BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I BRODSKA ELEKTROTEHNIKA I ELEKTRONIKA

ZABILJEKE S PREDAVANJA

Napomena: kompletno gradivo je u Napomena: kompletno gradivo je u literaturi, ovo su samo bitne natuknice

TROFAZNI SUSTAV

Potreba za izmjeninim strujama proistjee iz distribucijeelektrine energije, jer s udaljenou rastu i gubici naelektrine energije, jer s udaljenou rastu i gubici naprijenosnim vodovima elektroenergetskog sustava. Vodiprua otpor struji koja protjee kroz njega. Da bi se ti gubicismanjili koristi se vremenski promjenljivo magnetsko poljekoje omoguava transformaciju elektrinog napona.Transformacijom na visoki elektrini napon, od npr. 400 [kV],smanjuju se gubici u vodovima, jer se razmjerno smanjujejakost elektrine struje. Najjednostavniji je sustav s jednomjakost elektrine struje. Najjednostavniji je sustav s jednomfazom. Spajanjem dva jednofazna sustava, moe se dobitidvofazni sustav, s tri trofazni, itd. Ako se svi povratni vodiisvih faza spoje, nastaje viefazni sustav, za to je na ideju prvidoao Nikola Tesla.

TROFAZNI SUSTAVAko sekratko spoji

Zvijezda-zvijezda spoj s nul-vodiem

Tri jednofazna sustava nastanak trofaznog

Spoj izvora u zvijezdu

Zvijezda-zvijezda spoj bez nul-vodia

Zvijezda-zvijezda spoj s nul-vodiem

Spoj izvora u trokut

TROFAZNI SUSTAVI

380/220 V

TROFAZNI SUSTAVI

TROFAZNI SUSTAVI

Glavne prednosti trofaznog sustava nad jednofaznimsu:su:

omoguavanje ekonominijeg prijenosa elektrineenergije, s manjim gubicima i utedom materijala zavodove;

generira se rotacijsko magnetsko polje, na kojem setemelji rad veine rotacijskih strojeva;

trenutna snaga simetrinog trofaznog troila je trenutna snaga simetrinog trofaznog troila jekonstantna bez obzira na vrstu spoja;

trofazni ureaji su robustni i ekonomini.

SIMETRINO TROILO

U praksi se simetrina troila rjee susreu i u pravilu sutrofazna. Meutim, mnogi kuanski aparati (fen, mikrovalnatrofazna. Meutim, mnogi kuanski aparati (fen, mikrovalnapenica, pegla, mikser, televizor, kompjutor, video, linija itd.)prikljuuju se na jednu fazu te nastaje nesimetrinooptereenje mree. Moe se rei da je simetrino troilo onokoje u svakoj grani ima jednako optereenje:

ZZZZ === 321 ZZZZ === 321

cos3cos3

3cos33 ==== LLLLffuk IUIUIUPP

OKRETNO MAGNETSKO POLJE

Trofazna struja protjeui kroz namote trofaznog motora stvara magnetski tok koji rotira jednolikom brzinom.

OKRETNO MAGNETSKO POLJE

Ako se tri namotaja prostorno razmaknu, svaki e od namotajastvarati svoje magnetsko polje, to znai da u svakoj tokiprostora postoji rezultantno magnetsko polje dobivenoprostora postoji rezultantno magnetsko polje dobivenovektorskim zbrajanjem polja pojedinih namotaja.

Os rezultantnog polja pomie se du namotaja tako da se uvijeknalazi iznad onog faznog namotaja u kojem je strujamaksimalna. Kako su namotaji postavljeni u cilindrinupovrinu rezultantno se polje okree, pa se naziva okretnim ilirotacijskim magnetskim poljem. Dakle, s pomou trofaznestruje dobiva se u namotajima koji miruju magnetski tok kojistruje dobiva se u namotajima koji miruju magnetski tok kojirotira. Promjena smjera okretnog polja postie se promjenomredosljeda faza trofaznog sustava. Okretno magnetsko polje jetemelj rada elektrinih strojeva.

SINKRONI I ASIKRONI STROJEVI S OBZIROM NA

OKRETNO MAGNETSKO POLJEPromjena smjera okretnog polja postie se promjenom redosljeda faza trofaznog

sustava. Rad elektrinih strojeva temelji se na okretnom magnetskom polju.Dva su naina na koji se okretno magnetsko polje moe upotrijebiti zapokretanje rotora. Prvi je da se rotor izvede kao magnet (permanentni rjee ilielektromagnet ee). Kod veih motora na rotor se dovodi istosmjerna strujapreko kliznih koluta i namoti rotora postaju elektromagnet. Da bi okretno poljestalno vuklo magnet za sobom, tj. da bi se rotor okretao zajedno s rotacijskimpoljem, treba mu dati onu brzinu koju ima polje. Drugim rijeima, njegovustalno vuklo magnet za sobom, tj. da bi se rotor okretao zajedno s rotacijskimpoljem, treba mu dati onu brzinu koju ima polje. Drugim rijeima, njegovuvrtnju treba sinkronizirati (iz grkog, istovremen) s vrtnjom magnetskog toka.Odatle naziv sinkroni motor (openitije stroj motor ili generator). Ti motori nepolaze sami iz stanja mirovanja to pretstavlja glavnu manu. Prednost im je utome to im se brzina vrtnje ne mjenja s optereenjem, jer je vrsto vezana zabrzinu vrtnje okretnog polja.

Drugi nain je da se rotor izradi s namotom u obliku kaveza, npr. bakrenih tapovavodia koji se umeu u utore eljeznog rotora. Okretno magnetsko poljeinducira u namotu kaveza struju. Kako magnetski tok djeluje silom na vodikojim protjee struja, rotor se okree, slijedei pri tome vrtnju toka. Kako serotor moe pokrenuti iz poloaja mirovanja, vrtei se sve bre i bre, no nikadne moe postii broj okretaja toka. U tom sluaju magnetske silnice ne bi sjeklevodie rotora i u njima ne bi bilo inducirane struje, pa ni sile koja bi rotorpokretala. Broj okretaja rotora u takvih motora nije sinkron s magnetskimvodie rotora i u njima ne bi bilo inducirane struje, pa ni sile koja bi rotorpokretala. Broj okretaja rotora u takvih motora nije sinkron s magnetskimtokom i odatle im naziv asinkroni motori (strojevi).

TROFAZNI SINKRONI GENERATORTrofazni sinkroni generator na statoru ima trofazni namot s p pari magnetskih

polova rasporeenih simetrino u utorima na obodu rotora. Okretnomagnetsko polje sijee vodie namota i inducira napon e. Rotor se okree,jer ga pokree pogonski stroj. Magneti rotora su, u biti, elektromagneti i kodsinkronog generatora se uzbuuju istosmjernom strujom. Poto se rotorokree za stator e nastalo polje izgledati kao promjenjivo te e se induciratiokree za stator e nastalo polje izgledati kao promjenjivo te e se induciratiizmjenina sinusoidalna veliina. Struja na rotor dolazi preko koluta i etkicas izvora istosmjerne struje. Izvor moe biti akumulator (rijetko zbogodravanja), generator istosmjerne struje (tzv. dinamo) ili se ispravlja strujas izlaznih stezaljki statora. Optereenje alternatora se mijenja, pa se, zbogodravanja stalnog napona, mijenja struja uzbude. Tromost u tom procesuizaziva oscilacije napona.

pf

nS = 60

Sinkrona brzina vrtnje:

Asinkroni izmjenini motorNa brodovima je veina troila asinkroni trofazni motor, jer su najjednostavniji i pogonskinajsigurniji. Zovu se i indukcijskim, jer se energija iz statora prenosi elektormagnetskogindukcijom. Postoji nekoliko izvedbi asinkronog motora. Jedan od njih je s kaveznim(kratkospojnim) rotorom, a drugi s kolutnim (faznim) rotorom. Stator je slian statorusinkronog generatora. Motorima s kolutnim rotorom fazni namot i rotora i statora imajujednak broj polova. Krajevi namota spojeni su u zvijezdu, dok su poeci izvedeni na trikoluta koji su na osovini. Po kolutima klize etkice koje vode struju na trofazni otpornik.Njegova uloga je postupno poveanje struje rotora, a time i statora. Nakon zavrenogkoluta koji su na osovini. Po kolutima klize etkice koje vode struju na trofazni otpornik.Njegova uloga je postupno poveanje struje rotora, a time i statora. Nakon zavrenogupuivanja otporniku otpor pada na nulu.Kada se stator asinkronog motora prikljui na napon mree, namotima potee struja kojastvara okretno magnetsko polje. Ono uzrokuje indukciju napona na rotoru. Kada bi motorbio zakoen, dogaala bi se transformacija te bi motor funkcionirao kao transformator, pa seesto ovi motori nazivaju i indukcijskim motorima. Svi su tapovi meusobno spojeni, painducirani napon uzrokuje protok struje. Po pravilu lijeve ruke, Biot-Savartova mehanikasila pokuava zakrenuti rotor u smjeru vrtnje okretnog magnetskog polja. I okretno polje elizakrenuti rotor. Da bi okretno polje induciralo napone u vodiima rotora, mora biti nekarelativna brzina izmeu okretnog polja i rotora. U sinkronom stroju su ove brzine jednake,ali u asinkronom bi pri sinkronoj brzini motor bio nesposoban za pretvorbu energije.Svojstvo asinkronog stroja da mu brzina mora biti razliita od sinkrone dalo je ima ovojali u asinkronom bi pri sinkronoj brzini motor bio nesposoban za pretvorbu energije.Svojstvo asinkronog stroja da mu brzina mora biti razliita od sinkrone dalo je ima ovojvrsti strojeva.Zaostajanje rotora za okretanjem magnetskog polja statora zove se klizanje:

S

S

n

nns

=

ASINKRONI MOTOR

MMm Momentna karakteristika trofaznog

asinkronog motora pokazuje ovisnost

n

MPn=0 n=ns

MMm

Mn

Motor Konica

asinkronog motora pokazuje ovisnostmomenta o n i s. U mirovanju je s=1,n=0 te je pokretni moment potreban zapokretanje rotora. U pogonskoj tokimotor prelazi iz podruja zaleta i doseemaksimum na 70-90% sinkrone brzine.Kod veih brzina moment se naglosmanjuje, a kad rotor postigne zadanubrzinu nastupa stacionarno stanje rada

s

MP

s=1

brzinu nastupa stacionarno stanje radamotora. Pri svakom pokretanju statorskinamot povue iz mree struju KS, touzrokuje pad napona mree. Ciljpostupaka pokretanja motora je smanjitistruju pokretanja.

NAELO RADA ISTOSMJERNOG STROJA

Mehaniki je izvor

Istosmjerni stroj je, u biti, izmjenini s Istosmjerni stroj je, u biti, izmjenini s etkicama koje ispravljaju struju i istosmjernu.

ISTOSMJERNI STROJEVI Istosmjerni stroj se izvodi s uzbudom na statoru i armaturom na rotoru. Uzbuda je smjetena na

istaknutim polovima i u zranom rasporu ispod polova stvara polje indukcije B. U tom poljuse vrti armatura, pa se u njezinim vodiima induciraju naponi. Svaki vodi prolazinaizmjenice ispred N- i S- pola te se smjer napona induciranog u vodiu mijenja. Unatotome, na etkicama koje kliu po kolektoru (kao po vodiima armature), pojavljuje se uvijeknapon istog smjera. Kolektor koji se vrti s etkicama koje miruju zapravo je mehanikiispravlja struje. Kolektor radi obostrano pa i mehaniki pretvara istosmjernu u izmjeninustruju. Kada se na etkice prikljui troilo, struja potee i napaja troilo. To je generatorskistruju. Kada se na etkice prikljui troilo, struja potee i napaja troilo. To je generatorskinain rada. Uzbudnim dijelom stroja naziva se onaj dio koji nosi uzbudni namot ilipermanentne magnete, bez obzira da li miruje ili se vrti. Armaturni dio nosi namot u kojem seinducira napon. I armatura moe biti i na rotoru i na statoru. Istosmjerni motor ima istustrukturu kao i generator.

STATOR

Jezgra glavnog pola

Namot glavnog polaIzvedba lamela rotora

Ako se umjesto troila naetkice stroja prikljui vanjskiizvor istosmjernog napona iako je napon tog izvora malovei od napona induciranog ustroju, potei e iz vanjskogizvora u istosmjerni stroj struja

Neutralna zona

G

l

a

v

n

i

p

o

l

o

v

i

Pom

op

olovi

ni

STATOR

ROTO

R

STATOR

POSTOLJE

ROTO

R

STATOR

Jezgra pomonog pola

Namot pomo pola

nog

stroju, potei e iz vanjskogizvora u istosmjerni stroj strujaobrnutog smjera od njegovainducirana napona. Promjenomsmjera struje promijenio sesmjer sila na vodie, smjermomenta i smjer protokaenergije: istosmjerni stroj sadatroi energiju mree te radi kaomotor.

TRANSFORMATORI Transformatori mogu biti energetski, regulacijski, mjerni,

laboratorijski, autotransformatori i specijalni. Energetski transformator statika je elektromagnetska naprava koji

poviava ili sniava izmjenini napon prema naeluelektromagnetske indukcije. Ne mijenja frekvenciju.elektromagnetske indukcije. Ne mijenja frekvenciju.

Energija je u idealnom sluaju ouvana, a snaga jenepromijenjena.

Primjena transformatora je velika na kopnu i na brodovima. Transformator se sastoji od dvije zavojnice koje su elektriki

izolirane, a povezane su magnetnim tokom. Transformatori mogubiti bez i sa eljeznom jezgrom. Za transformatore bez eljeznejezgre kae se da su zrani transformatori i takvi se obino koristejezgre kae se da su zrani transformatori i takvi se obino koristeu elektronici, a sa eljeznom jezgrom u energetici. Zavojnice senazivaju primarna i sekundarna. Na primarnu se narine napon kojise eli transformirati. Vrijede transformatorske jednadbe:

2

1

2

1

NN

UU

=

1

2

2

122112121 N

NIIIUIUPPWW ====

1. transf. jednadba 2. transf. jednadba

UVJETI PARALELNOG RADA TRANSFORMATORA

Da bi transformatori mogli raditi paralelno, moraju ispunjavati uvjete da:ispunjavati uvjete da:

su im jednaki prijenosni omjeri,

su graeni za priblino iste nazivne napone,

imaju isti satni broj i spojnu grupu,spojnu grupu,

su im naponi kratkog spoja priblino isti i

omjeri nazivnih snaga nisu vei od trostruko (3:1).