Téma č. 23 SYNCHRÓNNE MOTORY A KROKOVÉ ELEKTROMOTORY

Úloha 23.1

• Definovať synchrónny stroj.
• Rozdeliť synchrónne stroje podľa účelu a usporiadania rotora.
• Vymenovať časti synchrónneho motora.

Úloha 23.2

• Vysvetliť motorickú prevádzku synchrónneho stroja.
• Vysvetliť generártorickú prevádzku synchrónneho stroja.

Úloha 23.3

• Vymenovať časti krokového elektromotora.
• Rozdeliť krokové elektromotory .
• Vysvetliť spôsoby ovládania krokového elektromotora.

---

Úloha 23.1

Definovať synchrónny stroj.

Synchrónny stroj je druh točivého elektrického stroja, pri ktorom sa magentické polia vinutí statora aj rotora otáčajú rovnakou otáčavou rýchlosťou, t. j. synchrónne.

Rozdeliť synchrónne stroje podľa účelu a usporiadania rotora.

Podľa konštrukcie rotora poznáme dva typy rotorov:

• s vyjadrenými pólmi
• a hladkým rotorom.

Vymenovať časti synchrónneho motora.

Stator Je vytvorený trojfázovým vinutím. Svorky vinutia prvej fázy sú U₁,U₂, svorky vinutia druhej fázy sú V₁,V₂ a svorky vinutia tretej fázy sú W₁ ,W₂. Vinutie je rozložené do drážok statorových plechov a je zapojené do trojuholníka alebo do hviezdy. Vinutie sa nachádza v premenlivom rotorovom magnetickom poli a preto sa na jeho svorkách indukuje napätie U_i.

Rotor Je vytvorený rozloženým trojfázovým vinutím v rotorových drážkach, ktoré je zapojené do hviezdy alebo do trojuholníka. Do rotorového vinutie je privádzaný budiaci prúd Ib z budiča. Rotor je zároveň otáčaný otáčkami n pomocou turbíny, s ktorou je mechanickou spojkou pevne spojený. Budič je dynamo s paralelným budením, ktorého motor je upevnený na hriadeli alternátora. Ak nie je možné vyrobiť budič na dané otáčky alternátora, vtedy sa budič poháňa asynchrónnym motorom a tvorí samostatný agregát. Budiaci prúd na cievkach a zároveň otáčanie cievkami má za následok vznik premenlivého rotorového magnetického poľa. V tomto poli sa nachádza stator v podobe cievok, čím vzniká na statore indukované napätie U_i . Elektrická energia je do siete dodávaná zo statora.

Úloha 23.2

Vysvetliť motorickú prevádzku synchrónneho stroja.

Motorická prevádzka

V motorickej prevádzke statorové vinutie pretekané trojfázovým prúdom vytvorí vo vŕtaní stroja otáčavé magnetické pole, ktoré rotuje synchrónnou frekvenciou, teda frekvenciou napájacej siete. Rotorové vinutie (nazývané aj budiace vinutie) vytvára magnetický dvojpól, ktorého polarita je stála. Rotor sa nachádza vo vŕtaní stroja, teda pole statora interaguje s poľom rotora, čoho výsledkom je otáčanie rotora synchrónnymi otáčkami. Pri zaťažení sa otáčky rotora nezmenia, iba vznikne odchýlka rotorového poľa voči statorovému (rotor zaostáva za statorom), vyjadrená pomocou záťažného uhla.

Vysvetliť generártorickú prevádzku synchrónneho stroja.

Generátorická prevádzka

V generátorickej prevádzke je rotor, pretekaný budiacim prúdom, mechanicky otáčaný pohonným zariadením (napr. turbínou). Statorové vinutie je pripojené na trojfázovú sieť. Pri zaťažení generátora sa otáčky rotora nezmenia, iba statorové pole zaostáva za rotorovým o záťažný uhol. Teda generátor produkuje činný elektrický výkon, ktorý sa mení dodávkou alebo odberom mechanického výkonu pretláčaného cez hriadeľ, pritom magnetizačný (jalový) výkon pre statorové pole môže byť zo siete odoberaný alebo do siete generovaný v závislosti od budenia stroja.

Úloha 23.3

Vymenovať časti krokového elektromotora.

Krokový motor je synchrónny motor (rotor sa točí rovnakou rýchlosťou ako točivé magnetické pole v statore). Točivé magnetické pole ale nie je vytvárané striedavým prúdom, ale postupným zapínaním jednotlivých cievok statora. - Stator motora sa skladá z niekoľkých dvojíc cievok (zvyčajne 4 dvojice), ktoré môžu byť rôzne zapojené (vyvedené obe strany cievky, dve a dve cievky spojené jednou stranou vinutia, všetky cievky so spoločnou jednou stranou, …). - Rotor je valček buď z magneticky mäkkého, alebo tvrdého materiálu s vyjadrenými pólmi. Princíp krokového motora je zachytený na nasledujúcom obrázku. Stator má tri pólové dvojice. Rotor má štyri vyjadrené póly.

Rozdeliť krokové elektromotory.

Podľa spôsobu riadenia krokových motorov rozoznávame unipolárne a bipolárne motory. Pri unipolárnom riadení prechádza prúd v jednom okamihu práve jednou cievkou. Výhodou je malý odber, nevýhodou malý krútiaci moment. Pri bipolárnom riadení prechádza prúd vždy dvoma protiľahlými cievkami s navzájom opačne orientovanými magnetickými poľami. Výhodou je väčší krútiaci moment, väčšia stabilita kroku, nevýhodou vyššia spotreba.

Vysvetliť spôsoby ovládania krokového elektromotora.

Motor je možné ovládať rôznymi druhmi riadenia, je možné napríklad: • Aktivovať vždy dve susedné cievky - rotor sa teda natočí medzi dva pólové nástavce statora (dve aktívne cievky spôsobí takmer dvojnásobný krútiaci moment). • Ak je rotor z magneticky tvrdého materiálu (magnetický) môže jedna cievka tlačiť, druhá ťahať - každá je inak polarizovaná. • Počet krokov motora možno zdvojnásobiť spínaním vždy jednej cievky potom dvojice cievok (rotor sa natočí medzi dva póly) a potom zase jednej cievky