Mašine jednosmerne struje

MAŠINE JEDNOSMERNE

STRUJE

2

SADRŽAJ

1

MAŠINE JEDNOSMERNE STRUJE ........................................................................... 3

1.1 Osnovni delovi............................................................................................................ 3
1.2 Princip rada................................................................................................................. 4
1.3 Namotaji indukta ........................................................................................................ 5
1.4 Namotaji pobude ........................................................................................................ 7
1.5 Elektromotorna sila indukta ....................................................................................... 8
1.6 Obrtni momenat.......................................................................................................... 9
1.7 Brzina obrtnja ........................................................................................................... 10
1.8 Reakcija indukta ....................................................................................................... 10
1.9 Komutacija ............................................................................................................... 12
1.10 Generatori jednosmerne struje .............................................................................. 15
1.11 Karakteristike momenta motora............................................................................ 17
1.12 Pokretanje mašina jednosmerne struje.................................................................. 18
1.13 Regulisanje brzine nezavisno pobu

đ

enog motora jednosmerne struje ................. 18

1.14 Kratak osvrt na prelazne pojave i raspobu

đ

ivanje ................................................ 20

1.15 Univerzalni motor ................................................................................................. 20
1.16 Literatura............................................................................................................... 21

4

J

S

PN

N

P

2

−

NZ

+

K

1

Č

A

K

Slika 1-2 Šematski presek pojednostavljene dvopolne mašine jednosmerne struje

 (oznake odgovaraju generatorskom režimu rada) – J jaram, S i N glavni polovi,  P- pobudni namotaj,

PN- polni nastavci , A- indukt, K- komutator (kolektor), 

Č

- 

č

etkice, NZ- neutralna zona (osa), 1 i  2 -

pojednostavljeni namotaj rotora

1.2  Princip rada

Princip rada mašine za jednosmernu struju pojednostavljeno 

ć

emo objasniti na primeru

generatora (Slika 1-2). Kada se kroz provodnike namotaja statora pusti jednosmerna struja,
ona 

ć

e stvoriti stalno magnetsko polje pobude, 

Φ

, odgovaraju

ć

eg polariteta, vezanog za

smer struje. Ovo polje je periodi

č

no, sa periodom jednakom dužini dvostrukog polnog

koraka, i funkcija je samo prostorne koordinate (položaja na obimu mašine). 
Kada se pomo

ć

u neke pogonske mašine rotor obr

ć

e konstantnom brzinom, 

n

, u njegovim

provodnicima 

ć

e se usled presecanja magnetnog fluksa indukovati odgovaraju

ć

a

elektromotorna sila, po zakonu 

e=Blv

. Budu

ć

i da je u prethodnoj jedna

č

ini samo

magnetska indukcija promenljiva, oblik 

ems

ć

e biti isti kao i oblik magnetskog polja

(indukcije 

B

). U pojedinim provodnicima koji sa

č

injavaju navojak, 

ems

ć

e biti suprotne i

sabira

ć

e se, pošto su oni vezani na red. Kada je navojak u položaju da je kroz njega fluks

maksimalan, prema jedna

č

ini:  

e = – d

Ψ

 / dt

, 

u njemu 

ć

e indukovana 

ems

 biti jednaka nuli, i taj položaj nazivamo neutralnom zonom

(horizontalni položaj navojka na slici). Me

đ

utim, zahvaljuju

ć

i delovanju kolektora,

polaritet 

ems

, pa prema tome i struje, u odnosu na spoljašnje kolo, ne

ć

e se menjati jer, uz

nepromenjeni smisao obrtanja, dirke su uvek istog polariteta jer su preko kolektora
povezane sa provodnicima koji prolaze ispod istog magnetnog pola. Prema tome, pomo

ć

u

kolektora se naizmeni

č

ne struje u provodnicima "ispravljaju", što ima za posledicu

jednosmernu struju u spoljnjem elektri

č

nom kolu. 

5

1.3  Namotaji indukta 

Namotaj indukta nalazi se na rotoru, a po tipu je obi

č

no valjkasti (dobošasti, bubnjasti,

cilindri

č

ni). Nekada se namotaj izvodio u obliku prstena, ali ovo rešenje je napušteno jer je

zbog potrebe za ru

č

nim motanjem vreme izrade bilo veliko, a i potrošnja bakra je bila ve

ć

a

jer provodnici na unutrašnjem delu prstena nisu aktivni i ne u

č

estvuju u stvaranju ems. 

Dva provodnika treba spojiti u navojak tako da indukovana 

ems

 u navojku bude

maksimalna, tj. tako da navojak obuhvata sav fluks po polu. Navojni deo (sekciju) 

č

ini više

navojaka vezanih na red postavljenih u dva žleba, i to u gornjem sloju jednog žleba i
donjem sloju drugog žleba.
Prema na

č

inu vezivanja provodnika u navojne delove možemo valjkasti namotaj da

podelimo uglavnom na 

č

etiri vrste: prost om

č

asti namotaj, složeni om

č

asti namotaj, prost

valoviti namotaj i složen valoviti namotaj. Ovde 

ć

e biti date samo osnove izvo

đ

enja

namota ilustrovane na prostom om

č

astom i prostom valovitom namotaju.

Osnovni princip izvo

đ

enja namotaja je da se vezuju dva provodnika koji se nalaze u istom

ili približno istom položaju pod dva razli

č

ita pola. Kod izvo

đ

enja 

om

č

astih namotaja

 prvo

povezujemo sve navojke ili navojne delove koji se nalaze pod jednim parom polova, te
namotaj ima oblik om

č

e, po 

č

emu je i dobio ime. Rastojanje izme

đ

u ulaznog i izlaznog

provodnika, pošto ih vežemo sa zadnje strane (sa strane suprotne komutatoru) naziva se
zadnji navojni korak (

1

y

). Sada izlazni provodnik vezujemo sa prednje strane (strane

komutatora) preko lamele za slede

ć

i ulazni. To rastojanje se naziva prednji navojni korak

(

2

y

). Zadnji i prednji navojni koraci su delimi

č

ni navojni koraci. Ukupni navojni korak

(

y

) kod om

č

astog namotaja je:

2

1

y

y

y

−

=

 .

Ako je 

1

2

y

y

<

 onda dobijamo neukršteni namotaj, a ako je 

1

2

y

y

>

 onda dobijamo ukršten

om

č

asti namotaj. Ukršteni om

č

asti namotaji se obi

č

no ne prave.

1

y

2

y

y

y

2

y

1

y

a) neukršteni

b) ukršteni

Slika 1-3 Prosti om

č

asti namotaj  

Kod 

valovitog namotaja

 kada obrazujemo navojak nastavljamo sa vezivanjem na red po

položaju sli

č

nih navojaka pod svim polovima mašine. Ovo povezivanje svih sli

č

nih

navojaka pod svim polovima vršimo tako da pri završetku jednog obilaženja do

đ

emo do

susedne lamele na komutatoru. U zavisnosti od toga, da li smo idu

ć

i u smeru namotavanja

došli do lamele ispred ili iza po

č

etne, razlikujemo neukrštene namotaje (slika 1-4a) i