1. Pola magnetyczne w maszynach elektrycznych i ich cechy
2. Siły elektromotoryczne w maszynach elektrycznych
3. Jak z koenergi magnetycznej obliczyć moment elektromechaniczny
4. Narysować charakterystykę kątową momentu statycznego dla zadanej struktury wzbudzeniowo-reluktancyjnej
5. Omówić działanie elektromagnesów (zmienny i stały )- charakterystyki itp.
6. Opisać działanie selsynowego złącza wskaźnikowego
7. Opisać działanie tpk sin-cos i podać ogólne warunki kompensacji odziaływania obwodu wtórnego
8. TPK przesównik fazowy -warunki pracy i zasada działania
9. Klasyfikacja źródeł błędów przetworników elektromaszynowych na przykładzie tpk
10. Opisz działanie łacza magnesynowego
11. Opisz działanie mikrosynu
12. Pulsacja napięcia prądnicy techometrycznej prądu stałego przyczyny sposobu minimalizacji
13. Porównaj prądnice synchroniczne o magnesie trwałym i induktorowa
Ad.1
a. pole magnetyczne stałe
Pole stałe w czasie i w przestrzeni. Możemy je uzyskać za pomocą uzwojenia prądu stałego lub za pomocą magnesu trwałego. Pole to może pulsować z różnych powodów.
b. pole magnetyczne przemienne
Rozróżniamy następujące rodzaje pól magnetycznych przemiennych:
Þ oscylacyjne – wytwarzane przez cewkę/uzwojenie zasilane prądem przemiennym;
Þ wirujące
- pole ze stałą amplitudą
- pole kołowe
Może być wytworzone przez maszynę trójpasmową zasilaną prądem trójfazowym:
(1) przesunięcie w przestrzeni o 120° el.;
(2) przesunięcie prądów o 120° el.
(3) jednakowe, symetryczne obciążenie
Może być także wytworzone przez maszynę dwupasmową zasilaną prądem dwufazowym.
Dodatkowo zachodzą zależności:
(1) każde pole oscylacyjne można rozłożyć na 2 pola kołowe wirujące w przeciwne strony;
(2) pole wirujące eliptyczne można rozłożyć na 2 pola kołowe o nierównych amplitudach wirujące w przeciwne strony;
- pole eliptyczne – „zepsute” pole kołowe
Ad.2
elektromotoryczna transformacji:
a. Jest to napięcie indukowane występujące w transformatorze przy polu stałym i ruchomym uzwojeniu.
b. Siła elektromotoryczna transformacji jest największa, gdy osie pola i uzwojenia są zgodne.
siła elektromotoryczna rotacji:
a. Jest to napięcie indukowane przy polu oscylacyjnym w nieruchomym uzwojeniu.
b. Siła elektromotoryczna rotacji jest zależna od prędkości kątowej (Ω).
c. Maksymalna energia rotacji wystąpi, gdy oś uzwojenia i pola są przesunięte o .
Ad.3
Moment elektromagnetyczny jest to zmiana koenergii w funkcji kata.
Ad.4
czerwony – moment wypadkowy; niebieski – moment wzbudzenia; zielony – moment reluktancyjny
a. wirnik ze zmienną reluktancją szczeliny powietrznej
b. wirnik z magnesem trwałym
Ad.5
Elektromagnesy zasilane napięciem stałym pracują przy niezmiennym prądzie.
Elektromagnesy zasilane napięciem zmiennym pracują przy zmiennym prądzie a nie zmieniającym się strumieniu
Ad.6
Łącze selsynowe wskaźnikowe składa się z dwóch takich samych selsynów.
Na wirniku każdego z nich jest uzwojenie wzbudzenia zasilane ze wspólnego źródła napięcia przemiennego o częstotliwości w granicach od 50 do 500 Hz. Na wirniku jest jeszcze zwykle zwarty zwój o osi prostopadłej do osi wzbudzenie, jego zadaniem jest tłumienie drgań w stanach przejściowych. Stojany zawierają uzwojenie 3-pasmowe, analogicznie do uzwojeń prądu przemiennego. Są to tzw. uzwojenia synchronizacji.
Działanie łącza selsynowego: gdy kąt α jest równy β. Prądy wzbudzenia indukują w pasmach uzwojeń synchronizacji sem o częstotliwości równej częstotliwości prądów wzbudzenia i amplitudach zależnych od kąta między osią danego wzbudzenia i osią danego pasma. Dla α=β amplitudy tych sem w pasmach jednoimiennych nadajnika i odbiornika są takie same. W uzwojeniach nie płynie prąd, wirnik nie zmienia położenia. Gdy α jest różne od β, to sem w pasmach jednoimiennych obu selsynów nie będą jednakowe. Będą płynąć prądy dążące do zlikwidowania przyczyn ich powstania. Na wirnik odbiornika będzie więc działać moment dążący do zrównania α i β. Wadą tych selsynów są szczotki.
Ad.7
Zasada działania: Przy zasilaniu jednego z uzwojeń wejściowych (np. uzwojenia stojana) napięciem przemiennym, w uzwojeniach wyjściowych indukują się napięcia o amplitudach proporcjonalnych do sinusa i kosinusa kąta obrotu wirnika.
Stojan składa się z dwóch prostopadłych pasm, wirnik również, ale z innych niż w stojanie. Uzwojenia stojana 1 zasilane jest prądem przemiennym. Jeżeli przyjąć, że prędkość kątowa przekręcania się wirnika w nowe położenie jest mała w porównaniu do pulsacji napięcia zasilania U1, to indukowane w uzwojeniach SEM rotacji można pominąć. Pozostają tylko SEM transformacji zależne od aktualnego kąta α wirnika.Uzwojenia wirnika są zwarte poprzez impedancje. Warunek kompensacji wtórnej: Z3z=Z4z. Jeżeli zewrzemy nie zasilane uzwojenie stojana 2 to warunek kompensacji pierwotnej jest następujący: Z1=Z2.W takim przypadku napięcie wyjściowe U3 przy ustalonym napięciu U1 jest proporcjonalne do cosα. W taki sam sposób napięcie wyjściowe U4 jest proporcjonalne do sinα.
Ad.8
TPK przesuwnik fazowy to maszyna, która na podstawie położenia jednego rdzenia w stosunku do drugiego zmienia fazę napięcia, ale nie zmienia przy tym jego amplitudy
Ad.9
wynikające z zasadyF działania
- w transformatorach sinusowo-kosinusowych są to błędy wynikające z nieidealnej kompensacji, a w transformatorze liniowym są to błędy odchylenia zależności sina/(1+msina) od przebiegu liniowego,- błędy wynikające z zespolonej postaci napięć wyjściowych
wynikające z ograniczeńF konstrukcyjnych i materiałowych
- niesinusoidalny przepływy z uzwojeń,
- rozkład uzwojeń,
- nieliniowość charakterystyki magnesowania żelaza wynikające z technologiiF wykonania
- istnienie zwojów zwartych w uzwojeniach i blach zwartych w obwodzie magnetycznym, - niedokładność wykonania uzwojeń,
- niedokładność wykonania skosu żłobków,
- mimośrodowość rdzeni stojana i wirnika
F wynikające z warunków eksploatacji
- zmiana temperatury otoczenia
- wahania sieci zasilającej (amplituda, częstotliwość)
Ad.10
Z Wiki: Magnesyn - przetwornik elektromagnetyczny do zdalnego przekazywania położeń kątowych wału.
Zwykle posiada magnetyczny rdzeń toroidalny z nawiniętym uzwojeniem oraz osadzony wewnątrz wirnik w postaci magnesu trwałego. Przekazanie danych umożliwia łącze magnesynowe utworzone przez odpowiednie połączenie elektryczne dwóch magnesynów zasilanych prądem zmiennym. Obrócenie o pewien kąt wirnika jednego magnesynu powoduje obrócenie o taki sam kąt wirnika drugiego magnesynu.
Ad.11
Mikrosyn - indukcyjny, bezzestykowy przetwornik położenia kątowego o zmiennym oporze magnet. (reluktancji); wartość skutecznego napięcia wyjściowego jest liniowo zależna od kąta obrotu wirnika; czułość zmian napięcia wyjściowego pozwala wykryć przesunięcie kątowe wirnika względem stojana o ok. 0,01°.
Ad.12
pokryte srebrem lub złożone z pręcików irydowo-platynowych.Napięcie na zaciskach prądnicy tachometrycznej nie jest idealnie stałe, lecz pulsujące. Zjawisko pulsacji napięcia wyjściowego może być bardzo szkodliwe, szczególnie przy stosowaniu p.t.p.s. w układach automatycznych regulacji.Do podstawowych przyczyn występowania pulsacji zalicza się:
– niedoskonałość konstrukcji prądnicy (liczba żłobków i działek komutatora, dobór skosu żłobków, wymiarów bieguna i szczeliny powietrznej itp.),
– usterki produkcyjne (bicie komutatora, nierównomierna szczelina powietrzna, luzy w łożyskach, złe dotarcie szczotek itp.),
– niewłaściwa eksploatacja (złe sprzężenie prądnicy z silnikiem),
W składowej zmiennej można wyróżnić kilka częstotliwości pulsacji:
– pulsacje niskiej częstotliwości odpowiadające prędkości obrotowej prądnicy, które są spowodowane niecentrycznością osadzenia wirnika oraz anizotropią blach wirnika,
– pulsacje średniej częstotliwości pochodzące od pulsacji strumienia na skutek użłobkowania wirnika oraz związane z liczbą działek komutatora,
– pulsacje dużych częstotliwości pochodzące od iskrzenia szczotek.
Konstrukcja prądnic tachometrycznych powinna zapewniać minimalne wartości pulsacji napięcia wyjściowego przez odpowiedni dobór liczby i skosu żłobków, działek komutatora, kształtu nabiegunników i dokładność wykonania. W celu zmniejszenia pulsacji można stosować układy filtrujące RC. Zastosowanie ich jednak powoduje zwiększenie stałych czasowych układów regulacji.
Ad.13
Induktorowe: Prądnice te składają się ze stojana, który stanowi zewnętrzną, statyczną część maszyny. Na obwodzie stojana umieszczone są uzwojenia (cewki), w których indukuje się napięcie przemienne, pod wpływem którego płynie prąd przemienny. Wytwarzany prąd może być jedno- lub wielofazowy (najczęściej trójfazowy) - zależy to od liczby uzwojeń. Natomiast wewnątrz stojana znajduje się wirnik wykonany w postaci rdzenia magnetycznego, który stanowi dynamiczny element maszyny. Wirnik jest osadzony na wale, który w przypadku pracy prądnicowej połączony jest z urządzeniem napędzającym. Na wirniku umieszczona jest tzw. cewka wzbudzająca, przez którą płynie prąd stały doprowadzany z zewnętrznego źródła. Prąd ten wytwarza stałe pole magnetyczne w wirniku, stanowiącym elektromagnes. Obrót wirnika (a więc i pola magnetycznego) powoduje zmianę strumienia pola magnetycznego przenikającego przez uzwojenie stojana i na zasadzie zjawiska indukcji elektromagnetycznej powoduje indukowanie się napięcia przemiennego w uzwojeniach stojana, pod wpływem którego płynie prąd przemienny o przebiegu sinusoidalnym. Dla uzyskania odpowiedniej częstotliwości napięcia wirnik musi obracać się z odpowiednią prędkością, w celu regulacji napięcia zmienia się natężenie prądu wzbudzającego. Nazwa prądnicy synchronicznej wynika z synchronizmu prędkości obrotowej wirnika i pola magnetycznego maszyny. Pole magneśnicy i twornika wiruje w tym samym kierunku i z taką samą prędkością.
Z magnesem trwałym: W odróżnieniu od induktorowej nie mamy regulacji prądem wzbudzenia.
kryzalid