Osnove elektrotehnike -skripta

Električni strojevi I dio Page 7 of 15kojih dobijemo prenosni odnos transformatora : U1N : U2N = N1 : N2Ampermetar mjeri struju praznog hoda I0, a vatmetar mjeri snagu praznog hoda P0 kojutransformator uzima iz mreže.Izmjerena snaga P0 predstavlja ukupne gubitke praznog hoda i ako zanemarimo gubitke u bakru,koji su relativno mali, ti gubici praznog hoda približno su jednaki gubicima u željezu transformatoraPFe : P0 = PFe POKUS KRATKOG SPOJAJednofazni transformator je u kratkom spoju kada su mu sekundarne stezaljke kratko spojene, aprimarnom se namotu napon postepeno povećava od nule, dok struja kroz ampermetar ne postignenominalnu vrijednost. Dovedeni napon transformatru znatno je manji od nominalnog napona. Shemapokusa kratkog spoja prikazana je slikom 10 : Slika 10 Pokus kratkog spojaVoltmetar mjeri na primarnoj strani napon kratkog spoja U1K i definiran je kao napon kod kojega ćekroz kratko spojeni namot teći nominalna struja. Ampermetar mjeri struju kratkog spoja IK koja jejednaka nominalnoj struji transformatora I1N . Vatmeter mjeri snagu kratkog spoja PK koju motoruzima iz mreže za vrijeme pokusa, a ako zanemarimo gubitke u željezu koji su relativno mali, snagaPK predstavljat će približno gubitke u bakru transformatora : PK = PCuZaključak mjerenja pokusa praznog hoda i mjerenja pokusa kratkog spoja bio bi da se navedenimpokusima mjere glavne karakteristike transformatora. TROFAZNI TRANSFORMATORITrofazni transformator možemo prikazati kao tri jednofazna transformatora kojem je jedinstvenaželjezna jezgra sa tri stupa za svaku fazu kao prema slici 11 :mhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Električni strojevi I dio.mht 28.3.2016.

Električni strojevi I dio Page 8 of 15 Slika 11 Trofazni transformator SPOJEVI NAMOTA TROFAZNIH TRANSFORMATORATrofazni namoti mogu se spajati na dva osnovna načina i to u spoju zvijezda i u spoju trokut. Simbolza spoj u zvijezdu je slovo Y, a simbol za spoj u trokut je slovo D.Zvijezda spoj trofaznog namota je takav spoj gdje su tri kraja faznih namota međusobno povezana unul točku, a počeci namota služe za priključak trofaznog voda kao na slici 12 gdje je i prikazanpripadajući vektorski dijagram : Slika 12 Trofazni namot u zvijezda spoju i vektorski dijagram naponaKod spoja u zvijezdu struja u vodu jednaka je faznoj struji, a linijski ili međufazni napon jednak jevektorskoj razlici dvaju faznih napona : IL = Ifmhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Električni strojevi I dio.mht 28.3.2016.

Električni strojevi I dio Page 9 of 15 UL = √3 * UfTrokut spoj trofaznog namota je takav spoj gdje su sva tri namota vezana u serijski spoj kao na slici13, gdje je i prikazan pripadajući vektorski dijagram : Slika 13 Trofazni namot u trokut spoju i vektorski dijagram naponakod spoja u trokut linijski napon jednak je faznom, a linijska struja jednaka je vektorskoj razlicistruja dviju faza : UL = Uf IL = √3 * IfOznake početka namota na visokonaponskoj strani su velika početna slova, dok su oznake naniskonaponskoj strani ista mala slova.Osim naprijed navedena dva osnovna spoja trofaznih namota, postoje i drugi spojevi koje necemoovdje obrađivati. SIMETRIČNO I NESIMETRIČNO OPTEREĆENJEKod simetričnog opterećenja svaka je faza trofaznog transformatora opterećena jednakim otporom Z,a to znači da su naponi, struje i fazni pomaci jednaki u sve tri faze, a kod nesimetričnnog opterećenjastruje i fazni pomaci su različiti, kao na slici slici 14 i 15 :mhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Električni strojevi I dio.mht 28.3.2016.

Električni strojevi I dio Page 10 of 15 Slika 14 Simetrično opterećenje Slika 15 Nesimetrično opterećenje KVAROVI NA TRANSFORMATORUKvarovi u samom transformatoru prikazani su na slici 16, a mogu biti : 1. proboj namota prema masi transformatora 2. proboj između primarnog i sekundarnog namota 3. proboj između dviju faza 4. spoj među zavojima iste faze 5. kratkospojeni krug u jezgrimhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Električni strojevi I dio.mht 28.3.2016.

Električni strojevi I dio Page 11 of 15 Slika 16 Kvarovi na transformatoru ZAŠTITA TRANSFORMATORAOd kvarova štitimo transformatore Buchholzovim relejem i diferencijalnom zaštitom. Buchholzovrelej nastupa kod težih kvarova transformatora, kada dolazi do jakog zagrijavanja, te naglog strujanjaulja iz transformatora kroz relej i time isklapanje transformatora iz mreže. Diferencijalna zaštitapredviđa se uz Buchholzov relej, a zasniva se na djelovanju razlike struja iste faze na primarnoj isekundarnoj strani preko mjernih transformatora, koji kod nesimetrija struja djeluju na relej kojiisklapa transformator. AUTOTRANSFORMATORAutotransformator je specijalna vrst transformatora gdje imamo samo jedan namot namotan naželjeznu jezgru. pomoću autotransformatora možemo povećavati i smanjivati napon, a prikazan je naslici 17 : Slika 17mhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Električni strojevi I dio.mht 28.3.2016.

Električni strojevi I dio Page 12 of 15 AutotransformatoraAutotransformator se naziva i transformator u štednom spoju jer je potrebno manje željeza i bakra zaizradu nego od onih koji imaju primar i sekundar. Međutim, autotransformator ima i manu a to jegalvanska veza između primarne i sekundarne strane, pa nam to ograničava područje upotrebe. TRANSFORMATOR ZA ZAVARIVANJETransformator za elektrolučno zavarivanje je specijalna vrsta transformatora, zato jer radi kaotransformator u kratkom spoju. Ovaj transformator radi na principu stvaranja velikih temperaturazavarivanja, koju stvara vrlo jaka struja niskog napona. Shema transformatora za elektrolučnozavarivanje prikazana je slikom 18 : Slika 18 Transformator za zavarivanjeKod elektrolučnog zavarivanja kao trošilo javlja se električni luk u kojem se privedena električnaenergija pretvara u toplinu, a toplina lokalno tali metal radi spajanja. Na transformator se postavljanekoliko zahtjeva. Izvor električne energije mora davati električnom luku veliku struju da bi sestvorila količina topline u luku. Također napon zavarivanja, napon električnog luka, mora bitidovoljno nizak da bude bezopasan za zavarivača.Na slici 18 prikazane su oznake : I2 , IL struja električnog luka U2 napon sekundara UL napon električnog luka M masa metala MJERNI TRANSFORMATORINaponski mjerni transformatori služe za mjerenje visokih napona, priključuju se paralelno, asekundarni namot izvodi se za napon 100 V, kao na slici 19.Strujni mjerni transformatori služe za mjerenje velikih struja, priključuju se serijski, a sekundarninamot izvodi se sa struju 5 A, kao na slici 20.mhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Električni strojevi I dio.mht 28.3.2016.

Električni strojevi I dio Page 13 of 15Djelovanje mjernih transformatora zasniva se na I i II glavnoj jednadžbi transformatora te mora bitišto točniji prenosni odnos N1 : N2, da bi mjerenja bila sto točnija.Slika 19 Naponski mjerni Slika 20 Strujni mjerni transformatortransformatorPARALELNI RAD TRANSFORMATORAmhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Električni strojevi I dio.mht 28.3.2016.

Električni strojevi I dio Page 14 of 15 Slika 21 Spoj paralelnog rada dvaju trofaznih transformatoraDva transformatora rade paralelno s obzirom na promjenljivost opterećenja nekog konzumnogpodručja tokom dana, tako da je jedan stalno u pogonu, a drugi transformator se ukapča kod većegopterećenja. Drugi transformator je dimenzioniran samo za razliku maksimalne snage i snage prvogtransformatora. Ako bi se upotrebljavao samo jedan transformator, onda bi morao biti dimenzioniranza maksimalno opterećenje, pa bi veliki dio vremena transformator radio gotovo neopterećen. Zatose upotrebljavaju dva spojena transformatora, od kojih je jedan stalno u pogonu i dimenzioniran je zavremenski dulja opterećenja, dok se drugi ukapča samo kod većeg opterećenja za vremenski kraćaopterećenja.Na slici 21 prikazana su dva transformatora, koji da bi radili paralelno moraju ispunjavati slijedećeuvjete :1. transformatori moraju biti građeni za iste ili približno iste nominalne napone, ali prenosni odnosinapona moraju biti jednaki. Nejednakost prenosnog omjera transformatora izaziva strujeizjednačenja, što može imati štetne posljedice.2. fazni pomak vektora primarnih i istoimenih vektora sekundarnih napona mora biti isti.mhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Električni strojevi I dio.mht 28.3.2016.

Električni strojevi I dio Page 15 of 153. naponi kratkog spoja UK moraju biti jednaki, odnosno ne smiju se razlikovati za vise od 10 %.mhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Električni strojevi I dio.mht 28.3.2016.

Električni strojevi II dio Page 1 of 9 SINKRONI STROJEVI UVODSinkroni strojevi pretežno se upotrebljavaju kao generator, a rjeđe kao motor. On je izvor električneenergije izmjenične struje u obično velikim jedinicama snage, u centralama kao veliki generatori.Sinkroni generator dobiva mehaničku energiju od pogonskog stroja, a to je obično parna turbina,vodena turbina, motor na unutarnje sagorijevanje, a u novije vrijeme koristi se snaga atomskeenergije, vjetra, Sunca, mora itd. Pogonski stroj, ako je parna turbina, pokreće turbogenerator, aako je vodena turbina, pokreće hidrogenerator. KONSTRUKCIJA SINKRONOG STROJASinkroni stroj uobičajno se izvodi tako, da se na rotoru nalazi uzbudni namot, kojim se pomoćuistosmjerne struje stvara magnetski tok. Na statoru nalazi se armaturni namot, jednofazni ili višefazniizmjenični namot , u kojem će magnetske silnice inducirati izmjeničnu EMS. Konstrukcija sinkronogstroja, generatora, prikazana je slikom 22 : Slika 22 Sinkroni generatorStator je napravljen u obliku šupljeg valjka, sastavljenog od prstenastih dinamo limova, gdje su naunutarnjoj strani u uzdužnom smjeru utori u koje se stavlja armaturni namot , kao na slici 22, kojise priključuje na stezaljke L1,L2 i L3.Rotor je uzbudni dio stroja, gdje se uzbuđivanje magnetskim polova vrši istosmjernom strujom, kojudovodimo do rotirajućeg uzbudnog namota preko dva klizna koluta i četkica, kao na slici 22. RAD SINKRONOG GENERATORAMehaničkim okretanjem rotora određenom sinkronom brzinom ns i dovođenjem istosmjerne strujekroz uzbudni namot, stvara se konstantno magnetsko polje N i S pola, koje svojim silnicamopresjeca armaturni namot statora u kojem se inducira izmjenična EMS. U trofaznom generatorunalazi se na statoru trofazni armaturni namot koji je prostorno pomaknut za 120°, u kojima seinduciraju trofazni naponi pomaknuti jedan drugome za 120°, kao na slici 22 gdje je prikazandvopolni stroj.Frekvencija f induciranog napona ovisi o brzini vrtnje rotora ns i o broju pari polova p što možemoprikazati relacijom :mhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Električni strojevi II dio.... 28.3.2016.

Električni strojevi II dio Page 2 of 9 ns * p f = ---------- 60Ako želimo dobiti frekvenciju napona 50 Hz , moramo rotor okretati točno određenom sinkronombrzinom : 60 * f ns = -------- pVeličina proizvedenog napona ovisi o konstruktivnoj izvedbi stroja, ovisi i o veličini magnetskogtoka i o brzini kojom se okreće rotor. Ako je brzina kojom se okreće rotor konstantna i uz odredenibroj pari polova to proizvedeni napon ovisi samo o veličini magnetskog toka, odnosno o veličiniuzbudne struje koja stvara magnetski tok. NAMOT SINKRONIH STROJEVASinkroni strojevi , kao strojevi izmjenične struje, imaju dva ili više namota koji su smješteni i nastatoru i na rotoru. Kroz namote prolazi ili izmjenična ili istosmjerna struja, a izrađeni su od čistogelektrolitskog bakra i ulažu se u utore. Namoti se obično predočuju razvijenom shemom kojudobijemo ako stator ili rotor razrežemo duž jedne izvodnice cilindra i razvijemo u ravninu. Tada sunamoti vodiča prikazani o obliku ravnih linija smješteni kako leže u utorima stroja. Namoti se sastojeod svitka koje ulažemo u utore, a jedan svitak obično ima više zavoja. Kod svitka razlikujemoaktivni dio, u kojem se inducira EMS i neaktivni dio, kojem se ne inducira EMS. Aktivni dio svitkanaziva se strana svitka i ona se nalazi u utoru, a neaktivni dio svitka naziva se glava svitka ili čeonastrana, a svaki svitak ima dvije aktivne strane i dvije neaktivne strane. Namot se izvodi tako da seEMS inducirane u pojedinim stranama svitka međusobno potpomažu. Širina svitka je takva da sejedna strana svitka nalazi pod jednim polom, a druga strana svitka pod susjednim suprotnim polom.Shematski prikaz svitka prikazan je slikom 23 : Slika 23 Shematski prikaz svitkaBroj pari polova je tako postavljen da namot statora mora biti tako izveden da ima isti broj paripolova koliko ima i rotor. Podjela namota može biti prema nizu kriterija kao što je, podjela premabroju utora, prema broju faza, prema širini svitka, prema broju svitaka u utoru, prema obliku svitkaitd., ali to neće biti posebno obrađeno.mhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Električni strojevi II dio.... 28.3.2016.

Električni strojevi II dio Page 3 of 9 IZRAČUNAVNJE INDUCIRANE EMSInducirana EMS u sinkronom generatoru mora imati sinusni valni oblik, a da bi se to postiglopotrebno je da se magnetska indukcija B, u prostoru između polnih nastavaka i armature, mijenja pozakonu sinusa, što se postiže osobitim oblikom polnih nastavaka. Iz osnova elektrotehnike poznato jeda inducirani napon ovisi o magnetskoj indukciji B, duljini vodiča u magnetskom polju l i brzinigibanja vodiča v : e=B*l*vAko povezemo ovisnost magnetske indukcije sa magnetskim tokom Ф, duljinu vodiča sa brojemzavoja N i brzinu sa frekvencijom f, može se pisati da je EMS jedne faze : E = 4,44 · Ф· f · N [ V ] PRAZNI HOD SINKRONOG GENERATORASinkroni generator je u praznom hodu kad se stroj okreće konstantnom brzinom ns, kad je uzbudni(primarni) namot priključen na izvor istosmjerne struje U1 i kada je armaturni (sekundarni) namototvoren, kao na slici 23 : Slika 23 Generator u praznom hoduAko je frekvencija f i broj zavoja N konstantno možemo pisati : E=K·ФEMS je napon stezaljki U2, tako da je karakteristika praznog hoda prikazana slikom 24:mhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Električni strojevi II dio.... 28.3.2016.

Električni strojevi II dio Page 4 of 9 Slika 24 Karakteristika praznog hodaPrema karakteristici praznog hoda vidimo da će se mijenjati promjenom uzbudne struje I1 magnetskitok Ф u magnetskom krugu sinkronog stroja, tako će se mijenjati i proizvedeni napon na stezaljkamaU2. Iz gornjeg izloženog može se zaključiti da je sinkronog generator u praznom hodu kada su mustezaljke otvorene tj. I2 = 0 , a na stezaljkama armature imamo sekundarni nominalni napon U2N .Kod toga možemo približno uzeti, kao i kod transformatora u praznom hodu, da je snaga generatorau praznom hodu približno jednaka gubicima u željezu : P0 = PFe OPTEREĆENJE SINKRONOG GENERATORAOpterećeni generator je kada na njegove stezaljke priključimo neki potrošač, a tada će armaturnimnamotom poteci sekundarna struja I2, uslijed čega nastaju znatne promjene u odnosu na prazni hod.Opterećeni generator prikazan je slikom 25 : Slika 25mhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Električni strojevi II dio.... 28.3.2016.

Električni strojevi II dio Page 5 of 9 Opterećenje generatoraStruja opterećenja I2 izaziva u namotu armature pad napona u omskom otporu namota R2 i padnapona u induktivnom otporu X2, kojega mora savladati inducirana EMS E2, pa je napon stezaljkigeneratora U2 manji od proizvedenog napona E2. Pad napona u omskom otporu ER2 u fazi je sastrujom I2, a pad napona EX2 u induktivnom otporu predhodi pred strujom I2 za 90°, kao na slici26 : Slika 26 Vektorski dijagram opterećenog generetoraPOKUS KRATKOG SPOJA SINKRONOG GENERATORAPokus kratkog spoja sinkronog generatora vršimo tako, da stezaljke generatora kratko spojimo prekoampermetra i kod približno sinkrone brzine vrtnje podižemo uzbudni napon tako dugo, dok namampermetar ne pokaže vrijednost nominalne struje. To znači da je struja pokusa kratkog spojajednaka nominalnoj struji : I2K = I2N. Slika 27 Karakteristika kratkog spojamhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Električni strojevi II dio.... 28.3.2016.

Električni strojevi II dio Page 6 of 9 Slika 28 Pokus generatora u kratkom spojuU kratkom spoju nema zasićenja, to struja kratkog spoja raste proporcionalno s uzbudnom strujom,pa je karakteristika kratkog spoja pravac kao na slici 27.Pokus generatora u kratkom spoju prikazan je na slici 28 gdje se može posebno istaći reguliraniuzbudni napon U1 i uzbudna struja I1 kao i struja u armaturi I2 . Napon na kratkospojenimstezaljkama jednak je nuli. I u ovom pokusu kratkog spoja generatora možemo reći da je snagekratkog spoja približno jednaka snagi gubitaka u bakru namota : PK = PCu POJEDINAČNI RAD SINKRONOG GENERATORAKod pojedinačnog rada sinkronog generatora mogu se napomenuti važne činjenice :1. sinkroni generator mora davati potrošaču konstantan napon bez obzira na vrstu i veličinuopterećenja, a to se postiže automatskom regulacijom uzbudne struje I1,2. generator mora davati potrošaču konstantnu frekvenciju, što se postiže konstantnom brzinomvrtnje,3. sinkroni generator možemo opteretiti najviše do njegove nominalne vrijednosti, inače može doćido oštećenja namota. PARALELNI RAD SINKRONOG GENERATORASinkroni generatori gotovo uvijek rade paralelno. U. električnoj centrali postoje obično dva do trigeneratora koji rade paralelno na jednu mrežu, a ta je mreža povezana s drugim mrežama, pa takosve centrale rade paralelno.Da bi dva ili više generatora spojili na mrežu moraju biti ispunjeni nekiuvjeti:mhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Električni strojevi II dio.... 28.3.2016.

Električni strojevi II dio Page 7 of 91. moraju biti jednaki naponi mreže i priključivanog stroja,2. mora biti ista frekvencija stroja i mreže, tj. sinkroni stroj mora biti potjeran na sinkronu brzinu,3. naponi mreže i priključivanog stroja moraju biti istofazni,4. redoslijed faza mreže i priključivanog stroja mora biti isti.U slučaju neispunjavanja navedenih uvjeta, zbog razlike napona između mreže i stroja mogu tećivelike struje izjednačenja, pa može doći do uništenja stroja i čitaviog postrojenja.Da ne dođe do neželjenih posljedica moraju, prije uključivanja generatora na mrežu, biti ispunjenisvi navedeni uvjeti, tako da se priključivanje stroja izvrši bez štetnih posljedica. SINKRONIZACIJA SINKRONOG GENERATORASinkronizacija je mogućnost, pomoću prikladnih naprava, određivanja da li su ispunjeni svi uvjetiparalelnog rada prije uključivanja generatora na mrežu. Na slici 29 prikazan je uređaj zasinkronizaciju : Slika 29 Shema uređaja za sinkronizacijuFrekvenciju napona generatora i mreže ustanovljujemo pomoću dvostrukog frekvencmetra, iznosenapona pomoću dvostrukog voltmetra, a nul - voltmetar nam služi da ustanovimo istofaznost naponageneratora i mreže. U trenutku, kada nul - voltmetar pokazuje nulu postignuta je istofaznost napona imreže te se sklopkom generator može ukopčati na mrežu. PREUZIMANJE OPTEREĆENJAmhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Električni strojevi II dio.... 28.3.2016.

Električni strojevi II dio Page 8 of 9Sinkroni stroj s obzirom na izmjeničnu mrežu može djelovati : 1. kao generator , tj. da nam u mrežu šalje radnu struju, moramo pogonskom stroju dati više mehaničke energije, 2. kao motor, ako sinkroni stroj mehanički opteretimo i troši iz mreže radnu struju, 3. kao kapacitivni potrošač, ako sinkroni stroj preuzbudimo, on šalje u mrežu jalovu struju, 4. kao induktivni potrošač, ako sinkroni stroj poduzbudimo, on uzima iz mreže jalovu struju. SINKRONI MOTORAko rotor stroja prije priključka na mrežu, iz vanjskog izvora uzbudimo i na bilo koji načinpotjeramo na približno sinkronu brzinu ns, onda bi stroj nakon priključka na izmjenični napon i daljerotirao sinkronom brzinom radeći kao sinkroni motor , kao na slici 30 : Slika 30 Sinkroni motor ZAŠTITA GENERATORAGeneratori se rade obično u velikim jedinicama i oni predstavljaju veliku vrijednost , te u slučajukvara na generatoru nastaje šteta zbog kvara i ne proizvodnje električne energije. Zato je potrebnopredvidjeti zaštitu koja će spriječiti da ne dođe do kvara u generatoru i koja će ograničiti oštećenje.Kvarovi koji mogu nastati na generatoru su slijedeći, a prikazani su slikom 31 : 1. kratki spoj među fazama generatora, 2. spoj među zavojima iste faze, 3. spoj statorskog namota s masom, 4. spoj rotorskog namota s masom.mhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Električni strojevi II dio.... 28.3.2016.

Električni strojevi II dio Page 9 of 9 Slika 31 Kvarovi na generatoruSpijrečavanje kvarova na na generatoru realiziramo pomoću električnih naprava kao što su okidači idiferencijalna zaštita koji pod djelovanjem struje djeluju na mehanizam za iskapčanje strujnogkruga.mhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Električni strojevi II dio.... 28.3.2016.

Električni strojevi III dio Page 1 of 12 ASINKRONI STROJEVI UVODAsinkroni stroj se pretežno upotrebljava kao motor, a jako rijetko kao generator. Asinkroni strojdobio je svoje ime zbog toga, što brzina rotacionog magnetskog toka i brzina rotora nije ista, kao štoje slučaj kod sinkronih strojeva. Asinkroni motor se izrađuje u serijskoj proizvodnji kao jednofazniili trofazni, vrlo je jednostavan za proizvodnju i održavanje i relativno niske proizvodne cijene. Radasinkronog stroja temelji se na rotirajućem magnetskom toku, a velike zasluge za pronalazak imaHrvat pravoslavne vjere Nikola Tesla. KONSTRUKCIJA ASINKRONOG STROJAKonstrukcija asinkronog stroja, što se tiče statora, potpuno je jednaka sinkronom stroju, dok jerazlika u rotoru, kao na slici 32 Slika 32 Asinkroni motor STATORStator je napravljen u obliku šupljeg valjka od dinamo limova, a uzduž valjka na unutarnjoj straninalaze se utori u koje se stavlja trofazni namot. Kućište stroja služi kao nosač i zaštita limova inamota, a izrađuje se od lijevanog željeza, čelika silumina itd. U sredini nalaze se ležajni štitovi uobliku poklopca gdje su smješteni ležajevi za osovinu na kojoj se nalazi rotor. ROTORRotor je sastavljen slično kao i stator, a sastoji se od osovine i rotorskog paketa. Rotorski paket jeizveden u obliku valjka od dinamo limova, a u uzdužnom smjeru na vanjskoj strani valjka nalaze seutori za smještaj rotorskog namota. Ako je rotorski namot izveden od štapova bakra, mjedi, bronceili aluminija, koji su s obje strane prstenima kratko spojeni i liči na kavez, tada je to kavezniasinkroni motor, kao na slici 32. Ili, ako je rotorski namot izveden kao i statorski tj. od svitka kojisu spojeni na tri koluta po kojima klize četkice koje služe za spajanje na rotorske otpornike, tada je toklizno kolutni asinkroni motor, kao na slici 33 :mhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Električni strojevi III dio.... 28.3.2016.

Električni strojevi III dio Page 2 of 12 Slika 33 Klizno kolutni asinkroni motorTrofazni se namot spaja u spoj zvijezda ili trokut na priključnoj kutiji kao na slici 34 : Slika 34 Zvijezda spoj i trokut spoj RAD ASINKRONOG MOTORAPriključivanjem statorskog primarnog namota na izmjeničnu trofaznu mrežu kao na slici 32 i 33,poteče trofaznim namotom trofazna izmjenična struja, koja stvara rotirajuće magnetsko polje kojerotira brzinom ns i zatvara se kroz stator i rotorski sekundarni namot. Presjecanjem vodičastatorskog i rotorskog namota svara se inducirana EMS E1 koja drži ravnotežu priključenom naponumreže, a inducirana EMS E2 u namotu rotora protjerat će struju I2 . Ova struja stvara oko vodičamagnetsko polje koja s rotacionim magnetskim poljem daje rezultirajuće polje, a to stvara mehaničkesile koje na osovini stvaraju moment vrtnje. Smjer vrtnje rotacionog magnetskog polja i smjergibanja rotora su istovjetni. Želimo li promjeniti smjer okretanja rotora, trebamo promjeniti smjerokretanja rotacionog magnetskog toka zamjenom dviju faza.Brzina rotora n uvjek je manja od sinkrone brzine ns kojom se okrače rotaciono magnetsko polje iovisna je o teretu na motoru. Rotor ne može nikada postići sinkronu brzinu vrtnje, a kad bi rotorpostigao sinkronu brzinu, ne bi više bilo razlike brzina između rotacionog magnetskog toka i rotora ine bi postojalo presjecanje namota rotora magnetskim silnicama. Zbog toga se ne bi u rotorskomnamotu inducirala EMS i ne bi bilo djelovanja mehaničkih sila na vodič, te ne može se stvoritimoment za rotaciju.Rotor se uvijek okreće asinkrono, po čemu je ovaj stroj i dobio svoje ime.mhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Električni strojevi III dio.... 28.3.2016.

Električni strojevi III dio Page 3 of 12 ZAKRETNI TRANSFORMATORZakretni transformator je asinkroni stroj kojemu je rotor zakočen, tj. ne može se okretati sam odsebe, nego preko pužnog prenosa može se polagano zakretati. Asinkroni stroj u biti je transformator ipriključimo li trofazni napon na primar, struja će stvoriti rotacino magnetsko polje koje će induciratiu primaru statora EMS E1 i u sekundaru rotora EMS E2, prikazano slikom 35. Kod zakretnogtransformatora možemo okretanjem rotora zakretati vektore sekundarnih napona u odnosu na vektoreprimarnih napona za bilo koji kut, a time je moguće jednoliko dobivanje različitih veličina napona,kao na slici 36. može se zaključiti da zakretni transformator služi za jednoliku regulaciju napona. Slika 35 Shema zakretnog transformatoraPrema vektorskom dijagramu zakretnog transformatora vidi se da zakretanjem rotora dobivamorazličite rezultirajuće napone koji se kreću u granicama Emin do Emax : Emin = E1 - E2 = 0 V Emax = E1 + E2 = 760 VU elektrotehnici potpuno je svejedno koji je namot primar, a koji sekundar, tako da je na slici 35rotorski namot primar i statorski je namot sekundar. Ako opteretimo sekundar, poteći ćesekundarna struja koja zajedno sa rotirajućim magnetskim tokom djeluje na rotor, koji se ne možezakrenuti jer je zakočen.mhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Električni strojevi III dio.... 28.3.2016.

Električni strojevi III dio Page 4 of 12 Slika 36Vektorski dijagram napona zakretnog transformatora KLIZANJE ASINKRONOG MOTORARotor asinkronog motora pod djelovanjem okretnog magnetskog polja uvijek ima manju brzinu odsinkrone. Klizanje je karakteristika različitih brzina vrtnje rotacionog magnetskog toka i rotoraasinkronog stroja. Ako označimo brzinu vrtnje rotora sa n, brzinu rotacionog magnetskog toka sa ns,a klizanje sa s, tada je klizanje odnos relativne brzine nr, sa kojom silnice presjecaju namot rotora isinkrone brzine : ns - ns =------------------ = ns nr=---------------- nsKlizanje kod nominalnog opterećenja može se uzeti kao srednja vrijednost 4 do 6 %. GUBICI ASINKRONOG MOTORAGubitak snage u asinkronom motoru možemo prikazati slikom 37 :mhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Električni strojevi III dio.... 28.3.2016.

Električni strojevi III dio Page 5 of 12 Slika 37Prikaz gubitaka asinkronog motoraPrivedenu energiju Pprivedeno, motor uzima iz mreže koja se jednim dijelom troši:na gubitke u bakru statora i rotora PCu1 i PCu2,na gubitke u željezu statora i rotora PFe1 i PFe2,na mehaničke gubitke u ležajevima motora Pmeh ina gubitke ventilacije Pvent.Dobivenu menaničku snagu Pdobivena imamo na osovini motora. Odnos dobivene i privedene snagepredstavlja korisnist : Pdobivena η =----------------------- Pprivedena POKUS PRAZNOG HODA ASINKRONOG MOTORAU praznom hodu motor se priključi neopterećen na nominalni napon UN, ampermetri mjere strujupraznog hoda I0, a vatmetri mjere snagu praznog hoda P0 koju motor u praznom hodu uzima izmreže, što je prikazano slikom 38 :mhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Električni strojevi III dio.... 28.3.2016.

Električni strojevi III dio Page 6 of 12 Slika 38 Shema pokusa praznog hoda POKUS KRATKOG SPOJA ASINKRONOG MOTORAU kratkom spoju motor se priključuj na napon UK, preko autotransformatora, koji je niži odnominalnog, a rotor se zakoči da ne može rotirati. Ampermetri mjere struju kratkog spoja IK, avatmetri mjere snagu kratkog spoja PK koju motor u kratkom spoju uzima iz mreže, što jeprikazano slikom 39 : Slika 39 Shema pokusa kratkog spojamože se zaključiti, da se mjerenjima pokus praznog hoda i pokusa kratkog spoja mogu izmjeritisvi glavni podaci asinkronog stroja.U pokusu praznog hoda, snaga praznog hoda P0 približno je jednaka gubicima u željezu asinkronogstroja : P0 = PFemhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Električni strojevi III dio.... 28.3.2016.

Električni strojevi III dio Page 7 of 12U pokusu kratkog spoja, snaga kratkog spoja PK približno je jednaka gubicima u bakru asinkronogstroja: PK = PCu KOČENJE ASINKRONIM STROJEMElektrični način kočenja je brzo zaustavljanje rada motora koje se realizira kao kočenjeprotuspojem . Kod kočenja protuspojem motor se ne isključuje sa mreže, nego zamjenimo priključakdviju faza i na taj način rotaciono polje mijenja svoj smjer te se okreće suprotno od rotora. Okretnimoment djeluje u smjeru okretnog magnetskog polja, te sada imamo suprotan smjer od momenta silainercije i uzrokuje brže kočenje rotora. Čitava mehanička snaga kod kočenja pretvara se u električnu,kao Jouleovi gubici, koji zagrijavaju namot stroja. Kočenje asinkronim strojem prikazano je slikom40 : Slika 40 Shema protuspojnog kočenja NOMINALNI PODACI ASINKRONOG MOTORANominalni podaci asinkronog motora prikazani su na kućištu na natpisnoj pločici s oznakama ipodacima :1. korisna snaga u kW,2. namot namota statora u V i oznaka spoja ( npr. 380 V ),3. linijska struja u A,4. frekvencija Hz,mhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Električni strojevi III dio.... 28.3.2016.

Električni strojevi III dio Page 8 of 125. brzina vrtnje u o/min,6. faktor snage cos φ,7. napon i struja namota rotora (kod klizno - kolutnog motora). MOMENTNA KARAKTERISTIKA ASINKRONOG MOTORAMomentnom karakteristikom mogu se odrediti razne pogonske točke momenta vrtnje M i pripadnebrzine n, kao na slici 41 : Slika 41 Momentna karakteristika asinkronog motoraveličina momenta motora u trenutku pokretanja, gdje je n = 0, naziva se potezni moment ili pokretnimoment Mp. Od motora zahtjevamo da ima potezni moment veći od nominalnog kako bi mogaomotor krenuti i kada je opterećen nominalnim opterećenjem. Maksimalni moment naziva se prekretnimoment Mpr koji je približno dva puta veći od nominalnog momenta Mn.Razmotrimo slučaj kada motor mora pokretati teret kao što je ventilator. Motor mora pokrenuti teretventilatora jer je potezni moment motora Mp veći od momenta ventilatora u trenutku pokretanja gdjeje n=0, motor se ubrzava i ustalit će se u vrtnji tamo gdje nema razlike momenata, a to je presjecištekrivulje momenata tereta i krivulje momenta motora u točki A, kao na slici 42 :mhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Električni strojevi III dio.... 28.3.2016.

Električni strojevi III dio Page 9 of 12 Slika 42Momentna karakteristika motora i ventilatoraPovećamo li opterećenje motora, brzina vrtnje opada i radna točka motora se pomiče pokarakteristici motora u desno. Poraste li moment tereta iznad prekretnog momenta motora, motor jedošao u puni kratki spoj i ukoliko ne bi djelovala zaštita namot bi pregorio. POKRETANJE KAVEZNIH MOTORAKavezni motor ima kavezni namot kao sekundar koji ima vrlo mali otpor i ima mali potezni moment,a struja pokretanja je ralativno velika i iznosi približno : Ip = 3 * INVelika struja pokretanja ne dozvoljava, da velike motore pod punim opterećenjem, direktnoukapčamo na mrežu. Zbog velike struje pokretanja nastaju u mreži jaki strujni udari koji uzrokujukolebanje napona te se direktno mogu ukapčeti trofazni kavezni motori do približno 2 kW.Pokretanje kaveznih motora može se izvršiti na nekoliko načina, najčešći način je pomoću sklopkezvijezda - trokut, kao na slici 43 :mhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Električni strojevi III dio.... 28.3.2016.

Električni strojevi III dio Page 10 of 12 Slika 43 Pokretanje pomoću sklopke zvijezda trokutKod pokretanja zvijezda-trokut, zbog smanjenog napona u momentu pokretanja za √3 puta, smanjitće se potezni moment za 3 puta. REGULACIJA BRZINE VRTNJE ASINKRONOG MOTORAPrama jednadžbi za brzinu vrtnje asinkronog motora: 60 · f n =-------------- pvidimo da možemo regulaciju brzine vrtnje vršiti mijenjanjem frekvencije f i promjenom broja paripolova p.Promjenom frekvencije mijenja se sinkrona brzina rotacionog magnetskog toka, a time se i mijenjabrzina vrtnje asinkronog motora. Ovaj način regulacije realizira se pretvaračima koji će davatipromjenljivu frekvenciju.Promjenom broja pari polova realizira se regulacija brzine vrtnje u stupnjevima. Tako kodfrekvencije f = 50 Hz promjenom broja pari polova p = 2 na p = 4 dobijemo dvije brzine : 1500o/min i 750 o/min, odnosno nešto manje brzine. ZAŠTITA ASINKRONIH MOTORAKod preopterećenja ili kvara u namotu, teći će velika struja koja može namot ugrijati i oštetiti danamot pregori. Zato motor moramo zaštititi zaštitom koja će pravovremeno prekinuti dovod napona istaviti ga izvan pogona.Rastalnim osiguračima štitimo motor od čistog kratkog spoja, a to znači zaštita od struja koje su300 % nazivne vrijednosti osigurača.Bimetanlna zaštita radi na termičkom principu i djeluje kad je prevelika struja razvila dovoljnutoplinu Q = I2 R t, da može djelovati zaštita. Kratkotrajni udari struje prilikom ukapčanja kaveznihmotora ne djeluju na bimetal, jer ga kratkotrajna struja ne stigne ugrijati.Motorna zaštitna sklopka se sastoji od elektromagnetske i bimetalne zaštite. To je u stvarinadstrujna sklopka s termičkom zaštitom. Motorna zaštitna sklopka ne smije iskapčati ni kodnajvećih struja pokretanja, kod preopterećenja 50 % mora iskapčati unutar 2 minute i kod kratkogspoja sklopka mora odmah iskapčati. JEDNOFAZNI ASINKRONI MOTORIMali potrošači se zbog ekonomskih razloga priključuju jenofazno te je potreban jednofazan motorkoji se gradi do 1 kW. Jednofazni asinkroni motor može se pokrenuti ručno, da ga se remenompokrene u željenom smjeru, ali se ovaj način ne upotrebljava jer nije prikladan. Za pokretanjeupotrebljava se pomoćna faza, koja zauzima 1/3 utora statora, a glavni ili radni namot smješten je u2/3 utora statora, kao na slici 44. Ukapčanjem kondenzatora u pomoćnu fazu postiže se fazni pomak,a time se dobije okretno polje koje daje potezni moment. Pomoćna faza s kondenzatorom ukopčanamhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Električni strojevi III dio.... 28.3.2016.

Električni strojevi III dio Page 11 of 12je samo za vrijeme pokretanja i ona se iskapča automatski kod pune brzine vrtnje. Slika 44 Pokretanje ukapčanjem kapaciteta u pomoćnu fazu TROFAZNI MOTOR KAO JENOFAZNITrofazni motor možemo upotrebljavati kao jednofazni. Da se trofaznom motoru omogući pokretanjekada je priključen na jednofazni napon, ukapča se namotu motora kondenzator kao na slici 45, zaslučaj trofaznog namota spojenog u trokut i spojenog u zvijezdu. Treba posebno istaći da snagaovakvih motora je za približno 30 % manja od snage trofaznih motora, a potezni moment iznosipribližno 30% nominalnog momenta. Kapacitet pogonskog kondenzatora ovisi o trofaznoj snazi, amože se odrediti pomoću dijagrama na slici 46. Slika 45mhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Električni strojevi III dio.... 28.3.2016.

Električni strojevi III dio Page 12 of 12 priključak kondenzatora na trofazni motor Slika 46Dijagram za određivanje kapacitetamhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Električni strojevi III dio.... 28.3.2016.

Električni strojevi IV dio Page 1 of 10 ISTOSMJERNI STROJEVI UVODU elektrotehnici zadnjih godina upravo su istosmjerni motri zauzeli vodeću ulogu u automatizaciji iregulaciji jer imaju pogodne mogućnosti brže i fine regulacije brzine vrtnje. Kao i kod drugihelektričnih strojeva tako i kod istosmjernih strojeva ne postoji nikakva konstrukcijska razlika izmeđugeneratora i motora, ali zbog praktičkih razloga radi ili kao generator ili kao motor. U istosmjernimstrojevima postoji kolektor koji omogućava da istosmjerni generator u kojem se inducira izmjeničninapon daje potrošaču istosmjerni napon, ili kod motora, da da privedeni istosmjerni napon pretvori uizmjenični. KONSTRUKCIJA ISTOSMJERNOG STROJAKonstrukcija istosmjernog stroja slična je sinkronom stroju, a razlika je u tome sto istosmjerni strojima polove uzbudnog namota na statoru, a armaturni namot na rotoru, dok je kod sinkronog strojasuprotno. Istosmjerni stroj, prikazan slikom 47, ima tri osnovna dijela : 1. stator, 2. rotor, 3. kolektor.Stator je izveden kao šuplji valjak od lijevanog željeza. Na unutarnjoj strani statorskog jarma nalazese magnetski polovi s uzbudnim namotom, a sa strane statora nalaze se štitovi s ležajevima zaosovinu. Magnetske silnice izlaze iz sjevernog N - pola, prolaze preko rotora, ulaze južni S - pol ivraćaju se na sjeverni N - pol. Stator je izraden od punog masivnog komada jer je izvrgnutmagnetskom polju istosmjerne struje te nemamo gubitke vrtložnih struja i gubitke petlje histereze.Rotor je izraden od dinamo limova i učvršćen na osovinu. U utorima nalazi se armaturni namotčiji su krajevi spojeni na lamele kolektora.Kolektor je smješten uz sam rotor na osovinu stroja, a sastoji se od bakrenih lamela koje sumeđusobno izolirane i izolirane su i od osovine, a po njima klize četkice.Četkice su načinjene od mekšeg materijala nego sto je kolektor kao sto su : tvrdi ugljen, grafitniugljen, metalni ugljen itd. One moraju čitavom svojom površinom ležati na kolektoru određenimpritiskom i ne smiju biti veće širine od 2-3 lamele.mhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Električni strojevi IV dio.... 28.3.2016.

Električni strojevi IV dio Page 2 of 10 Slika 47 Dvopolni istosmjerni stroj ISTOSMJERNI GENERATORMagnetski tok stvoren je prolazom uzbudne struje kroz uzbudni namot, a pokrećemo li rotorvanjskim pogonskim strojem konstantnom brzinom v, to će se inducirati EMS e : e=B*l*vgdje je B magnetska indukcija, l duljina vodiča namota rotora i v obodna brzina rotora. Prema slici47, stroj kao generator, u rotoru imat će izmjenični inducirani napon, a na četkicama preko kolektoraimat ćemo istosmjerni napon. Kolektor i četkice nam omogućuju pretvaranje izmjeničnog napona uistosmjerni. ISTOSMJERNI MOTORIstosmjerni stroj prikazan na slici 47 može raditi i kao motor. Uz pretpostavku iste uzbudne struje idjelovanja magnetske indukcije B, priključimo li na stezaljke četkica istosmjerni napon, poteći ćearmaturnim svitkom struja koja stvara silu F koja nastoji izbaciti vodič : F=B*I*lSila će stvoriti okretni moment, koji će rotor zakretati, i tako je istosmjerni stroj postao motor . NAPON ISTOSMJERNOG GENERATORAInducirana EMS E na na namotima različita je od napona U koji vlada na stezaljkama stroja. Akoopteretimo stroj poteći će armaturnim namotom struja IA koja izaziva u otporu armature RA padnapona u armaturi IA*RA. Na stroju dolazi i do pada napona na četkicama zbog prelaznog otporaizmeđu četkica i kolektora ∆UČ, pa možemo pisati da je napon stezaljki na generatoru prema IIKirchhoffovom zakonu : U = E - IA * RA - ∆UČ NAPON ISTOSMJERNOG MOTORAKod elektromotora je obratno jer se napon na stezaljkama motora U troši na pad napona u otporuarmature IA* RA, na pad napona na četkicama ∆UČ i svladavanju EMS E inducirane u motoru,tako da je prema II Kirchhoffovom zakonu : U = E + IA * RA + ∆UČNapon stezaljki stroja U, pad napona armature IA*RA , EMS E i pad napona na četkicama ∆UČmože se prikazati nadomjesnom shemom kao na slici 48 :mhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Električni strojevi IV dio.... 28.3.2016.

Električni strojevi IV dio Page 3 of 10 Slika 48 Nadomjesna shema istosmjernog generatora i motora PRAZNI HOD ISTOSMJERNOG GENERATORAInducirana EMS E proporcionalna je magnetskom toku Ф i brzini vrtnje stroja v, a uz pretpostavkukonstantne brzine vrtnje, proizvedeni napon biti će proporcionalan magnetskom toku. Magnetski tokskoro redovito se stvara elektromagnetima kao uzbuda određenom uzbudnom strujom IM. Na slici49 prikazana je krivulja praznog hoda, gdje zbog remanencije, neće početi iz ishodišta 0 nego iztočke X : Slika 49 Karakteristika praznog hoda OPTEREĆENJE ISTOSMJERNOG STROJAIstosmjerni stroj možemo opteretiti kao generator, tada uzimamo iz armaturnog namota struju IA, ilikao motor, tada dovodimo struju armature IA. Struja armature proizvest će magnetsko polje koje ćesvojim djelovanjem promjeniti magnetsko stanje stroja, a to izaziva i promjenu u fizikalnomdjelovanju stroja, a to nazivamo reakcijom armature. To znači da u pogonskom stanju izmeđuostalog imamo za posljedicu smanjenje inducirane EMS. KOMUTACIJAKomutacija je promjena polariteta induciranog napona svitka kod prolaza kroz neutralnu zonu.Lamela pri prolazu pod četkicom ima za posljedicu promjenu smjera struje u svitku, koji se nalaze ukratkom spoju. Kratki spoj je dok četkice pokrivaju odgovarajuće lamele i struja u svitku pada odneke vrijednosti na nulu, a zatim poraste u suprotnom smjeru. Na slici 50 prikazana su trikarakteristična trenutka komutacije :mhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Električni strojevi IV dio.... 28.3.2016.

Električni strojevi IV dio Page 4 of 10 Slika 50 Prikaz procesa komutacijeNa slici 50 a neka struja u promatranom svitku teče u pozitivnom smjeru. Pomicanjem kolektora udesno prolazi četkica sa lamele 2 na lamelu 1 kao na slici 50 b i svitak je kratko spojen. Za vrijemekratkog spoja, struja kratkospojenog svitka mijenja svoj smjer i sada teče u negativnom smjeru.Prema slici 50 c je moment kada četkica ne dodiruje vise lamelu 2 i završen je proces komutacije snegativnom strujom svitka. UZBUDE ISTOSMJERNIH STROJEVAKao uzbudu možemo proizvesti magnetski tok pomoću permanentnog magneta kao na slici 51 a.Takoder na slici 51 prikazane su pojedine vrste generatora s obzirom na uzbudu i to : 51 b. generator s nezavisnom uzbudom 51 c. poredni generator ( s paralelnom vezom uzbude ) 51 d. serijski generator ( sa serijskom vezom uzbude ) 51 e. kompaudni generator ( sa paralelno serijskom vezom uzbude )mhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Električni strojevi IV dio.... 28.3.2016.

Električni strojevi IV dio Page 5 of 10 Slika 51 Vrste uzbuda istosmjernih generatoraNezavisna uzbuda, kao na slici 51 b., uzbudni strujni krug je neovisan o strujnom krugu potrosača.Taj način uzbude upotrebljava se kod pogona s jako promjenljivim naponom armature. Stezaljkearmature označene su sa slovima A - B, a uzbudni namot sa I - K.Poredna uzbuda, kao na slici 51 c., paralelni uzbudni namot priključen je paralelno na četkicearmature i stezaljke su označene sa C - D. Kod generatora, armaturna struja dijeli se na strujupotrošača i struju potrebnu za uzbudu magneta, dok kod motora struja privedena iz mreže dijeli se nastruju armature i uzbudnu struju.Serijska uzbuda, kao na slici 51 d., serijski uzbudni namot priključen je serijski na četkice armaturei stezaljke su označene sa E - F. Kod ove vrste stroja ukupna struja predstavlja i struju armature istruju uzbude bez obzira dali se radi o generatoru ili motoru.Kompaudna uzbuda, kao na slici 51 e., serijski i paralelni namot spojili smo zajedno kao uzbudnenamote i dobili smo svojstva stroja kao kod porednog i serijskog spajanja uzbude.mhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Električni strojevi IV dio.... 28.3.2016.

Električni strojevi IV dio Page 6 of 10 PARALELNI RAD ISTOSMJERNIH GENERATORAParalelni spoj istosmjernih generatora prikazan je na slici 52. gdje svi generatori moraju imatijednake napone i u tom slučaju ukupni napon jednak je naponu jednog generatora : U = U1 = U2Ukupna struja jednaka je zbroju struja pojedinih generatora : I = I1 + I2Ukupna snaga, također je jednaka zbroju pojedinih snaga : P = P1 + P2Da bi mogli priključiti dva istosmjerna generatora paralelno, moraju biti ispunjeni slijedeći uvjeti : a. oba generatora moraju imati isti napon b. međusobno moraju biti spojene istoimene stezaljke Slika 52 Paralelni spoj istosmjernih generatora MOTORI ISTOSMJERNE STRUJEKod motora istosmjerne struje, želimo li promjeniti smjer vrtnje moramo promjeniti spojelektromagneta uz nepromijenjeni spoj armature, ili promjeniti spoj armature uz nepromijenjeni spojmagneta, kao na slici 53. Ako se promjeni istodobno i smjer uzbudne struje i smjer armaturne struje,ostat će smisao vrtnje motora nepromijenjen.Serijski motor opterećenja savladava s relativno malom strujom, ali mana mu je da ako jeneopterećen može \" uteći \".mhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Električni strojevi IV dio.... 28.3.2016.

Električni strojevi IV dio Page 7 of 10Poredni motor kod povećanja struje opterećenja, smanjenje brzine je neznatno pa je pogodan zapogone koji zahtjevaju gotovo konstantnu brzinu vrtnje kod raznih opterećenja.Kompaudni motor ima dva namota gdje možemo imati magnetska polja da se potpomažu ili dadjeluju nasuprot jedno drugome. Slika 53 Promjena smjera vrtnje POKRETANJE ISTOSMJERNIH MOTORAStruje pokretanja mogu biti 3 do 10 puta veće od nominalne struje, a to bi moglo štetno djelovati namotor i na mrežu. Zbog toga se može direktno priključiti na mrežu samo mali motori snage do 1 kW,jer imaju veliki unutarnji otpor pa je struja pokretanja mala.Veći motori priključuju se na mrežu prilikom pokretanja preko pokretača ili upuštača, pomoću kojihse u momentu pokretanja ograničava struja. Pokretači su otpori koji se priključuju u seriju sarmaturnim namotom. U momentu pokretanja motora uključen je čitav otpor pokretača, zatim seporastom brzine motora isključuje sve dok armaturni namot ne bude direktno priključen na mrežu.Na slici 54. a i b prikazani su spojevi pokretača kod porednog i serijskog motora.mhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Električni strojevi IV dio.... 28.3.2016.

Električni strojevi IV dio Page 8 of 10 Slika 54 Shema spoja pokretača a. kod porednog motora b. kod serijskog motora REGULACIJA BRZINE VRTNJEKod regulacije brzine vrtnje mora se omogućiti da kod konstantnog opterećenja postižemo različitebrzine vrtnje. Brzina vrtnje može se mijenjati bilo promjenom priključenog napona, bilo mijenjanjemregulacionog otpornika postavljenog u seriju s armaturnim namotom, ili promjenom magnetskogtoka. Prva dva načina nazivaju se regulacija naponom, a treći način naziva se regulacija poljem.Ako želimo vršiti regulaciju brzine naponom moramo smanjivati napon mreže uključivanjem uarmaturnu granu regulacioni otpor R i tako možemo samo smanjivati brzinu vrtnje. Regulacijubrzine poljem vršimo tako, da se u uzbudni krug priključi regulacioni otpornik R1 kojim možemomijenjati uzbudnu struju, odnosno magnetski tok, a time i brzinu vrtnje.Shema spajanja za regulaciju brzine vrtnje prikazana je na slici 55. a za poredni motor i slika 55. b zaserijski motor.mhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Električni strojevi IV dio.... 28.3.2016.

Električni strojevi IV dio Page 9 of 10 Slika 55 Shema spajanja regulacije brzine vrtnje a. kod porednog motora b. kod serijskog motora KOLEKTORSKI STROJEVI IZMJENIČNE STRUJE UVODSerijski motor istosmjerne struje može se priključiti na izmjenični napon i on bi rotirao kao da smoga priključili na istosmjerni napon. Međutim istosmjerni motor ne bi mogao dugo raditi jer bipregorijeo, a uzrok je što je građen od punog materijala, a ne od dinamo limova, tako da će se javljatigubici vrtložnih struja i gubici petlje histereze. Za kolektorske strojeve izmjenične struje kao iuniverzalne strojeve izrađuju se zato magnetski polovi i statorski jarmovi od dinamo limova. Glavninedostatak izmjeničnog kolektorskog motora je značajno iskrenje na kolektoru. Upotrebakolektorskih motora izmjenične struje je dosta široka i upotrebljavaju se kao jednofazni i kaotrofazni. Kao jednofazni kolektorski izmjenični motor upotrebljava se kod bušilica, brusilica,usisivača za prašinu itd. JEDNOFAZNI KOLEKTORSKI MOTORShema spajanja serijskog kolektorskog motora izmjenične struje prikazana je na slici 36. Uzbudninamot označen je sa M, kompenzacioni sa K, namot pomoćnih polova sa P, a armaturni sa A. Svinamoti spojeni su u seriju i mrežni napon šalje redom kroz njih struju.mhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Električni strojevi IV dio.... 28.3.2016.

Električni strojevi IV dio Page 10 of 10 Slika 56 Shema jednofaznog kolektorskog motoraJedna podvrsta jednofaznih serijskih kolektorskih motora jesu univerzalni motori, a to su takvimotori, koji se mogu bez daljnjega priključiti na istosmjerni ili izmjenični napon, ali samo zaođređeni napon. Univerzalni motori građeni su za snage do 1 kW i brzine 1500 do 18000 o/min.Univerzalni motori imaju veliki potezni moment i brzinu vrtnje obrnuto proporcionalnu opterećenju.mhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Električni strojevi IV dio.... 28.3.2016.

Osnove elektrotehnike I dio Page 1 of 11Što je to atom ?Atom je najsitnija čestica elemenata koje se ne moze razložiti, a da se pri tom ne promjene osnovnasvojstva samog elementa. Atom se sastoji od: atomske jezgre i atomske ljuske. Atomska jezgrasastavljena je od protona (nosioci pozitivnog električnog naboja) i neutrona (bez naboja). Atomskaljuska obavija atomsku jezgru i u njoj se nalaze elektroni (negativnog naboja) koji kruže okoatomske jezgre.Slika 1 Primjer sastava helijaŠto je eletrična struja?Električna struja je usmjereno gibanje slobodnih elektrona od mjesta viška elektrona prema mjestumanjka elektrona.Slika 2 Usmjereno gibanje elektronaŠto je električni vodič?Električni vodič je materijal koji obiluje slobodnim elektronima pa stoga dobro provodi električnustruju. Električni vodiči mogu biti metali (zlato, srebro, bakar, aluminij i dr.), ugljen za četkiceelektromotora i elektroliti (otopine soli, kiselina i lužina).Što su električni izolatori?Električni izolatori su materijali koji gotovo nemaju slobodnih elektrona pa stoga ne provodeelektricnu struju. Električni izolatori mogu biti neorganskog podrijetla (porculan, staklo, mramor,azbest i dr.) i mogu biti organskog podrijetla (guma, papir, prešpan, fiber, pamuk, PVC mase i dr.).Koji su učinci električne struje?Učinci električne struje u vodičima i njegovoj okolini mogu biti:mhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Osnove elektrotehnike I d... 28.3.2016.

Osnove elektrotehnike I dio Page 2 of 11Kemijski učinak, gdje električna struja pri prolazu kroz neke kemijske spojeve rastavlja te spojevena sastavne dijelove. Primjena kemijskog učinka je u elektrolizi, punjenju akumulatora i dr.Magnetski učinak, gdje električna struja pri prolazu kroz vodič stvara oko njega magnetsko polje.Magnetski učinci električne struje omogućuju rad generatora, elektromotora i transformatora, aosnova je i djelovanja većine drugih uređaja.Toplinski učinak, gdje električna struja zagrijava svaki vodič kroz koji prolazi. Korisnozagrijavanje, gdje se električna energija pretvara u toplinu, bilo bi kod: štednjaka, glačala, grijala,lemila i dr. Štetno zagrijavanje, gdje se u električnim strojevima i vodovima stvara nepotrebnozagrijavanje uslijed čega se beskorisno troši električna energija.Svjetlosni učinak, gdje električna struja, na primjer, pri prolazu kroz žarnu nit žarulje, žari nit i kaoposljedica toplinskog učinka svijetli.Fiziološki učinci, gdje električna struja pri prolazu kroz ziva bića stvara kemijski i toplinski učinak.Korisna primjena je u medicini, a može biti i opasna po život nepropisnim rukovanjem. ?Slika 3 Električna struja opasna po životŠto je električni strujni krug?Električni strujni krug dobivamo kada električni izvor spojimo vodičem na trošilo, a tada seelektroni gibaju od negativnog pola prema pozitivnom polu izvora, tj. poteći ce električna struja.Tehnički smjer električne struje je od pozitivnog prema negativnom polu izvora.Slika 4 Smjer struje i elektronaŠto je jakost električne struje I?Jakost električne struje I je množina elektrona koja za vrijeme jedne sekunde prođe kroz diostrujnog kruga.Što je jedan amper [1A]?Jedan amper [1A] je jedinica za mjerenje jakosti struje, a definira se kao ona struja koja pri prolazukroz dva vrlo dugačka i tanka paralelna vodiča, međusobno udaljena jedan metar, stvara oko njihmhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Osnove elektrotehnike I d... 28.3.2016.

Osnove elektrotehnike I dio Page 3 of 11magnetska polja koja međusobno djeluju silom od 2*10-7 njutna po metru svoje duljine.Slika 5 Definicija amperaŠto je količina elektriciteta Q?Količina elektriciteta Q je umnožak jakosti struje kroz vodič I [A] i odredenog vremena t [s], ajedinica za mjerenje je [1As] ili kulon [1C]:Q=I*t1. Zadatak: kolika je količina elektriciteta prošla kroz glačalo ako teče struja 4,54 A za vrijeme od 1sata?I = 4,54 At=1hQ=?_________Q=I*tQ = 4,54 * 3600 =16344 As = 4,54 AhŠto je gustoća struje J?Gustoća struje J je odnos jakosti struje I [A] i površine presjeka vodiča S [m2], a jedinica zamjerenje je amper po kvadratnom metru: I J = ------- [A/m2] SKako se mjeri jakost struje?Jakost električne struje mjerimo ampermetrom. Upotrebljavaju se: termički ampermetar,ampermetar s pomićnim željezom, ampermetar s pomićnim svitkom i dr. Ampermetar se uvijek spajau strujnom krugu serijski jer ima mali unutarnj otpor.mhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Osnove elektrotehnike I d... 28.3.2016.

Osnove elektrotehnike I dio Page 4 of 11Slika 6 Spajanje ampermetraŠto je elektromotorna sila EMS?Elektromotorna sila EMS izvora je količina energije koju električni izvor može dati jedinicinaboja.Što je električni napon U?Električni napon U je dio elektromotorne sile koji djeluje u strujnom krugu.Što je jedan volt [1V]?Jedan volt [1V] je napon izmedu dviju točaka kojim teče konstantna struja jakosti 1A ako se pritome troši snaga jednog vata.Slika 7 Definicija voltaKako se mjeri napon?Napon mjerimo voltmetrom. Voltmetar je po svojoj konstrukciji potpuno jednak ampermetru, alise uvijek u strujnom krugu spaja paralelno jer ima veliki unutarnji otpor.Slika 8 Spajanje ampermetra i voltmetraŠto je električni otpor R?Električni otpor R je otpor kojim se materijal opire prolazu elektrona.Što je jedan ohm [Ω]?mhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Osnove elektrotehnike I d... 28.3.2016.

Osnove elektrotehnike I dio Page 5 of 11Jedan ohm [Ω] je otpor kroz koji napon od jednog volta tjera struju jakosti jednog ampera.Slika 9 Definicija omaŠto je specifični otpor materijala ρ?Specifični otpor materijala ρ [Ωmm2/m] je otpor materijala koju pruža materijal duljine l = 1 m,presjeka S = 1 mm2 pri 20° C.Slika 10 Definicija specifičnog otporaKako se proračunava otpor vodiča R?Proračun otpora vodiča R dan je jednadzbom :2. Zadatak: koliki je otpor vodiča duljine l = 100 m, od bakra ρ = 0,0175 i presjeka S = 1,5 mm2 ?Što je električna vodljivost G?Električna vodljivost G je recipročna vrijednost električnog otpora, a jedinica za mjerenje je simens[ S ]. 1 G=-------- [ S ]mhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Osnove elektrotehnike I d... 28.3.2016.

Osnove elektrotehnike I dio Page 6 of 11 RŠto je specificna vodljivost κ?Specifična vodljivost κ[m/Ωmm2] je recipročna vrijednost spečificnog otpora.κ=1/ρ3. Zadatak: koliki presjek S mora imati bakreni vodič duljine l = 100 m, a da mu je otpor R = 1,166Ω?Što je temperaturni koeficijent α?Temperaturni koeficijent α je broj koji pokazuje za koliko se promjenio 1 Ω otpora nekogmaterijala pri promjeni temperature za 10 C.Kako se proračunava \"topli otpor\" Rt?Proračun \"topliog otpora\" Rt dan je jednadžbom :Rt = Rh (1 + α * ∆ ϑ)gdje je Rh \"hladni otpor\", α temperaturni koeficijent, ∆ ϑ temperaturna razlika.4. Zadatak: bakreni vodič ima pri 200 C otpor 1,166 Ω. Koliki je njegov otpor ako se ugrije na 650C? (α za bakar iznosi 0,0039)Rt = Rh ( 1+ α * ∆ ϑ ) = 1,166 ( 1 + 0,0039 * 45 ) = 1,370 ΩKako glasi Ohmov zakon?Ohmov zakon kaze da je jakost struje razmjerna s naponom, a obrnuto razmjerna s otporom. UI = --------- R5. Zadatak: Pri naponu od 220 V kroz glačalo teče struja jakosti 4,54 A. Koliki je otpor glačala?mhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Osnove elektrotehnike I d... 28.3.2016.

Osnove elektrotehnike I dio Page 7 of 11 UR = ---------= I 220=------------------= 48,45 Ω 4,54Što je pad napona U?Pad napona U je dio napona potrošen u pojedinom otporu, a razmjeran je s jačinom struje iveličinom otpora, a to je prema Ohmovom zakonu :U=I*R6. Zadatak: na shemi sl. 11 otpornici R1, R2 iznose svaki 48,45 Ω, a struja u strujnom krugu iznosi I= 2,26 A. Koliki su padovi napona u pojedinim otpornicima?Slika 11U1 = I * R1 = 2,26 * 48,45 = 109,49 VU2 = I * R2 = 2,26 * 48,45 = 109,49 VŠto je gubitak napona?Gubitak napona je pad napona u vodovima kao beskoristan gubitak energije.7. Zadatak: koliki je gubitak napona U na vodu duljine l = 100 m, od bakra ρ = 0,0175 i presjeka S= 1,5 mm2 , ako provodi struju jakosti 2,26 A?U=I*R ρ*lR = -----------= Smhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Osnove elektrotehnike I d... 28.3.2016.

Osnove elektrotehnike I dio Page 8 of 11 0,0175 * 100=----------------------------= 1,5= 1,166 [Ω]U = I * R = 2,26 * 1,166 = 2,235 VŠto je unutarnji pad napona Uu?Unutarnji pad napona Uu je pad napona na unutarnjem otporu izvora, a prikazan je jednadžbom:Uu = I * RuKoliki je napon na stezaljkama izvora?Napon na stezaljkama izvora jednak je elektromotornoj sili izvora umanjenoj za pad napona uizvoru, a prikazan je jednadžbom:U = E - I * RuKoliki je unutarnji otpor izvora Ru?Unutarnji otpor izvora Ru prikazan je jednadžbom: E-U Ru = ---------- I8. Zadatak: koliki je napon na trošilu U i unutarnji pad napona Uu, ako je elektromotorna silagalvanskog članka E = 1,6 V, unutarnji otpor clanka Ru = 0,3 Ω , a struja kroz trošilo iznosi I = 1,5A?Slika 12 E-URu = -----------mhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Osnove elektrotehnike I d... 28.3.2016.

Osnove elektrotehnike I dio Page 9 of 11 IU = E - Ru * I = 1,6 - 0,3 * 1,5 = 1,15 VUu = I * Ru = 1,5 * 0,3 = 0,45 VŠto kaže I Kirchhoffov zakon?I Kirchhoffov zakon kaze: zbroj svih struja koje ulaze u čvoriste jednak je zbroju svih struja kojeizlaze iz čvorista, primjer na sl. 13:Slika 13I = I1 + I2 + I39. Zadatak: prema shemi na sl.13 zadane su struje I1 = 2,5 A, I2 = 5A i I = 10 A. Kolika je strujakroz otpor R3?I = I1 + I2 + I3I3 = I - I1 - I2 = 10 - 2,5 - 5 = 2,5 AKoliki je ukupni otpor paralelno spojenih otpora?Ukupni otpor paralelno spojenih otpora prikazan je jednadžbom kao: recipročna vrijednostukupnog otpora jednaka je zbroju recipročnih vrijednosti pojedinih otpora.Ukupni otpor dva paralelno spojena otpora iznosi: R1 * R2R = ------------- R1 + R210. Zadatak: koliki je ukupni otpor R paralelno spojenih otpora prema sl. 14, ako je R1 = 2 Ω, R2 =R3 =4 Ω?mhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Osnove elektrotehnike I d... 28.3.2016.

Osnove elektrotehnike I dio Page 10 of 11Slika 1411. Zadatak: koliki je ukupni otpor R paralelno spojenih otpora prema sl. 15, ako je R1 = 210 Ω, R2= 210 ΩSlika 15Kako se proširuje mjerno područje ampermetra?Proširenje mjernog podrucja ampermetra postižemo paralelnim spajanjem otpornika sampermetrom (shunt), kao prema sl. 16.Slika 16Kak ćemo izračunati otpor shunta?Izračunat cemo otpor shunta prema jednadžbi: Ramhtml:file://C:\Users\Zoran\Desktop\Elektrotehnika_teorija\Osnove elektrotehnike I d... 28.3.2016.