Troilo ........................................................................................................................................... 4

1.4. Elektrina struja ............................................................................................................................ 4

1.5. Elektrini napon ............................................................................................................................ 5

1.6. Induktivitet ................................................................................................................................... 5

1.7.Kapacitet ........................................................................................................................................ 5

1.8. Faradayev zakon ........................................................................................................................... 6

1.9.Ampereov zakon ................................................................................................................................ 6

1.10.Vrijednosti ................................................................................................................................... 6

1.11.Fazori ........................................................................................................................................... 7

1.12.Impedancija ................................................................................................................................. 7

1.13.Reaktancija .................................................................................................................................. 7

1.14. Polarizacija .................................................................................................................................. 8

2. OKRETNO MAGNETSKO POLJE ............................................................................................................ 9

3. OSNOVE ELEKTROTEHNIKE ................................................................................................................ 13

4.REALNI TRANSFORMATOR ................................................................................................................. 17

5. MOTOR,GENERATOR - OPENITO ..................................................................................................... 23

5.1.Princip rada generatora i motora skicirati, opisati i primijeniti osnovne relacije (inducirani

napon, moment). ............................................................................................................................... 23

5.2. Potencijalni i reaktivni teret ...................................................................................................... 24

6.ISTOSMJERNI STROJ ........................................................................................................................... 25

6.1.Osnovni dijelovi istosmjernog stroja nacrtajte skicu poprenog presjeka dvopolnog ili

etveropolnog istosmjernog motora, oznaite osnovne konstrukcijske dijelove, te navedite njihovu

ulogu. ................................................................................................................................................. 25

6.2. Princip rada istosmjernog motora nacrtajte skicu poprenog prikaza dvopolnog istosmjernog

motora, napiite izraz za moment, te objasnite princip rada motora, odnosno kako se razvija i o

emu ovisi moment istosmjernog motora. ....................................................................................... 25

6.3. Princip rada istosmjernog generatora nacrtajte skicu poprenog prikaza dvopolnog

istosmjernog generatora, napiite izraz za inducirani napon, te objasnite princip rada generatora,

odnosno kako se razvija i o emu ovisi inducirani napon istosmjernog generatora. ....................... 26

6.4.Naini uzbude istosmjernog stroja .............................................................................................. 27

6.5. Primjena istosmjernih motora.................................................................................................... 28

6.5.1. Poredni (nezavisni) motor ................................................................................................... 28

6.5.2.Serijski motor ............................................................................................................................... 30

6.5.3. Kompaundni motor (sloeno uzbueni) ...................................................................................... 34

6.6. Napajanje istosmjernih motora ...................................................................................................... 36

6.6.1. Leonardov agregat (Zastarjeli i skupi,sreemo ih u valjaonicama,dizel-elektro

lokomtive,ribarska plovila) ............................................................................................................ 36

6.6.2. Primjena elektronikih pretvaraa ...................................................................................... 36

6.6.3. Problemi pri napajanju elektronikim pretvaraima ........................................................... 39

7. ASINKRONI STROJ .............................................................................................................................. 40

7.1.Kolutni i kavezni motor ................................................................................................................... 40

7.1.1.Kolutni motor ....................................................................................................................... 40

7.1.2.Kavezni motor ....................................................................................................................... 40

7.2. Nacrtajte nadomjesnu shemu asinkronog motora, navedite to predstavljaju pojedini elementi,

te nacrtajte fazorski dijagram. ............................................................................................................... 42

7.3. Nacrtajte momentnu karakteristiku asinkronog motora u cijelom rasponu,te objasnite pojedine

reime rada. ......................................................................................................................................... 43

7.4. Objasnite klizanje Objasnite princip rada asinkronog motora i na primjeru etveropolnog

motora koji na rotoru ima frekvenciju 40Hz, objasnite i izvedite brzinu rotora, te to je klizanje

(frekvencija mree 50Hz). ...................................................................................................................... 44

7.5. Nacrtajte momentnu karakteristiku asinkronog motora pri skalarnoj regulaciji, objasnite u kojem

rasponu se mijenja frekvencija, a u kojem napon i zato. ..................................................................... 44

7.6.Primjena asinkronih motora ............................................................................................................ 45

7.6.1. Mehanike karakteristike asinkronog motora .................................................................... 45

7.6.2. Podeavanje brzine vrtnje asinkronog motora ................................................................... 46

7.6.3. Frekvencijsko-naponski pretvarai ...................................................................................... 47

7.6.4.Pokretanje asinkronog motora ............................................................................................. 49

7.6.5. Koenje asinkronim motorom ............................................................................................. 50

8. SINKRONI MOTOR ............................................................................................................................. 51

8.1.Objasnite princip rada sinkronog motora, momentnu karakteristiku, reime rada, kako koristiti

sinkroni stroj kao kompezator jalove energije. ................................................................................. 51

8.2. Objasnite princip rada sinkronog generatora, navedite vrste namota u generatoru i njihovu

ulogu. ................................................................................................................................................. 52

8.3. Objasnite postupak sinkronizacije sinkronog generatora na krutu mreu, te objasnite pojam

ispad iz sinkronizma. Kako se regulira rad generatora kod promjene optereenja. Koja je uloga

uzbude, a koja pogonskog stroja. ...................................................................................................... 52

8.4. Primjena sinkronih motora ......................................................................................................... 53

8.4.1.Mehanika karakteristika sinkronog motora ....................................................................... 53

8.4.2. Podeavanje brzine vrtnje ................................................................................................... 54

8.4.3.Pokretanje motora ............................................................................................................... 54

8.4.4.Koenje motorom ................................................................................................................. 55

8.5. Nacrtajte poprene presjeke tipova sinkronih generatora, oznaite osnovne konstrukcijske

dijelove i obrazloite njihovu upotrebu s obzirom na pogonski stroj i brzinu vrtnje. ....................... 55

9. Posebne vrste motora ....................................................................................................................... 56

9.1. Primjena trajnih magneta u elektrinim strojevima .................................................................. 57

9.2. Elektroniki komutiran motor .................................................................................................... 57

9.3. Korani motori ............................................................................................................................ 58

9.3.1. Permanentno uzbueni korani motor ............................................................................... 58

9.3.2. Reluktantni korani motori.................................................................................................. 58

9.3.3. Hibridni korani motori ....................................................................................................... 59

9.3.4. Upravljanje koranim motorima ......................................................................................... 59

9.4.Linearni motori ............................................................................................................................ 60

1. OSNOVNO

1.1. Elektrini otpor

Elektrini otpor je karakteristika materijala da se opire prolasku elektrine struje. To je

element mree kojim je predoen proces pretvorbe energije u neki drugi oblik (model). Moe

biti aktivan ili pasivan, linearan ili nelinearan, vremenski promjenjiv ili nepromjenjiv.

Otpornik je komponenta mree kojoj je dominantno svojstvo otpornost. U mreama

istosmjerne struje modeliramo ga kao pasivni,linearni,vremenski nepromjenjivi otpor.

Elektrina otpornost () ili specifini otpor karakteristina je konstanta za svaki materijal. Materijali s niskom otpornou su dobri vodii, a s visokom dobri izolatori. Za vodi jednolinog profila s povrinom A i duljinom L i iji otpor je R elektrina otpornost dana je izrazom = R Al. Jedinica za elektrinu otpornost jest m.

Elektrini otpor (R) je fizikalna veliina kojom se izraava omjer napona i jakosti elektrine

struje. Elektrini otpor ovisi o temperaturi (raste s porastom temperature).

1.2. Izvor elektrine energije

Pretvara neki oblik energije(kemijski,mehaniki) u elektrinu energiju. Moe biti nezavisan ili

zavisan. Izvor se modelira i kao aktivni otpor.

1.3. Troilo

Naprava koja troi elektrinu energiju pretvarajui ju u neki drugi oblik,ili ju moe

uskladiititi u obliku elektrinog ili magnetskog polja. Razlikujemo tri vrste otpora elektrinih

troila: omski otpor induktivni otpor kapacitivni otpor

Omski otpornik je elektrino troilo koje protoku elektrine struje prua omski otpor (R): pri

prolasku elektrine struje omskim troilom elektrina struja i elektrini napon su u fazi.

Induktivni otpornik je elektrini vodi namotan u obliku zavojnice (svitka) u ijoj sredini

moe biti feromagnetna jezgra.Induktivni otpornik protoku istosmjerne struje prua omski

otpor, R. Protoku izmjenine struje induktivni otpornik, pored omskog otpora, R, prua i

induktivni otpor. Pri prolasku izmjenine elektrine struje induktivnim troilom elektrina

struja kasni u fazi za naponom. Induktivni otpornik definiraju: induktivitet (L) max. struja

(Imax).

Kapacitivni otpornik (Kondenzator)

Kapacitivni otpornik je kombinacija dvaju vodia, koji nisu galvanski spojeni (izmeu njih je

elektrini izolator dielektrik). Protoku istosmjerne struje kapacitivni otpornik prua

beskonano velik otpor (galvanski prekid strujnog kruga). Kapacitivni otpornik protoku

izmjenine elektrine struje prua kapacitivni otpor. Pri prolasku izmjenine elektrine struje

kapacitivnim troilom elektrina struja brza u fazi pred naponom (prethodi mu). Kondezator

definiraju: kapacitet (C); max. napon (U MAX).

1.4. Elektrina struja

Elektrina struja = usmjereno gibanje nosilaca naboja. nosilaca naboja? - elektroni u metalima

- ioni u elektrolitikim otopinama

Tko tjera naboje u gibanje? Elektrino polje, odnosno razlika potencijala.

Ako polje koje djeluje zadrava itavo vrijeme isti smjer (jakost polja se moe mijenjati)to je

istosmjerna struja. Struja naboja uvijek u istom smjeru.

Izmjenina struja

-Ako polje koje djeluje mijenja smjer djelovanja u vremenu. Smjer struje naboja se takoer

mijenja.

Jakost elektrine struje I jednaka je koliini naboja Q koja proe kroz popreni presjek

vodia u vremenskom intervalu t:

1.5. Elektrini napon

Elektrini napon je omjer rada WAB potrebnog za premjetanje elektrinog naboja po

odreenom putu izmeu dvije toke u elektrinom polju i koliine tog elektrinog naboja.

pri emu su:

UAB - elektrini napon na putu izmeu toaka A i B

WAB - rad (razlika elektrine energije) izmeu toaka A i B

Q - koliina elektrinog naboja

E - jakost elektrinog polja

sAB - prijeeni put

F - sila kojom elektrino polje djeluje na naboj

1.6. Induktivitet

Elektrini induktivitet, preciznije vlastiti induktivitet ilisamoinduktivitet (znak: L)

fizikalna je veliina kojom se izraava odnos izmeu magnetskog toka () obuhvaenog

(ulanenog)elektrinom strujom u nekom krugu i jakosti te struje (I):

Induktivnost je sposobnost zavojnice,tj. sposobnost pohranjivanja energije u magnetskom

polju. Geometrijska karakteristika elektrinih komponenti, tj.svojstvo svitka da prilikom

promjene struje koja tee kroz vodi inducira u sebi napon (samoindukcija) ili u drugim

vodiima (meuindukcija).

1.7.Kapacitet

Elektrini kapacitet (znak: C) fizikalna je veliina koja se definira kao omjer koliine

elektrinog naboja Q i razlike elektrinog potencijala U koja pri tom nastaje.

Kapacitivnost - Kapacitivnost je svojstvo vodia da na sebi moe zadrati odreenu koliinu

naboja, u odreenim naponskim prilikama.

1.8. Faradayev zakon

Faraday-Lenzov (Faradayev) zakon elektromagnetske indukcije je osnovni

zakon elektromagnetizma, a formula glasi:

Elektromotorna sila u zatvorenoj konturi jednaka je negativnoj derivaciji obuhvaenog

magnetskog toka po vremenu.

Ako se u okolici vodia postavljenog u magnetsko polje magnetski tok mijenja na takav nain

da vodi pri toj promjeni "sijee" smjernice magnetskih sila (silnice), na krajevima vodia

inducirat e se napon koji je to jai, to je promjena magnetskog toka bra u okolici vodia.

Suglasno tome, najvei inducirani napon daje pomicanje vodia u ravnini okomitoj na smjer

N - S, dok pomicanje vodia paralelno pravcu magnetskih silnica ne uzrokuje pojavu

indukcije, jer takav pomak ne sijee silnice, odnosno ne mijenja magnetski tok obuhvaen

petljom.

Pri svemu tome nije bitno da li promjenu magnetskog toka postiemo promjenom jakosti

magnetskog polja ili pomicanjem vodia, ili pomicanjem magneta u odnosu na mirujui

vodi.

Inducirani napon potjerat e induciranu struju u zatvorenoj petlji. Smjer inducirane struje,

odnosno polaritet napona na krajevima vodia moemo odrediti prema tzv. pravilu desne ruke

1.9.Ampereov zakon

Ampereov zakon (zakon protjecanja): cirkulacija magnetskog polja H, po ma kojoj zatvorenoj

krivulji, jednaka je jakosti struje to protjee kroz povrinu koju ta krivulja obuhvaa.

1.10.Vrijednosti

Kao nazivni napon izmjenine struje definira se takozvani efektivni napon, koji je manji od

vrnih vrijednosti maksimalnog napona. Efektivni napon je onaj napon, koga bi imala

istosmjerna struja iste snage koju ima izmjenina.

1.11.Fazori

fazor(rotirajui vektor) - ija duljina predstavlja maksimalnu vrijednost struje/napona i koji

rotira obrnuto od smjera kazaljke na satu kutnom brzinom ; projekcija fazora na vertikalnu

os daje trenutnu vrijednost struje/napona

1.12.Impedancija

Nalik na elektrini otpor koji je mjera suprostavljanja prolasku istosmjerne elektrine

struje kroz strujni krug, elektrina impedancija je mjera suprostavljanja prolasku izmjenine

struje kroz strujni krug. Otpor prolasku struje je kod elektinih vodia i otpora u normalnim

okolnostima jednak i za istosmjernu i za izmjeninu struju. Odnosi struje, napona i otpora u

istosmjernim strujnim krugovima definirani su Ohmovim zakonom gdje je otpor nekog

elementa odreen omjerom pada napona na njemu i struje koja prolazi kroz njega te uzrokuje

taj pad napona. Meutim, ukoliko u strujni krug ukljuimo i kondenzatore i/ili zavojnice,

dakle elemente koji imaju reaktivni otpor odn. elektrinu reaktanciju, Ohmov zakon moramo

posredstvom Fourierove transformacije, odn. Laplaceove transformacije za , izraziti u

podruju krune frekvencije :

gdje su U i I vektori napona, odn. struje u kompleksnoj ravnini, a Z je elektrika impedancija.

Omjer apsolutnih vrijednosti napona i struje (amplituda napona, odn. struje) odreuje tada

apsolutnu vrijednost ili modul impedancije.

1.13.Reaktancija

Reaktancija je omjer efektivnih vrijednosti napona i struje.

Otpornik kao osnovni elektroniki element nema mogunosti uskladitenja energije. Za

razliku od otpornika, elektrini kondenzatori i elektrine zavojnice (u daljnjem tekstu:

kondenzator, zavojnica) imaju svojstvo pohrane (akumuliranja) energije u

obliku elektrinogili magnetskog polja. Kondenzator ne provodi istosmjernu elektrinu struju

te za nju predstavlja, u idealnim uvjetima, beskonano velik otpor. kapacitivna reaktancija:

Kapacitivni reaktivni otpor kondenzatora se smanjuje porastom frekvencije izmjenine struje

da bi za beskonanu frekvenciju bio jednak nuli. Karakteristika je zavojnice da se svojom

induktivnou protivi promjeni struje inducirajui tzv. protuelektromotornu silu odreenu

diferencijalnom jednadbom:

Otpor idealne zavojnice za istosmjernu struju jednak je nuli. Reaktivni otpor zavojnice raste

porastom frekvencije i na beskonano velikoj frekvenciji postaje beskonano velik.

1.14. Polarizacija

Izolatori ili dielektrici su oni materijali kod kojih se naboji ne mogu premjetati s jednog

mjesta na drugo, jer je za njih karakteristino da slobodnih nositelja elektrinog naboja gotovo

nemaju. Elementarni elektrini naboji od kojih je sastavljen izolator pod djelovanjem

vanjskog elektrinog polja mogu se pomaknuti samo na mikroskopski male udaljenosti (ne

mogu napustiti svoje atome ili molekule) osim kod izuzetno jakih elektrinih polja kad dolazi

do unitenja (proboja) izolatora.

Dva su tipa izolatora:

- koji su neutralni u nepobuenom stanju, nepolarni (Ako se takav atom postavi u

vanjsko elektrino polje, doi e do djelovanja elektrostatikih sila i do njegove

deformacije. Pod tim djelovanjem jezgra i elektronski omota dobit e novi ravnoteni

poloaj. Nastaje el. dipol),

- koji zbog svoje grae ve imaju elektrini dipolni moment bez djelovanja vanjskog

polja, polarni

Djelovanjem vanjskog elektrinog polja dipoli se orijentiraju u smjeru elektrinog polja. U

unutarnjosti dielektrika e se po dva kraja susjednih dipola meusobno kompenzirati

(pozitivni s negativnim). Nekompenzirani e ostati samo oni naboji dipola uz rub dielektrika,

uz metalne ploe, koji ne mogu napustiti izolator. To su vezani naboji. Polarizacija

dielektrika djeluje na elektrostatike pojave.

Kratkotrajno pomicanje naboja u izolatoru ini struju dielektrinog pomaka. Ukupna gustoa

elektrinog pomaka D do koje dolazi u dielektriku sastoji se iz dva dijela. Prvi dio D0 je kao i

u vakuumu, a drugi dio P (polarizacija, vektor) je dio koji nastaje usljed dielektrine

polarizacije, koji je, takoer, razmjeran jakosti elektrinog polja.

Dielektrik je u elektrinom polju izloen djelovanju njegovih sila, zbog ega dolazi do

polarizacije dielektrika. Polarizacija je to vie izraena to je jae elektrino polje.

PDD

0

1.15. Magnetska permeabilnost

Magnetska permeabilnost je elektromagnetna osobina materijala koja pokazuje

intenzitet magnetizacije tijela kada su ona izloena vanjskim magnetnom polju. permeabilnost

se izraava u Henrijima po metru (H/m) ili Volt*sekunda na Amper*metar {Vs/Am].

Konstanta je poznata kao univerzalna magnetna konstanta ili magnetna permeabilnost

vakuma. Njena vrijednost je = 4107 N/A.Relativna magnetna permeabilnost, koja se

oznaava simbolom r, je mjera permeabilnosti odreene tvari i permeabilnosti vakuma

( ):

Feromagnetici (F) eljezo,kobalt,nikal.Dijamagnetici (D) zlato,srebro,bakar

1..Vakuum(0)

2. OKRETNO MAGNETSKO POLJE

Okretno magnetsko polje je magnetsko polje iji smjer rotira u prostoru, a moe se dobiti na

dva naina: 1. mehanikom rotacijom magneta (permanentnog ili elektro), koristi se u

generatorima 2.zbrajanjem fazno pomaknutih izmjeninih magnetskih polja,indukcijsko

motor, dvije faze meusobno pomaknute za 90 stupnjeva

Dvije faze se i danas koriste u motorima koji se spajaju na jednofaznu elektrinu mreu

(druga se faza dobiva umjetno - npr. pomou kondenzatora), dok se motori vee snage spajaju

na trofaznu mreu kod koje su struje fazno pomaknute za 120.

Promjena direktnog,inverznog,pulsirajueg u vremenu :

-------------------------------------------------------------

kod Okretnog mag. polja ti je bitno:

Mora imati dva ili vie fazna namota (najee tri) koja su ti prostorno pomaknuta. U sluaju da su tri svi su meusobno pomaknuti za 120 stupnjeva onda kroz te namote moraju tei struje koje su vremenski pomaknute za isti iznos kuta (znai tri struje svaka fazni pomak 120 stupnjeva).Amplitude struja su jednake.

Kada struja potee kroz namot nastaje magnetsko polje,ako je ta struja izjenina polje se

mijenja i nastaje pulsirajue magnetsko polje. Ukoliko je rije o istosmjernoj struji polje je

nepromijenjivo,konstantno. Svako pulsirajue polje se sastoji od direktnog i inverznog dijela

magnetskog polja. Direktno se vrti pozitivno,suprotno od kazaljke na satu,a inverzno

negativno, u smjeru kazaljke na satu. Mi imamo tri fazna namota i kroz njih teku tri

vremenski pomaknute struje,svaka ta struja stvara svoje pulsirajue polje od kojih svako to

polje ima svoj direktni i inverzni dio. Inverzna polja su meusobno pomaknuta za 120

stupnjeva i meusobno se ponitavaju. Vektorski gledano sva tri direktna polja su usmjerena u

svakom trenutku u istom smjeru, pa zbog toga ukupno (referentno) magnetskog polje je

uvijek za 3/2 vee od bilo kojeg pojedinog magnetskog polja. Referenetno magnetsko polje

prati promjemu struje i na taj nain polje postaje okretno.

3. OSNOVE ELEKTROTEHNIKE

Elektrino polje je definirano kao svojstvo prostora oko estice koja posjeduje elektrini

naboj. Elektrino polje je ujedno i prostor u kojem djeluje elektrina sila. Mjerna jedinica za

jakost elektrinog polja u Meunarodnom sustavu je volt po metru (V/m). Elektrino polje u

sebi sadrava energiju. Gustoa energije sadrane u elektrinom polju jest:

gdje je:

gustoa energije

dielektrina konstanta vakuuma

relativna dielektrina konstanta tvari u kojem djeluje elektrino poe

elektrino polje

Trei osnovni uinak elektrine struje je stvaranje magnetskog polja u okoliu vodia i samom

vodiu koji je protjecan elektrinom strujom. posebno stanje prostora u kojem se opaaju

uinci magnetskog polja uinci magnetskog polja: djelovanje sila -na naboj u gibanju

na magnet na meko eljezo

4.REALNI TRANSFORMATOR

1.2. Izbor koeficijenta transformacije

Izbor koeficijenta transformacije k12= w1/w2 vaan je meutim za konstrukciju i za proraun

transformatora. On omoguuje shematsku podjelu na glavni tok i na rasipne tokove u

transformatoru, a uzima u obzir i zasienja u eljezu transformatorske jezgre. Pomou njega

se u razmatranje mogu uvesti i neke dodatne veliine:

POTPUNA NADOMJESNA SHEMA :

Paket limovi izolirani su, koriste se za ograniavanje magnetskog toka koji prolazi kroz

presjek kroz koji se zatvara tok. Gubici u eljezu javljaju se zbog vrtlonih struja i gubitaka

histereze.

Gubitci magnetiziranja izmjeninom strujom (elektrini strojevi, transformatori, ...) dijele se

na:

gubitke histereze (+ gubitci naknadnog djelovanja)

gubitke vrtlonih struja

5. MOTOR,GENERATOR - OPENITO

5.1.Princip rada generatora i motora skicirati, opisati i primijeniti osnovne

relacije (inducirani napon, moment).

Postoje 2 skice za ovaj zadatak, prva je sila na vodi:

I

v

Generator

Skicu za motor dobijemo iz ove tako da dodamo smjer sile pravilom lijeve ruke: silnice

magnetskog polja upadaju u dlan, prsti pokazuju smjer struje, a palac smjer sile. Ako smjer

struje nije ucrtan, odredimo ga prema zadanim nabojima struja tee od negativnih prema pozitivnim.

Generator: Ako gibamo vodi duljine l u magnetskom polju B brzinom v,kroz njega e potei struja, odnosno na njemu e se inducirati napon E=Blv.

Motor: Ako stavimo vodi duljine l protjecan strujom I u magnetsko polje B na njega e djelovati sila F=BIl.

Druga skica je blia stvarnoj realizaciji motora i generatora:

Slika je skica rada generatora: Vodi se nalazi u magnetskom polju izmeu 2 pola, osovina turbine ga rotira i na njemu se inducira napon, da model ne bi radio u praznom hodu, na

Krajeve vodia je prikljueno troilo. Na slici je stalni magnet, u sluaju da elimo imati elektromagnet samo nacrtamo namote i oznaimo sa NI magnetski napon. Za sluaj motora umjesto troila prikljuimo izvor izmjenine struje, a nacrtano turbinu moemo gledati kao ventilator kojeg motor pogoni.

Generator: Ako stavimo vodi u zrani raspor izmeu sjevernog i junog pola stalnog ili elektro magneta i vrtimo vodi pomou turbine ili nekog drugog pogonskog stroja u vodiu e se inducirati napon.

Motor: Ako stavimo vodi u zrani raspor izmeu sjevernog i junog pola stalnog ili elektro magneta i njegove krajeve spojimo na izvor elektrine energije, pojavit e se moment na vodi u zranom rasporu i on e se zarotirati.

Moment moemo odrediti po formuli , a takoer znamo iz fizike da je moment djelovanje sile na krak sile M=kF

5.2. Potencijalni i reaktivni teret

Moment tereta razliito se ponaa kod razliitih radnih mehanizama. Najee se suprostavlja

gibanju,ali katkad i pomae gibanju. Razlikujemo dva temeljna karaktera momenta tereta :

reaktivni&potencijalni.

Reaktivni moment tereta opire se svakom kretanju i mijenja smjer vrtnje motora.

(ventilator,brusilica,vozilo na ravnoj podlozi u kretanju). Mehanika karakteristika reaktivnog

momenta tereta pojavljuje se u prvom i treem kvadrantu.

Potencijalni moment tereta zadrava smjer djelovanaj neovisno o smjeru vrtnje jer njegovo

djelovanje ovisi o potencijalnoj energiji sustava. Promjena smjera vrtnje ne mijenja smjer momenta

koji iskazuje tenju da okree elektromotorni pogon uvijek u istom smjeru. (liftovi,teretne

dizalice,transportne trake). Mehanika karakteristika potencijalnog momenta tereta pojavljuje se u

drugom i etvrtom kvadrantu.

6.ISTOSMJERNI STROJ

6.1.Osnovni dijelovi istosmjernog stroja nacrtajte skicu poprenog presjeka

dvopolnog ili etveropolnog istosmjernog motora, oznaite osnovne

konstrukcijske dijelove, te navedite njihovu ulogu.

Uzbudni namot obino se nalazi na statoru. Slui za stvaranje glavnog magnetskog polja.

Protjecan je istosmjernom strujom stalnog iznosa tako da stvara stalno magnetsko polje.

Armaturni namot obino se nalazi na rotoru. Kroz njega protjee izmjenina struja koja se

preko kolektora mehaniki ispravlja.

Kompenzacijski namot smjeta se u utore u polnim papuama polova. Postavlja se da bi se smanjio negativan utjecaj protudjelovanja indukta. Vee se u seriju s uzbudnim namotom. Pomoni polovi postavljaju se izmeu glavnih polova kako bi smanjili reakciju djelovanja armature i u neutralnoj zoni smanjili njen utjecaj.

6.2. Princip rada istosmjernog motora nacrtajte skicu poprenog prikaza

dvopolnog istosmjernog motora, napiite izraz za moment, te objasnite princip

rada motora, odnosno kako se razvija i o emu ovisi moment istosmjernog

motora.

Proputanjem istosmjerne struje kroz namote uzbude izmeu polova statora nastat e stalno

magnetsko polje. Dovoenjem struje u namote armature na rotoru na njih e djelovati sila iji

smjer emo odrediti prema pravilu lijeve ruke. Silnice mag. polja uviru u dlan, isprueni prsti

pokazuju smjer protjecanja struje kroz vodie a palac pokazuje smjer djelovanja sile. Sila pod

razliitim polovima imat e suprotan smjer a isti iznos, te spregom tih sila na kraku

udaljenosti od sredita rotora dobivamo zakretni moment. Iznos tog momenta raunamo

prema formuli:

=

2

Iz formule vidimo da je proporcionalan sa magnetskim tokom, brojem pari plova, brojem

vodia i strujom kroz njih te obrnuto proporcionalan broju paralelnih grana.

6.3. Princip rada istosmjernog generatora nacrtajte skicu poprenog prikaza

dvopolnog istosmjernog generatora, napiite izraz za inducirani napon, te

objasnite princip rada generatora, odnosno kako se razvija i o emu ovisi

inducirani napon istosmjernog generatora.

Proputanjem istosmjerne struje kroz namote uzbude izmeu polova statora nastat e stalno

magnetsko polje. Ako u tom polju postavimo rotor na kojem se nalazi svitak, te ga nekom

mehanikom energijom iz vana zarotiramo brzinom n, u svitku e se zbog sjeenja silnica

magnetskog toka inducirati napon E. Oblik tog napona odgovarat e obliku magnetske

indukcije. Ako na rotor postavimo vie svitaka u svakom e se od njih inducirati napon. Njega

preko lamela na kolektoru i etkica mehaniki ispravljamo i odvodimo iz generatora. Taj

inducirani napon na etkicama imat e iznos prema formuli:

=

60

Inducirani napon je proporcionalan broju pari polova, magnetskom toku, brzini vrtnje i broju

vodia, a obrnuto proporcionalan broju paralelnih grana.

6.4.Naini uzbude istosmjernog stroja

6.5. Primjena istosmjernih motora

6.5.1. Poredni (nezavisni) motor

U karakteristici n=f(M) razlikuju se dva krajnja sluaja,trenutak prikljuka na mreu i rad motora u

praznom hodu :

Reverziranje prikljuaka izvodi se ili zamjenom prikljuaka rotorskog ili prikljuaka uzbzdnog kruga,ali

ne oboje istovremeno. Podeavanje brzine vrtnje moe se izvesti odvojenom ili istovremenom

promjenom U,R i toka.

a) Promjenom narinutog napona U

Ako se uz R=konst. i =konst. mijenja narinuti napon,uz isti teret, mijenja se brzina motora.

b) Promjenom otpora R

Ako se uz U =konst. i =konst. mijenja otpor u rotorskom krugu dodavajui predotpore raznog iznosa, mijenja se uz isti teret i brzina motora. Nagib je to veci to je veci ukupni otpor u rotorskom krugu R = Ra + Rp. Nazivna karakteristika (bez predotpora R = Ra) ima najmanji nagib. Ona je najtvrda.Oba do sada spomenuta naina podeavanja brzine vae i za motore uzbudene permanentnim magnetima.

c) Promjenom uzbude

Ako se uz U = konst. i R = konst. mijenja uzbuda F , mijenja se uz isti teret i brzina motora. Kako se pri dimenzioniranju motora nastoji postici to veca gustoca magnetskog toka, daljnje povecanje toka ne bi puno pomoglo. Stoga se izvodi samo smanjivanje toke, a kako ta promjena vodi do znatnog

poveavnja brzine motora,izvodi se samo do najvee dozvoljene brzine utvene komutatorom.

d) Istovremenom promjenom svih parametara time se dobiva mogunost postizanja bilo koje

pogonske toke u radnom podruju motora.

6.5.1.1.Pokretanje porednog (nezavisnog) motora

Istosmjerni motor prikljuujemo na mreu napona U dok jo miruje i nema induciranog napona koji bi

drao ravnoteu mrenom naponu. U trenutku prikljuka motora na mreu narinutom naponu opire

se samo radni otpor u krugu armature i struja je nekoliko puta vea od nazivne, pa ju je potrebno

ograniiti dodavanjem otpora RP u armaturni krug. Takav otpor nazivamo pokreta ili uputnik,i on ima

nekoliko stupnjeva koji se mogu jedan po jedan iskljuivati iz strujnog kruga.

Motor se pokree u toki IAMAX i ubrzava do toke A. Porastom brzine vrtnje opadaju struja i

momenti. U toki A su struja i momenti toliko pali da postaje poeljno smanjenje predotpora. Ako se

u toki A iskljui dio predotpora dolazi se u toku B. I tako se u nekoliko stupnjeva konano doe na

nazivnu karakteristiku RA. Ukupni otpor pokretaa i njegovi pojedini stupnjevi mogu se odrediti

raunski i grafiki. Oznai li se s IAMAX struja pokretaa,a s IAMIN struja prespajanja,omjer im se moe

oznaiti s pa je IAMAX / IAMIN

6.5.1.2.Koenje porednog(nezavisnog) motora

Preduvjet za koni pogon je postojanje protumomenta kakav se npr. javlja kod sputanja tereta kod

dizala ili pri vonji vozila na padini. On mora biti vei od momenta kojeg razvija motor pa se javlja

moment usporenja.

a) Generatorsko koenje u sluaju vonje vozila primjerice na nizbrdici motor prelazi iz prvog

kvadranta u drugi i koi pogon. Po pravcu s RA naputa prvi kvadrant u toki 0 i generatorski

koi u drugom kvadrantu. Kako je >0 u stroju se inducira napon vei od narinutog E > U.

U sluaju sputanja tereta motor radi u treem i etvrtom kvadrantu i koi pogon. Ukljuenim

prikladnim otporom u rotorskom krugu motor pone djelovati. Ubrzavi preko toke -0 motor koi

stacionarno u tokama -1 , -2, -3. Brzina motora vea je od one pri praznom hodu -0. U tom

sluaju je napon induciran u motoru vei od napona mree,pa struja tee prema mrei i stroj radi kao

generator. Kako je E>U struja rotora promijeni predznak.

b) Otporsko koenje (elektrodinamiko) ova vrsta koenja nastupa kad se pri normalnoj brzini

motora armatura odspoji od mree i prespoji na otpornik RV. Pri tome uzbuda moe ostati

nepromijenjena. Motor sada radi kao generator i napaja otpornik i time posreduje u

pretvorbu kinetike energije gibanja u toplinu u otporu.

U cilju mekog koenja prvo se ukljui otpor RV s njegovim punim iznosom,a zatim se iskljuivanjem

pojedinih stupnjeva njegova vrijednost postupno smanjuje,kako bi se zadrao dovoljan moment

koenja. Nagib karakteristike pri koenju ovisi o veliini prikljuenog otpora,dok je za potpuno

zaustavljanje potrebna je dodatna mehanika konica.

c) Protustrujno koenje ovo koenje moe se izvesti na dva naina, ili samo dodavajui otpor u

armaturni strujni krug, ili prespajajui stezaljke tako da struja kroz armaturu promijeni smjer.

U ovom drugom sluaju uzbuda mu se mora odvojiti i napajati direktno iz istosmjernog

izvora.

6.5.2.Serijski motor

Za serijski motor vrijedi izraz za brzinu vrtnje : .

Karakteristika =f(I) ovisi o pripadnoj krivulji magnetiziranja. U poetku je krivulja magnetiziranja

gotovo pravocrtna pa postoji linearna ovisnost izmeu magnetskog toka i stuje optereenja.

Kod veih optereenja dolazi do magnetskog zasienja eljezne jezgre i krivulja magnetiziranja vie

nije linearna. Zbog te linearnosti oteano je analitiko odreivanje karakteristika serijskog motora, pa

se esto zanemaruje nelinearnost izmeu magnetskog toka i uzbudne struje.

Serijski motor svladava preoptereenje s manjom strujom optereenja nego to to moe nezavisno(i

poredno) uzbueni motor. Uz dvostruko preoptereenje motora struja e biti samo 2 puta vea.

Krivulja n=f(M) je pri malim optereenjima hiperbola,a pri veim postepeno prelazi u pravac.

Ove karakteristike su vrlo pogodne za primjene u pogonu vozila. Pri malim brzinama motor razvija

veliki moment,a pri velikim obratno. Pri malim optereenjima javlja se opasnost od prevelike brzine

vrtnje,to moe biti kobno za komutator. On se stoga obavezno prikljuuje na mreu optereen. Taj je

uvjet kod vozila ispunjen. Promjena smjera vrtnje izvodi se zamjernom stezaljki armature,a rijee

zamjenom stezaljki uzbudnog namota.Podeavanje brzine vrtnje moe se dobiti odvojenom ili

istovremenom promjenom U,R i .

a)Promjenom napona b) Dodavanje predotpora RP

Mijenja li se otpor R dodavanjem predotpora RP ukupni otpor se poveava a mehanike karakteristike

postaju strmije,odnosno meke.

c) Dodavanjem otpora R

Otpor R se dodaje paralelno uzbudi. Otpor se dodaje paralelno s armaturom.

antirani serijski motor ima konanu brzinu praznog hoda.

6.5.2.1. Pokretanje serijskog motora

Pokretanje motora se isto kao i promjena brzine vrtnje izvodi ili promjenom narinutog napona U ili

predotporom RP. Cilj je da se pri zaletu ogranii velika struja koju motor povlai iz mree u trenutku

prikljuenja na napon U.

Izvede li se predotpor RP s otpornicima kao na slici, proces dovoenja na eljenu brzinu vrtnje moe

se provesti u skokovima, tako da se prekapanja na manji predotpor obave pri povoljnom iznosu

momenta i struje.

Ukupni predotpor treba biti toliko velik da se dobije karakteristika 1 u slici. Motor se pokrene u toki

IMAX i ubrzava po karakteristici 1, a s porastom brzine opadaju struja i moment. U toki A struja i

moment su pali toliko da treba smanjiti predotpor. Ako se u toki A iskljui dio predotpora dolazi se u

toku B. I tako se u nekoliko stupnjeva doe konano na nazivnu karakteristiku (RP=0).

Ukupni otpor pokretaa i njegovi pojedini stupnjevi mogu se odrediti raunski i grafiki. Struje IMAX i

IMIN potrebno je utvrditi na poetku razmatranja. Svi su dijelovi predotpora jednaki.

6.5.2.2. Koenje serijskim motorom

Kod serijskog motora generatorsko koenje se ne moe ostvariti jer nije mogue vanjskim

mehanikim momentom potjerati serijsko uzbueni motor brzinom vrtnje veom od idealne brzine

vrtnje u praznom hodu.

a) Otporsko koenje (elektrodinamiko) ovo je koenje mogue ostvariti na dva naina. Prvi je slian

kao kod poredno uzbuenog motora kada se motor iskljui iz mree i prikljui otpornik RP. No tako bi

se u motoru pojavio samo remanenti magnetski tok koji e inducirati napon E,koji tjera malu struju s

tendencijom da stvori magnetski tok suprotan remanentnom,pa e se motor razmagnetizirati.

Nastanak konog momenta time je ugroen. To se moe izbjei tako da se pri prespajanju na koni

spoj zamijeni polaritet ili uzbudnog namota ili napona armature. Prespajanjem se zadri smjer struje

u uzbudnom namotu koji pojaava remanentni magnetski tok i nastaje samouzbuivanje. Kako se

istovremeno promijenio smjer struje u armaturnom namotu motor razvija i koni moment. Predotpor

tu ima trojaku funkciju : u njemu se ponitava energija koja osigurava koenje, ograniava razvitak

prevelikih struja i omoguuje da se razvije samouzbuda.

Kako s opadanjem brzine pri koenju pada i E, kod odreenog iznosa E nema vie konog momenta.

Motor primjerice pone koiti iz toke A momentom MB ili MC (ovisno o veliini dodanog otpora) i

prestaje koiti pri nekoj maloj brzini vrtnje,a zaustavlja se u toki nula. U sluaju potencijalnog

momenta tereta motor se nakon zaustavljanja pone vrtjeti u suprotnom smjeru. Kako bi se to

izbjeglo u trenutku n=0 moraju se prespojiti stezaljke ili uzbudnog ili armaturnog namota,ime

nastaje koni moment i u 4.kvadrantu.

Drugi nain koenja serijski uzbuenog motora je koenje u modificiranom konom spoju,kako je

prikazano na slici. Time postiemo bolje karakteristike i bolja svojstva koenja. U 2.kvadrantu motor

koi od toke B do 0,u 4.kvadrantu motor reverzira i ubrzava do toke 1 i ostaje u njoj raditi.

b) Protustrujno koenje

Ne izvodi se prespajanjem, nego samo dodavanjem jednog velikog predotpora. U sluaju

potencijalnog momenta tereta ukljuenjem otpora R1 motor prelazi iz toke A u toku B i odatle po

krivulji R1 do toke C gdje reverzira. Pri reaktivnom momentu tereta motor bi potpuno stao u toki C.

Da bi se postiglo koenje u 2.kvadrantu potrebno je zamijeniti stezaljke armature, pa motor iz

pogonske toke A prelazi pri reaktivnom momentu tereta preko toke D u toku E. Tu poinje koiti i

zaustavlja se u toki F. Ne iskljui li se u tom trenutku s mree,motor pone ubrzavati u suprotnom

smjeru.

6.5.3. Kompaundni motor (sloeno uzbueni)

Mehanike karakteristike ovog motora vie lie onima kod porednog ili kod serijskog motora ovisno o

tome koje uzbuda prevladava. Uzbudni namoti moraju biti tako spojeni da im se protjecanja

potpomau.

Karakteristika 1 odgovara sluaju kod kojeg protjecanje poredne uzbude znatno nadvladava

protjecanje serijske uzbude pa je karakteristika razmjerno tvrda. Kod karakteristike 3 nadvladava

serijska uzbuda nad porednom,pa motor ima mekanu karakterisiku. Raznim kombinacijama utjecaja

pojedine uzbude mogue je dobiti razliite vanjske karakteristike i svojstva motora. U podruju malih

optereenja brzina vrtnje se znatnije mijenja,a pri veim optereenjima ta je promjena blaa i

linearna. Uzrok tomu je da je pri malim optereenjima djelovanje serijskog namota izraenije,jer

motor radi u nezasienom podruju. Pri veim optereenjima nastupa meutim jae zasienje pa se

djelovanje ovog namota smanjuje.

Promjenu smjera vrtnje (reverziranje) treba izvesti s posebnom panjom. Zamjenom polariteta

prikljuka napjanja smjer vrtnje ostaje nepromijenjen jer bi se istovremeno promijenio smjer

armaturne i uzbudne struje. Za promjenu smjera vrtnje treba promijeniti smjer vrtnje samo jedne od

njih. Da se to izbjegne, reverziranje se izvodi preklopkom kojom se promijeni samo smjer armaturne

struje dok smjer struje u uzbudnim namotima ostaje nepromijenjen.

Podeavanje brzine vrtnje slino je onom kod porednog motora i izvodi se odvojenom ili

istovremenom promjenom R,U i . Promjena izvodi se samo na porednom namotu.

Pokretanje motora izvodi se ili promjenom narinutog napona ili predotporom RP u armaturnom

krugu.

6.5.3.1. Koenje kompaundnim motorom

a) Generatorsko koenje

Kod ove vrste koenja dolazi ovdje do smanjenja konog momenta zbog utjecaja serijskog namota. S

porastom brzine vrtnje iznad one u praznom hodu (0) promijeni se smjer struje u armaturi, pa

serijski namot djeluje protiv nezavisno uzbuenog. Tako nastale kone brzine su prevelike,pa se

najee prelaskom na generatorsko koenje serijski namot jednostavno iskljui.

b) Otporsko koenje (elektrodinamiko)

Pri ovom koenju,kad se otpor otspoji s mree i ukljue predotpori u armaturni krug,struja promijeni

smjer,pa serijski namot slabi magnetsko polje jer djeluje suprotno nezavisnom. To traje sve dok

motor koi uz isti smjer vrtnje koji je imao u trenutku iskljuenja. Taj primjer pokazuju krivulje 1 i 2 u

2.kvadrantu na slici. Pri koenju u 2.kvadrantu efekt koenja je obino preslab,a pri koenju u

4.kvadrantu brzine nastale koenjem su previsoke. Zato se pri ovoj vrsti koenja serijski namot obino

odspoji od armaturnog,ili se jednostavno kratko spoji. Tim se dobiju kona svojstva kakva ima

nezavisno uzbueni motor (krivulja 3 na slici).

c) Protustrujno koenje

Pri ovoj vrsti koenja mehanike karakteristike pokazuju znatnu slinost onima kod serijski uzbuenih

motora. Mogua su u naelu,kao i kod serijski uzbuenog motora, dva naina protustrujnog koenja.

Koenje se izvodi ili samo dodavajui predotpor u armaturni strujni krug, ili prespajajui stezaljke

armaturnog kruga tako da struja kroz armaturu promijeni smjer.

Prema prvoj mogunosti dodajui dovoljno veliki predotpor, nazivna mehaika karakteristika RM

prelazi na mnogo strmiju R1. Radi li motor prije koenja u toki A pri momentu tereta, prelaskom na

karakteristiku R1 on poinje koiti u toki B i zaustavlja se u toki C.

Prema drugoj mogunosti prespoje li se meusobno stezaljke armature i radi li motor prije koenja u

toki E, motor poinje koiti u toki F i nastavlja koiti do toke G. Ne iskljui li se u tom trenutku,

motor ubrzava i radi u motorskom pogonu.

6.6. Napajanje istosmjernih motora

Nekadanje industrijske mree istosmjernog napona (110V,220V,440V) gotovo su isezle. Ponegdje

se jo koriste Leonardovi i Ilgnerovi agregati kao izolirani izvori za ciljanu primjenu. Tramvajska vozila

se koriste istosmjernim kontaktnim vodom (600,720V), a druga vozila akumulatorima

(12,24,48,72,110V). U svim ostalim sluajevima do promjenjivog napona za napajanje istosmjernih

motora dolazi iz jednofazne ili trofazne mree preko elektronikih pretvaraa,a dobiveni napon je

valovit.

6.6.1. Leonardov agregat (Zastarjeli i skupi,sreemo ih u valjaonicama,dizel-elektro

lokomtive,ribarska plovila)

Leonardov agregat se u industrijskoj primjeni sastoji od tri zasebna stroja : asinkronog

motora,istosmjernog generatora i istosmjernog motora. Cilj je na izlazu iz istosmjernog generatora

dobiti promjenjiv napon kojim e se napajati istosmjerni motor. Radi najee s konstantnom

brzinom asinkronog motora, a varijabilni napon na stezaljkama generatora se dobiva promjenom

njegove uzbude po iznosu i smjeru.

Ako se u pogonu s istosmjernim motorom oekuju udarna optereenja,kao kod valjaonikih presa,

onda se koristi modificirani Leonardov agregat s dodanim zamanjakom na osovini pogonskog stroja.

On se tada naziva Ilgnerovim agregatom. Dodanom zamanom masom ublauju se udarci u mreu

koji nastaju primjerice pri preanju metalnih predmeta.

U pogonu dizel-elektrinih lokomotiva,te nekih brodova i podmornica susree se modificirani

Leonardov agregat. Prvi mu je motor dizelski,a generator kompaundni i napaja vie istosmjernih

serijski uzbuenih motora. Spoj motora je pri tome promjenjiv i ovisi o pojedinim fazama pogona.

Prednosti Leonardova agregata prema elektronikim pretvaraima : fino podeavanje brzine vrtnje i

reverziranje motora promjenom male uzbudne struje,nezavisno mjesto postavljanja, pouzdani

agregat sposoban preuzeti velika kratkotrajna optereenja.

Nedostaci Leonardova agregata : potrebna visoka investicijska sredstva,nizak stupanj

korisnosti(ekonomino tek iznad 30KW),potreban odgovarajui prostor, velika buka u radu.

6.6.2. Primjena elektronikih pretvaraa

Danas se promjenjivi istosmjerni napon dobiva iskljuivo spojevima energetske elektronike. Oni

mogu biti razliito izvedeni,a grupiraju se prema izgledu ulaznog napona. On moe biti istosmjerni ili

izmjenini(jednofazni ili trofazni).Kao osnovni upravljaki element koristi se tiristor. Radi sa strujama

proputanja do 1000A i zapornim naponima do 4000V. Za manje snage koristi se tranzistor.

Tu ucrtati zamanjak ako je

rije o Ilgnerovom

6.6.2.1. Napajanje iz istosmjernog izvora

Ovakvo se napajanje koristi primjerice u pogonu tramvaja ili podzemne eljeznice koje se opskrbljuju

iz kontaktnog voda. Isto tako i kod pogona elektroautomobila uz napajanje iz akumulatora

smjetenog u vozilu. Kao pogonski motor najee se pojavljuje istosmjerni serijsko uzbueni. Osim

beskontaktnog,a ujedno i vrlo brzog upravljanja napona a time i brzne vrtnje motora,ovim se

rjeenjem znatno tedi energija.

6.6.2.2. Napajanje iz izmjeninog izvora

Elektroniki pretvarai kojima se iz sinusnog oblika izmjeninog napona neposredno dobiva

promjenjivi istosmjerni napon upravljani su sinkrono s mreom,odnosno sinkrono s frekvencijom

mrenog napona.Oni se stoga nazivaju i mreno voeni pretvarai.

Napon dobiven preko pretvaraa je pulsirajui, valovitost ovisi o spoju pretvaraa,ali i o pojedinim

upravljivim ventilima u njemu. Elektroniki pretvara prikljuuje se izravno na mreu kada je napon

mree podudaran s naponom motora. U suprotnom valja posebnim transformatorom pretvoriti

izmjenini napon u onaj koji odgovara motoru. Najee se primjenjuju u napajanju nezavisno

uzbuenih istosmjernih motora.

a) Jednofazni prikljuak kod takvog prikljuka moe se ostvariti spoj pretvaraa za poluvalno i

punovalno napajanje. Kod poluvalnog napajanja prisutan je samo jedan tiristor,a kod punovalnog uz

dva tiristora prisutne su i dvije diode. Predspojeni transformator slui za galvansko odvajanje od

mree.

Oba spoja omoguavaju samo jednokvadrantni pogon. Kod oba se javlja velika valovitost struje, pa se

u cilju njenog smanjenja u napojnom dijelu kao i u armaturnom krugu dodaju prigunice.Uobiajeni

spojevi pretvaraa i podruja njihova rada prikazani su na iduoj slici. Prvi je poluupravljivi spoj,a

drugi punoupravljivi. Oba omoguuju pogon u samo jednom kvadrantu, no zbog ireg podruja

upravljanja brzinom vrtnje ee se primjenjuje prvi,s 4 tiristora, u tzv.dvopulsnom mosnom spoju.

Trei je punoupravljivi spoj s antiparalelno spojenim tiristorima i omoguava rad u sva 4 kvadranta.

On takoer radi dvopulsno. Oznaka dvopulsno kae koliki je broj periodikih promjena u ispravljenom

naponu za vrijeme trajanja jedne periode ulazne izmjenine struje.

b) Trofazni prikljuak trofazni usmjerivai imaju manju valovitost napona i time manje pulsiranje

struje i okretnog momenta. Obino se izvode u mosnom spoju,ali je mogu i spoj sa zajednikom

tokom. Sadri tri tiristora.

Spoj pretvaraa za poluvalno napajanje u poluupravljivom mosnom spoju izvodi se sa tri tiristora i tri

diode,a za poluvalno napajanje u punoupravljivom mosnom spoju izvodi se sa 6 tiristora.

Poluupravljivi mosni spoj je jeftiniji,ali je zato smanjena mogunost upravljanja. Najvii napon

upravljanja u punoupravljivom mostu dobije se za kut paljenja =0,a s poveanjem kuta upravljanja

srednja vrijednost napona opada.

Najiru primjenu ima punoupravljivi most sa 6 tiristora. On se naziva esteropulsni mosni spoj. Prvi

pretvara omoguuje pogon u samo jednom kvadratntu,a drugi ima antiparalelno spojene tiristore i

omoguava pogon u sva 4 kvadranta(12-pulsni).

Sloenim upravljanjem 6-pulsni mosni spoj moe proizvesti i promjenu smjera napona uz uvjet da je

armaturna struja motora ia0. U podruju kuta paljenja =0-90 stupnjeva pretvara radi u

ispravljakom,a u podruju =90-180 stupnjeva u izmjenjivakom pogonu.

Najvia srednja vrijednost ispravljenog napona javlja se pri kutu paljenja tiristora i iznosi :

Za 0 srednja vrijednost napona opada za oba spoja po izrazu = 0 cos

Za 90 nastaju negativne vrijednosti napona,to znai da je na osnovi ventilnog djelovanja tiristora

dolo do promjene smjera energije. Sada elektroniki spoj omoguava vraanje energije u mreu.

Za besprijekorni pogon ekonomski je opravdano upravljanje do kuta paljenja tiristora od =150

6.6.3. Problemi pri napajanju elektronikim pretvaraima

a) Valovitost struje izlazni napon nije isti istosmjerni i sadri izmjenine komponente,pa je valovit.

Ti harmonici se pribrajaju srednjoj vrijednosti napona.

b) Smanjenje snage motora izmjenine komponente struje u armaturi vode do povienja gubitaka u

bakru armature.

c)Mehanike oscilacije - one nastaju zbog ovih valovitosti izazivaju nemirni hod motora, jer je okretno

moment motora proporcionalan struji armature i stoga i sam valovit.

d) Vrtlone struje valovitost struje izaziva promjene u magnetskom toku stroja, pa nastaju dodatne

vrtlone struje. Izlaz je u izvedbi motora u cijelosti iz paketa limova.

Valovitost struje se da donekle smanjiti dodavanjem odgovarajue prigunice u seriju s armaturom.

Vei efekt meutim prua smanjenje valovitosti napona. Tu se nude dva rjeenja, jedno je da se

umjesto 6-pulsnog spoja tiristora ugradi 12-pulsni,a drugo da se pretvarau dodaju odgovarajue

kondenzatorske baterije koje tvore filtere za ponitavanje viih harmonika. Dodane kondenzatorske

baterije imaju funkciju kompenzatora jalove snage i tako popravljaju valovitost napona.

7. ASINKRONI STROJ

7.1.Kolutni i kavezni motor

7.1.1.Kolutni motor

RRoottoorrsskkii vviieeffaazznnii nnaammoott mmoorraa bbiittii kkrraattkkoo ssppoojjeenn ddaa bbii mmooggllee tteeii rroottoorrsskkee ssttrruujjee.. TToo zznnaaii ddaa

bbiissmmoo ppooeettkkee nnaammoottee mmooggllii ppoovveezzaattii uu jjeeddnnoo zzvvjjeezzddiittee,, aa ssvvrreettkkee uu ddrruuggoo.. VVaannjjsskkii

pprriikklljjuuccii nniissuu pprrii ttoommee ppoottrreebbnnii.. AAkkoo eelliimmoo ppoovveeaattii oottppoorr uu ssttrruujjnniimm kkrruuggoovviimmaa rroottoorraa,,

uuiinniittii eemmoo ttoo ttaakkoo ddaa eemmuu uu sseerriijjuu ssaa ssvvaakkiimm ffaazznniimm nnaammoottoomm rroottoorraa uukklljjuuiittii ppoo jjeeddaann

vvaannjjsskkii oottppoorrnniikk.. RRaaddii ttooggaa nnaa rroottoorruu ssppiijjiimmoo uu zzvvjjeezzddiittee ssaammoo ppooeettkkee nnaammoottaa,,aa nnjjiihhoovvee

ssvvrreettkkee iizzvveeddeemmoo ddoo kklliizznniihh kkoolluuttaa pprreekkoo kkoojjiihh mmooeemmoo uu sseerriijjuu ssaa ssvvaakkiimm ffaazznniimm nnaammoottoomm

uukklljjuuiittii vvaannjjsskkii oottppoorr.. TTaakkaavv mmoottoorr zzaa kkoojjii ssuu kkaarraakktteerriissttiinnii kklliizznnii kkoolluuttoovvii ii eettkkiiccee

nnaazziivvaammoo kkoolluuttnniimm mmoottoorroomm..

PPoovveeaannjjee oottppoorraa nn ppuuttaa ee ddaattii iissttii mmoommeenntt kkoodd kklliizzaannjjaa kkoojjee jjee ttaakkooeerr ppoovveeaannoo nn ppuuttaa..

DDooddaavvaannjjeemm oottppoorraa uu rroottoorrsskkii kkrruugg ssee ppoovveeaavvaa ppootteezznnii mmoommeenntt ssvvee ddoo vvrriijjeeddnnoossttii

pprreekkrreettnnoogg mmoommeennttaa MMmm,, kkoojjaa uuzz oottppoorr RR2200 nnaassttuuppaa pprrii pprreekkrreettnnoomm kklliizzaannjjuu ssmm.. eelliimmoo llii ddaa

pprreekkrreettnnii mmoommeenntt nnaassttuuppii kkoodd kklliizzaannjjaa ss==11,, vvaalljjaa ppoovveeaattii rroottoorrkkii oottppoorr ddoo vvrriijjeeddnnoossttii ::

DDooddaavvaannjjee oottppoorraa uu rroottoorrsskkee ssttuujjnnee kkrruuggoovvee ddoonniijjeelloo jjee ddvviijjee bbiittnnee pprreeddnnoossttii ::

--ppootteezznnii mmoommeenntt kkoojjiimm mmoottoorr kkrreeee mmooee ssee ppoovveeaattii

--ppootteezznnaa ssttrruujjaa kkoojjuu mmoottoorr uuzziimmaa iizz mmrreeee pprrii ppookkrreettaannjjuu mmooee ssee ssmmaannjjiittii

7.1.2.Kavezni motor

BBrroojj ffaazzaa rroottoorraa kkoodd kkaavveezznnoogg mmoottoorraa nnee mmoorraa bbiittii jjeeddnnaakk bbrroojjuu ffaazzaa ssttaattoorraa.. BBiilloo kkoojjii bbrroojj

ffaazzaa nnaa rroottoorruu,, uuzz uuvvjjeett ddaa ssuu nnaammoottaannee ssiimmeettrriinnoo,, ss jjeeddnnaakkiimm bbrroojjeemm zzaavvoojjaa ii ss iissttiimm kkuuttoomm

oodd ffaazzee ddoo ffaazzee,, ssttvvoorriitt ee uu ookkrreettnnoomm ppoolljjuu ssiimmeettrriinnii vviieeffaazznnii ssuussttaavv nnaappoonnaa ii iinndduucciirraanniihh

ssttrruujjaa,,aa ttaakkvvee ssttrruujjee ddaajjuu ookkrreettnnoo pprroottjjeeccaannjjee.. ZZaa rraazzmmaattrraannjjee jjee nnaajjjjeeddnnoossttaavvnniijjaa iizzvveeddbbaa ssvvaakkii

ffaazznnoogg nnaammoottaa kkaaoo jjeeddnnoogg ttaappaa uu uuttoorruu.. SSvvii ttaappoovvii ssuu ssppoojjeennii pprrsstteennoomm uu jjeeddnnoo zzvvjjeezzddiittee ss

jjeeddnnee ssttrraannee rroottoorraa ii iissttoo ttaakkvviimm pprrsstteennoomm ss ddrruuggee ssttrraannee rroottoorraa uu ddrruuggoo zzvvjjeezzddiittee.. SSvvaakkii ttaapp

pprrii ttoommee iinnii jjeeddnnuu ffaazzuu,,ppaa jjee uukkuuppnnii bbrroojj ffaazzaa jjeeddnnaakk bbrroojjuu uuttoorraa..

VVeelliikkaa pprreeddnnoosstt ttaakkvvaa kkaavveezznnoogg mmoottoorraa jjee uu jjeeddnnoossttaavvnnoojj iizzvveeddbbii:: nneemmaa nnaammaattaannjjaa,, ttaappoovvee

nnee ttrreebbaa iizzoolliirraattii nneeggoo ss jjeeddnnoossttaavvnnoo pprroottuurree kkrroozz uuttoorree ii zzaavvaarree zzaa pprrsstteenn..

ttaapp ssaa ssiillnniiccaammaa ::

ZZaammiisslliimmoo ttaapp ppooddiijjeelljjeenn ppoo vviissiinnii nnaa nneekkoolliikkoo sseekkcciijjaa.. SSeekkcciijjee pprrii ddnnuu uuttoorraa ssuuddjjeelluujjuu uu

uuzzbbuuddii ggoottoovvoo ssvviihh ssiillnniiccaa kkoojjee ppoopprreennoo pprroollaazzee kkrroozz uuttoorr,,aa sseekkcciijjee pprrii vvrrhhuu uuttoorraa uuzzbbuuuujjuu

ssaammoo mmaallii bbrroojj ttiihh ssiillnniiccaa.. AAkkoo ppootteeee iizzmmjjeenniinnaa ssttrruujjaa ssvvaakkaa sseekkcciijjaa iimmaa ssvvoojjuu rreeaakkttaanncciijjuu

kkoojjaa jjee ssuupprroossttaavvlljjaa pprroollaasskkuu iizzmmjjeenniinnee ssttrruujjee.. TTaa jjee rreeaakkttaanncciijjaa nnaajjvveeaa uu ddoonnjjiimm

sseekkcciijjaammaa,,aa ppaa ppoossttaajjee ssvvee mmaannjjaa pprreemmaa ggoorrnnjjiimm sseekkcciijjaammaa.. ZZbboogg ttooggaa ee tteeii vviiee ssttrruujjee ttaammoo

ggddjjee jjee rreeaakkttaanncciijjaa mmaannjjaa,,aa ttoo jjee uu ggoorrnnjjiimm sslloojjeevviimmaa.. TTuu ppoojjaavvuu nnaazziivvaammoo ppoottiisskkiivvaannjjeemm

ssttrruujjee.. PPoottiisskkiivvaannjjee ssttrruujjee uu uuttoorruu iimmaa ddvvoossttrruukkoo ddjjeelloovvaannjjee ::

-- GGuubbiiccii zzbboogg JJoouulleeoovvee ttoopplliinnee ssee ppoovveeaavvaajjuu

-- RReeaakkttaanncciijjaa ttaappaa ssee ssmmaannjjuujjee

PPoottiisskkiivvaannjjee ssttrruujjee ii eeffeekkttii ssee ppoovveeaavvaajjuu ss ffrreekkvveenncciijjoomm.. PPoottiisskkiivvaannjjee ssttrruujjee jjee uuvviijjeekk

pprriissuuttnnoo.. MMooeemmoo ggaa mmeeuuttiimm zznnaattnnoo ppoojjaaaattii aakkoo rroottoorr iizzvveeddeemmoo nnaa ooddggoovvaarraajjuuii nnaaiinn..

JJeeddnnaa jjee mmoogguunnoosstt ddaa iizzvveeddeemmoo ttoo dduubblljjee uuttoorree,, uu kkoojjiimmaa ee ppoottiisskkiivvaannjjee bbiittii mmnnooggoo jjaaee

iizzrraaeennoo.. TTaakkaavv kkaavveezz ss dduubbookkiimm uuttoorriimmaa ddaajjee zznnaattnnoo vveeii ppootteezznnii mmoommeenntt ii mmaannjjuu ppootteezznnuu

ssttrruujjuu oodd oobbiinnoogg kkaavveezzaa.. JJoo jjee iizzrraazziittiijjii eeffeekktt ppoottiisskkiivvaannjjaa kkoodd ttrraappeezznniihh uuttoorraa.. NNaajjvveeii ssee

eeffeekktt ppoossttiiee ddvvookkaavveezznniimm rroottoorroomm..

KKoodd vveeiihh mmoottoorraa,,iizzvveeddeenniihh ss kkaavveezznniimm rroottoorroomm,, mmooeemmoo ddaakkllee iisskkoorriissiittiitt ppoottiisskkiivvaannjjee ssttrruujjee

ddaa bbii ssmmoo ddoobbiillii mmaannjjuu ssttrruujjuu ii vveeii ppootteezznnii mmoommeenntt pprrii ppookkrreettaannjjuu.. TToo ssmmoo kkoodd kkoolluuttnniihh

mmoottoorraa ppoossttiizzaallii ddooddaavvaannjjeemm vvaannjjsskkiihh oottppoorraa..

MMoommeennttaa kkaarraakktteerriissttiikkaa kkaavveezznnoogg mmoottoorraa ::

aa-- DDuubbookkii uuttoorrii

bb-- TTrraappeezznnii uuttoorrii

cc-- DDvvookkaavveezznnii rroottoorr

7.2. Nacrtajte nadomjesnu shemu asinkronog motora, navedite to

predstavljaju pojedini elementi, te nacrtajte fazorski dijagram.

7.3. Nacrtajte momentnu karakteristiku asinkronog motora u cijelom rasponu,te

objasnite pojedine reime rada.

Asinkroni stroj ima tri reima rada: reim protustrujnog koenja, motorski reim i

generatorski reim.

Motorski rad:

Prikljukom trofaznog asinkronog stroja na nazivni napon, a pri zatvorenom strujnom krugu

rotorskog namota, pojavit ce se na rotoru zakretni moment. Kad rotor nije zakoen i nije

optereen, ili je optereen momentom manjim od onog stvorenog u motoru, nastaje okretanje

rotora pod djelovanjem spomenutog zakretnog momenta.

Generatorski rad:

Kad bismo asinkronom motoru u praznom hodu s pomou nekog pogonskog stroja,

mehaniki vezana na rotor asinkronog motora, poveali broj okreta do te mjere da bi broj

okreta rotora asinkronog motora odgovarao broju okreta okretnog magnetskog polja, kroz

rotorski bi namot prestala teci struja, a kroz stator bi tekla samo komponenta struje praznog

hoda asinkronog motora. Daljnjim poveanjem broja okreta s pomou pogonskog stroja, broj

okreta rotora postao bi vei od broja okreta okretnog magnetskog polja. Prvo n2>n1 klizanje bi

dobilo negativni predznak, tj. bilo bi s

7.4. Objasnite klizanje Objasnite princip rada asinkronog motora i na primjeru

etveropolnog motora koji na rotoru ima frekvenciju 40Hz, objasnite i izvedite

brzinu rotora, te to je klizanje (frekvencija mree 50Hz).

Klizanje je koeficijent koji pokazuje relativno kanjenje brzine motora za sinkronom brzinom.

=

Statorski namot prikljui se na trofaznu mreu, pri emu trofazna izmjenina struja stvori

okretno magnetsko polje koje rotira sinkronom brzinom ns. Okretno magnetsko polje presjeca

vodie statorskog i rotorskog namota, pa se induciraju naponi E1 i E2. Napon E1 dri ravnoteu

s narinutim naponom mree, a napon E2 u rotorskom namotu potjera struju I2. Zbog djelovanja

magnetskog polja na vodi protjecan strujom, nastaje sila na svaki vodi koja na kraku r

prema osi rotacije stvara okretni moment. On je proporcionalan toku i radnoj komponenti

rotorske struje. Smjer djelovanja momenta je u smjeru vrtnje okretnog polja. Brzina vrtnje

rotora uvijek je manja od sinkrone brzine vrtnje okretnog polja, dakle, rotor se uvijek okree

asinkrono. =60

= 1200 =

60

= 1500 =

= 0,2

7.5. Nacrtajte momentnu karakteristiku asinkronog motora pri skalarnoj

regulaciji, objasnite u kojem rasponu se mijenja frekvencija, a u kojem napon i

zato.

Do ns1 mijenjamo frekvenciju i napon istodobno, nakon toga poveavamo samo frekvenciju

jer je napon doao do nazivne razine i ne smijemo ga vie dizati. Poveanje frekvencije

radimo na raun smanjenja magnetskog toka. Regulacija se radi po zakonu

=

7.6.Primjena asinkronih motora

7.6.1. Mehanike karakteristike asinkronog motora

Mehanika karakteristika asinkronog motora sadri sva podruja njegova rada i moe se opisati

Klossovom formulom :

U njoj je MP prekretni moment, s klizanje, sP prekretno klizanje,a odnos izmeu otpora.Motorski

prekretni moment neto je manji od generatorskog,jer su sP i za motor pozitivni,a za generator

negativni. Veliina se kod strojeva veih snaga mie zanemariti,pa dobivamo pojednostavljenu

Klossovu formulu.Stacionarni pogon asinkroni stroj ostvaruje u podruju gdje je klizanje manje od

prekretnog klizanja,i u kojem je karakteristika slina pravcu. Za mala klizanja moemo zanemariti

lijevi dio nazivnika u Klossovoj formuli,pa ona odgovara jednadbi pravca.

Ako se asinkronom stoju zamjenom dvaju prikljuaka promjeni smjer okretnog polja, nastala

karakteristika ne pojavljuje se vie preteito u 1. I 2.kvadrantu,nego u 3. I 4. Stroj se okree u

suprotnom smjeru. Izvedene mehanike karakteristike mogu se dobiti promjenom napona i

frekvencije napajanja,te ukljuivanjem otpora u statorski ili rotorski krug.

Tehniki i ekonomski je isplativo jedino ukljuivanje

omskog otpora u rotorski krug,a izvedivo je samo kod kolutnog motora. Prekretni moment ostaje

nepromijenjen,a mijenja se prekretno klizanje. Karakteristike postaju meke,to je prikljueni otpor

vei.

7.6.2. Podeavanje brzine vrtnje asinkronog motora

Iz izraza za brzinu vrtnje asinkronog stroja : = (1 ) = 160

(1 ), moe se zakljuiti koji

su postupci podeavanja brzine vrtnje : 1.promjenom broja pari polova postie se ili

odvojenim namotima za svaki broj pari polova,ili sloenom izvedbom namota ijim se

prespajanjem dobiva razliiti broj pari polova 2. Promjenom klizanja s postie se ili

smanjenjem prikljunog napona, ili ukljuivanjem dodatnog otpora u rotorski krug kod

kolutnog stroja 3. Promjenom frekvencije napajanja postie se primjenom pretvaraa

napona i frekvencije izvedenih pomou razliitih elektronikih spojeva.

a) Promjenom broja pari polova ovdje se brzina vrtnje podeava u grubim skokovima koji

odgovaraju brojevima pari polova p. To je povoljni samo za kavezne motore,jer njihov rotor

nije vezan za vrsti broj pari polova. U osnovi su mogua dva naina prespajanja polova,

ugradnjom vie odvojenih statorskih namota razliitih p, ili prespajanjem grupe svitaka samo

jednog statorskog namota. Kod prespajanja grupe svitaka najrairenija je primjena

tzv.Dahlanderovog spoja. Prespajanje se izvodi vie polnom sklopkom.

U odnosu na spoj sa samo jednim brojem pari polova,polnopreklopivi motori su skuplji i

tei,a korisnost i faktor snage im je loiji. Prednost je to to se snaga i moment za odreenu

brzinu vrtnje odreuju nezavisno.Najee se izvedbe sa dvije brzine vrtnje. Koriste se kod :

alatnih strojeva,dizalicama,pogonima crpki i ventilatora.

b) Promjenom otpora rotora ovaj se nain upravljanja brzine vrtnje izvodi samo kod

kolutnih motora. Statorski namot se prikljuuje na napon stalnog iznosa i frekvencije,a brzina

vrtnje upravlja promjenom otpora u rotorskom krugu. Finoa upravljanja brzine ovisi o

stupnjevanju otpora i optereenju. Teoretski je mogue koristiti omski i induktivni otpor,no

povoljnije je odabrati omski otpor,jer se ukupni gubici raspodjeljuju na namot i dodatni

otpornik,pa se rotorski namot zagrijava manje.

Karakteristike su meke ako je u rotorski krug ukljuen vei otpor. Ukupni gubici u namotu rotorskog

kruga razmjerni su klizanju,a ine ih gubici u rotorskom namotu,i gubici u ukljuenom otporu. Ovaj se

nain upravljanja koristi pri konstantnom momentu tereta kod kolutnih motora manjih snaga,i kod

kratkotrajnih upravljanja brzinama vrtnje. Zbog povienih gubitaka ee se koristi pri pokretanju

motora.

c) Promjenom frekvencije i visine napona promjena frekvencije uz konstantni iznos napona

mijenjala bi magnetski tok s loim posljedicama. Da bi se dobile povoljne mehanike karakteristike

motora,treba odrati magnetski tok priblino konstantnim, to znai da treba uz frekvenciju mijenjati

i iznos napona. To se potie frekvencijsko-naponskim pretvaraima.

7.6.3. Frekvencijsko-naponski pretvarai

Razlikuju se dva osnovna naina pretvorbe frekvencije i napona : -izravna pretvorba frekvencije

bez istosmjernog meukruga(ciklopretvara,matrini pretvara) -neiztavna pretvorba frekvencije s

istosmjernim meukrugom.

7.6.3.1.Pretvarai s istosmjernim meukrugom

Radi tako da se u njegovom prvom dijelu mreni napon ispravlja na istosmjerni,koji se zatim u

drugom dijelu pretvara u novi trofazni s novom frekvencijom i drugim iznosom amplitude. Sastoji se

iz tri cjeline: - na mrenoj, ulaznoj strani je ispravlja koji moe biti upravljiv(tiristorski ili

tranzistorski) ili neupravljiv (diodni)

-na njega se nastavlja istosmjerni meukrug kojeg ine kondenzator i zavojnica tvorei niskopropusni

filter. - na izlaznoj,motorskoj strani je izmjenjiva.

Ako meukrug sadri veliki kondenzator i malu zavojnicu,pa se ponaa kao naponski izvor,cjelokupni

pretvara se naziva naponski. Upravljiva veliina je napon na motoru,a struja motora se prilagoava

njegovom optereenju. Kod neupravljivog ispravljaa napon na meukurugu je konstantan,a kod

upravljvog promjenjiv. Kod upravljivog se u izmjenjivau podeavaju napon i frekvencija,a kod

neupravljivog se u izmjenjivau podeava samo frekvencija.

Ako meukrug sadri veliku zavojnicu i mali kondenzator,pretvara se naziva strujnim i ima karakter

strujnog izvora. Upravljiva veliina je struja,a napon se prilagoava optereenju motora. Frekvencija

se podeava u ulaznom izmjenjivau.

Istosmjerni meukrug je izveden tako da daje jalovu snagu potrebnu za izgradnju rotacijskog

magnetskog polja motora.Istosmjerna komponenta valovite struje u meukrugu daje motoru radnu,a

izmjenina potrebnu jalovu snagu. Istosmjerni meukrug sadri filterske spojeve za priguivanje viih

harmonikih lanova istosmjenog napona na ulazu u teretom voeni pretvara. Ako je napon

meukruga stalan,amplitudu i frekvenciju izlaznog napona odreuje teretom voeni pretvara,a ako

je promjenjivog iznosa tada se na amplitudu utjee u mrenom,a na frekvenciju u teretnom

pretvarau.

Kod tipine izvedbe frekvencijsko-naponskog pretvaraa ulazni ispravlja i izlazni izmjenjiva su u B6

spoju. U tom sluaju najvie napon koji se moe pojaviti na meukrugu, ovisi o linijskom naponu

mree U12 po izrazu : Napon po fazi motora :

Takav pretvara moe raditi u 1. I 3. Kvadrantu uz uvjet da se na izlazu izmjenjivaa moe promijeniti

redoslijed faza. Rad u sva etiri kvadranta je mogu onda,ako se ulaznom ispravljau doda jedan

izmjenjiva koji radi anitparalelno s ispravljaem tako da energiju vraa u mreu. Dodatni izmjenjiva

poskupljuje cjelokupni pretvara,ali omoguava koenje s motorom. U konom pogonu sa strujnim

pretvaraem mijenja se napon u mreukrugu,a ulazni ispravlja pone raditi u izmjenjivakom

pogonu i tako vraa energiju u mreu.

Koenje je mogue i bez dodatnog izmjenjivaa ako se u meukrug prikljui otpornik za koenje

preko jedne brze poluvodike sklopke (opera). Ovo je znatno jeftinije od prethodnog rjeenja.

Pri koenju e struja tei prema kondenzatoru i poeti ga nabijati. Kada napon na kondenzatoru

dosegne odreeni iznos,proradi brza sklopka i ukljuuje otpornik za koenje. Energija koenja

pretvara se u njemu u toplinu. Kad napon na kondenzatoru padne ispod odreenog iznosa,koni

otpor se iskljuuje.

7.6.3.2.Direktni pretvara

Pri izravnoj pretvorbi frekvencije napon frekvencije f1 jednofazne ili trofazne primarne mree

pretvara se u napon frekvencije f2 sekundarne jednofazne ili trofazne mree. Direktni pretvara

sastoji se od tri tiristorske grupe, a svaka od njih napaja jednu fazu motora. Svaka faza motora napaja

se iz sve tri ulazne faze preko sloeno izvedenog trofaznog transformatora. Antiparalelno spojeni

tiristori u svakoj fazi sekundara transformatora omoguuju dvosmjerno voenje struje,pa direktni

pretvara omoguuje rad u sva etiri kvadranta. Izostanak reaktivnih elemenata za pohranu energije

(kondenzator,prigunica) daje pretvarau s izravnom pretvorbom,osobito kod pogona velikih snaga,

znaajnu prednost.

7.6.4.Pokretanje asinkronog motora

Asinkroni motori nisu toliko osjetljivi na kratkotrajna strujna preoptereenja kao istosmjerni motori.

Kod izravnog prikljuka na napon relativna struja pokretanja asinkronih motora takoer je velika,ali

manja nego kod istosmjernih. Pri pokretanju izmjeninih strojeva u veoj je mjeri istaknut problem

poteznog momenta. U cilju smanjenja struje pokretanja primjenjuju se razni postupci ovisno o tome

da li se radi o kaveznom ili o kolutnom motoru.

Kod kaveznih motora uobiajeni su sljedei postupci : -direktno pokretanje -pokretanje preklopkom

zvijezda trokut -elektronikim pokretaem -izvedbom rotora s potiskivanjem struje

Kod kolutnih motora uobiajeni su samo : -elektronikim pokretaem -ukljuenjem dodatnog otpora

u rotorski krug.

Kod kaveznog motora postupak pokretanja izvodi se preteito preko statorskog kruga,a kod kolutnog

preko rotorskog.

a)Direktno pokretanje kod direktnog uklapanja na puni pogonski napon u trenutku uklapanja

potekne etvrtostruko do osmerostruko vea struja od nazivne. Ovo strujno optereenje moe

izazvati nagli pad napona u mrei,pa se preporua da se koristi za motore do 5kW. Meutim,ako se

motor prikljuuje na krutu mreu ili ako se napaja iz vlastitog izvora,doputa se izravno ukljuivanje

motora sa stotinama kW i vie.

b) Preklopkom zvijezda-trokut motor se prikljuuje u spoju zvijezda,da bi se zatim nakon uspjenog

zaleta prespojio u trokut. Na taj se nain postupno poveava napon po fazi statorskog namota. Pri

tome vai :

Ovaj nain pokretanja povezan je s dvije vrste

potekoa. Prva je da se moe primjeniti samo kod motora iji je pogonski spoj statorskog namota

trokut. A druga da je potrebno poznavati karakteristiku radnog stroja iji moment tereta Mt u

trenutku pokretanja mora biti manji od momenta kojeg razvija motor. Ovakav nain pokretanja

koristimo kod neoptreenih ili slabo optereenih motora tijekom zaleta,pri emu ne nastaje znaajniji

udarac struje ili veliki mehaniki trzaj.

c)Elektronikim pokretaem u naelu se koristi isti elektroniki pretvara koji se primjenjuje za

podeavanje brzine vrtnje motora. Samo to mora biti dimenzioniran za struju pokretanja. Tim se

pretvaraem napon motora podie od neke poetne vrijednosti unutar zadanog vremena sve do

nazivnog napona. Poetni napon se odabere tako da se struja pokretanja zadri u doputenim

granicama.

d) Izvedbom rotora s potiskivanjem struje konstrukcijskim zahvatima u izvedbi kaveza mogu se

postii visoki momenti pokretanja motora uz istovremeno smanjenje struje pokretanja. Struja rotora

se potisne na jednu vrlo malu povirinu presjeka vodia i ona na toj maloj povrini nailazi na vrlo

veliki otpor i time postaje manja. Smanjenje struje u rotoru ima za posljedicu smanjenje struje u

statoru,pa ovisno o izvedbi presjeka struja pokretanja dosegne etverostruku do peterostruku

vrijednost nazivne struje,a moment pokretanja povea se na oko 1.5-2.5 nazivnog.

e)Dodatnim otporom u rotorskom krugu- ovaj postupak nije pogodan samo za podeavanje brzine

vrtnje,nego i za pokretanje motora. Takvo pokretanje kolutnog motora moemo poistovjetiti s

pokretanjem istosmjernog nezavisno uzbuenog motora s predotporom u armaturnom krugu.Dva su

mogua postupka pokretanja asinkronog kolutnog motora. Prvi sluaj je kada nastojimo da moment

motora za vrijeme pokretanja odgovara nazivnom,a drugi sluaj je kada nastojimo da moment

motora odgovara prekretnom. Prvi sluaj se koristi za pokretanje pogona s nazivnim teretom,a drugi

za pokretanje pogona s veim zamanim masama.

7.6.5. Koenje asinkronim motorom

a)Generatorsko koenje ovakvo koenje s vraanjem energije u mreu postie se samo pri brzinama

veim od sinkrone.Imamo dva tipina primjera ove vrste koenja.

1.Koenje kod kolutnog motora pri sputanju tereta potencijalnom momentom Mt.Motor se

prikljuuje u toki A na slici. Teret se tada ubrzava zajednikim djelovanjem momenta motora M i

momenta tereta Mt do radne toke -3 odnosno -2 ili -1 ovisno o iznosu otpora u rotorskom krugu.

2.Koenje kod polnopreklopivog motora neovisno o vrsti tereta Mt javlja se pri prijelazu s vee brzine

na manju. Npr. iz radne toke A s brzinom 1 prelaskom na drugi broj pari polova u toki B

motorpone koiti i koi sve dok ne dosegne brzinu 2 u toki C.

Iako za vrijeme generatorskog koenja stroj pretvara mehaniku energiju u elektrinu, energiju

potrebnu za uzbudu mora ipak uzimati iz mree.

b)Protustrujno koenje- pri brzini vrtnje s klizanjem s1 motor se nalazi u protustrujnom konom

pogonu.

1. Pri reaktivnom teretu i radu u toki A na slici, zamijenom dvaju faza u prikljuku motora na mreu

motor prelazi u toki B i koi do toke C. U rotorskom krugu mu je u tom trenutku dodan otpor RII.

Ako se motor tad ne iskljui s mree, on reverzira i ubrzava do toke D.

2. Pri potencijalnom teretu i radu u toki A motor bi proao sve toke u 3.kvadrantu i zavio bi u

4.kvadrantu koei nadisinkronom brzinom. U ovom sluaju bolje je rijeenje u koenju uz dodavanje

velikog predotpora u rotorski krug od protustrujnog koenja. Pogon u tom sluaju koi po

karakteristici RIII do toke G, gdje mijenja smjer i ubrzava do toke H i tu poinje sputati teret

konstantnom brzinom. U sluaju reaktivnog tereta motor bi se zaustavio u toki G.

c)Elektodinamiko koenje umjesto dodavanja otpora u rotorski krug ovo se koenje moe izvesti i

dodavanjem kondenzatora u statorski krug motora odspojenog od mree. Na taj mu se nain dodaje

uzbuda koja u vrijeme koenja na neko odreeno vrijeme odrava magnetski tok u stroju i nastavlja s

indukcijskim procesom. Kondenzatori moraju biti odabrani u skladu s induktivitetom u staroskom

krugu stroja.Dobiva se time samouzbzudni asinkroni generator. No to se rjeenje rijetko izvodi zbog

visoke cijene kondenzatora i zbog malog konog momenta pri niim brzinima.

ee je elektrodinamiko koenje s nezavisnom uzbudom. Motor se iskljui s mree i na njegov se

statorski namot narine istosmjerni napon,tako da motor u naelu radi kao sinkroni

generator.Statorski je namot u takvom spoju uzbudni i on u rotorskom namotu inducira izmjenini

napon. Kako bi se razvio dovoljan koni efekt,istosmjerna struja u statoru mora uspostaviti veliko

protjecanje i magnetski tok kakve bi stvorila izmjenina struja u simetrinom spoju. Veliina konog

momenta moe se podeavati dodavanjem optora u rotorski krug kod kolutnog motora.

8. SINKRONI MOTOR

8.1.Objasnite princip rada sinkronog motora, momentnu karakteristiku, reime

rada, kako koristiti sinkroni stroj kao kompezator jalove energije.

U motorskom nainu rada, armaturnim namotom na statoru tee viefazna izmjenina struja, najee trofazna. Prolaskom kroz namote na statoru, izmjenina struja stvara okretno magnetsko polje unutar njega. Na rotoru uzbudni namot ili permanentni magneti stvaraju

statiko magnetsko polje, koje se zbog prisutnosti okretnog polja poinje vrtiti za njim, i pritom za sobom vue rotor. U normalnom pogonu, dok se rotor vrti za okretnim magnetskim poljem jednakom brzinom, motor je u sinkronizmu.

Brzina vrtnje ovisi o frekvenciji mree na koju je motor prikljuen, te o broju polova motora:

,

pri emu je n brzine vrtnje (u okretajima u minuti), f frekvencije mree, a p broj pari polova motora (2 pola = 1 par polova). Kako je broj p prirodan broj, brzine vrtnje sinkronog stroja pri

odreenoj frekvenciji poprimaju fiksne vrijednosti u ovisnosti o broju polova motora. Tako se dvopolni sinkroni stroj prikljuen na mreu od 50 Hz vrti brzinom od 3000 okretaja u minuti, etveropolni 1500 okr/min, itd. Nije neuobiajeno da sinkroni stroj ima i 30, pa i vie polova, zbog ega se sporo vrti. Takvi strojevi najee nalaze primjenu u hidroelektranama.

Jalovu snagu motora mogue je mijenjati neovisno o djelatnoj snazi; to se postie promjenom uzbudne struje. Preuzbuen stroj je induktivnog karaktera, a poduzbuen kapacitivnog, ovisno o potrebama u odreenim pogonima se prikljuuju kompenzatori da bi kompenzirali jalovu energiju u mrei.

8.2. Objasnite princip rada sinkronog generatora, navedite vrste namota u

generatoru i njihovu ulogu.

Rotor je spojen na zajedniku osovinu s izvorom mehanikog rada, primjerice turbinom ili motorom s unutarnjim izgaranjem. Kako se on vrti, s njim se vrti i njegovo magnetsko polje,

kojeg generira uzbudni namot (prikljuen na istosmjerni izvor). Gledano sa statora, to polje je okretno. Zbog toga se na statoru inducira napon koji slijedi polje rotora, a posljedino i struja. Frekvencija struje je odreena brzinom vrtnje rotora, odnosno izvora mehanikog rada, te brojem polova sinkronog stroja.

Uzbudni namot namot na rotoru koji slui za stvaranje magnetskog polja, prikljuuje se na istosmjerni izvor.

Armaturni namot namot u kojem se inducira napon, njegovi krajevi su izvedeni na prikljunu kutiju gdje se spaja troilo. Prigueni namot ugrauje se kod izvedbe s istaknutim polovima, slui za smanjivanje

gubitaka.

8.3. Objasnite postupak sinkronizacije sinkronog generatora na krutu mreu, te

objasnite pojam ispad iz sinkronizma. Kako se regulira rad generatora kod

promjene optereenja. Koja je uloga uzbude, a koja pogonskog stroja.

PPrriissiillnnaa ssiinnhhrroonniizzaacciijjaa ssee vvrrii pprrii ssnniieennoomm nnaappoonnuu rraaddii ssmmaannjjeennjjaa uuddaarrccaa ssttrruujjee uu ttrreennuuttkkuu

pprriikklljjuueennjjaa nnaa mmrreeuu.. UU ttoomm sslluuaajjuu sseeppooggoonnsskkiimm ssttrroojjeemm kkoojjii ssee nnaappaajjaa pprreekkoo aaggrreeggaattaa --

aassiinnhhrroonnii mmoottoorr ii ddvvaa iissttoossmmjjeerrnnaa ggeenneerraattoorraa --uuppuussttii ssiinnhhrroonnii ggeenneerraattoorr ddoo ssiinnhhrroonnee bbrrzziinnee

vvrrttnnjjee nn==nnss.. TTaaddaa ssee uukklljjuuii uuzzbbuuddaa ssiinnhhrroonnoogg ggeenneerraattoorraa ii pprroovvjjeerrii rreeddoosslliijjeedd ffaazzaa ((ssiinnhhrroonnoogg

ggeenneerraattoorraa ii mmrreeee)) ppoommoouu mmaalloogg aassiinnhhrroonnoogg mmoottoorraa.. UUzzbbuuddaa ssiinnhhrroonnoogg ssttrroojjaa ssee ppooddeessii nnaa

nnuulluu.. NNaakkoonn ttooggaa,, ii uukkoolliikkoo jjee ssmmjjeerr vvrrttnnjjee mmaallooggaassiinnhhrroonnoogg mmoottoorraa iiddeennttiiaann ss oobbjjee ssttrraannee

sskkllooppkkee kkoojjaa ssee nnaallaazzii uu aarrmmaattuurrnnoomm kkrruugguu ssiinnhhrroonnoogg ggeenneerraattoorraa,, zzaattvvaarraa ssee sskkllooppkkaa,, iimmee jjee

ssiinnhhrroonnii ggeenneerraattoorr pprriikklljjuueenn nnaa mmrreeuu pprreekkoorreegguullaacciioonnoogg ttrraannssffoorrmmaattoorraa.. RReegguullaacciioonniimm

ttrraannssffoorrmmaattoorroomm uu aarrmmaattuurrnnoomm kkrruugguu ssiinnhhrroonnoogg ggeenneerraattoorraa ppoosstteeppeennoo ssee ppooddiiee nnaappoonn ddoo

ooddrreeeennee vvrriijjeeddnnoossttii,, aa zzaattiimm ssee ppooddiizzaannjjeemm uuzzbbuuddee ssiinnhhrroonnoogg ggeenneerraattoorraa ppookkuuaa iizzvvrriittii

ssiinnhhrroonniizzaacciijjaa.. UUkkoolliikkoo nnee ddooddjjee ddoo ssiinnhhrroonniizzaacciijjee ttoo zznnaaii ddaa jjee ssnniieennii nnaappoonn iippaakk pprreenniizzaakk

ttee ggaa jjee ppoottrreebbnnoo ppoovveeaattii..

Ispad iz sinkronizma je nepravilan rad sinkronog generatora gdje brzina vrtnje vie nije sinkrona.

Zahtijeva li radni mehanizam veu snagu, automatski e sinkroni motor iz mree povui veu djelatnu snagu poveanjem kuta optereenja. Uloga pogonskog stroja je osigurati sinkronu brzinu, a uzbude odravati magnetsko polje da bi stroj radio u sinkronizmu.

8.4. Primjena sinkronih motora

8.4.1.Mehanika karakteristika sinkronog motora

Sinkroni motor ima konstantu brzinu vrtnje neovisno o teretu, pa je njegova mehanika karakteristika

pravac. Brzinu vrtnje odreuje broj pari polova i mrena frekvencija,a ne moment tereta. Kad mu

moment premai granini iznos motor ispada iz sinkronizma. Na optereenje motor reagira samo

promjenom kuta zakreta izmeu okretnog polja statora i samog rotora . to je vee optereenje vei

je i taj kut. Za motor s neizraenim polovima moe se pisati : = sin .

Slino vrijedi i za motor s izraenim polovima. Dio momenta odgovara onom kod motora s

neizraenim polovima(sinkroni moment na slici),a dio se javlja kao posljedica geometrijske

konfiguracije zranog raspora(reluktantni moment na slici). Njihova rezultanta neto malo odstupa

od mehanike karakteristike motora s neizraenim polovima,a granica stabilnosti se postie kod kuta

neto manjeg od 90 stupnjeva. Smanjenjem narinutog napona opada MMAX,a krivulje postaju nie.

Prednosti sinkronog motora : -sinkroni motor troi manje jalove snage od asinkronog,jer se kod

njega rotorske veliine ne induciraju magnetskim poljem statora. faktor snage cos kod njega

jednako je povoljan za sva optereenja i nije ovisan o optereenju

8.4.2. Podeavanje brzine vrtnje

Brzina vrtnje se moe mijenjati ili promjenom pari polova ili frekvencije.Podeavanje promjenom pari

polova se ne koristi,jer je nepraktina istovremena promjena broja pari polova na statoru i rotoru.

Podeavanje promjenom frekvencije odgovara onome kod asinkronog motora i mogua je primjena

istih metoda susretanih kod asinkronih motora. I ovdje bi se kao i kod asinkronih motora napon mora

mijenjati razmjerno frekvenciji.

Izvrstan se pokazao pretvara s istosmjernim meukrugom struje,a sastoje se od ulaznog mreno

voenog ispravljaa i od izlaznog teretom voenog izmjenjivaa. Jalovu snagu potrebnu za

komutiranje izmjenjiva uzima od naduzbuenog sinkronog stroja. Struja mora prethoditi naponu.

Sklop sastavljen od mreom voenog ispravljaa, teretom voenog izmjenjivaa i sinkronog stroja

naziva se usmjerivaki motor.

8.4.3.Pokretanje motora

Sinkroni motor se nemoe sam pokrenuti iz stanja mirovanja, niti se sam moe dovesti do sinkrone

brzine vrtnje u kojoj treba pogoniti radni mehanizam. Stoga su razvijeni slijedei postupci :

-asinkroni zalet samoga motora -z