Egyenáramú generátorok

17. ábra Kompenzált gép

Kommutátorok szeletfeszültsége

A kapocsfeszültség, amely két szomszédos, ellenkező polaritású kefesor között fellép, a kefék között fekvő kommutátor szeletek szelet-feszültségeiből adódik össze. A szeletfeszültség a kommutátor kerülete mentén nem állandó, hanem a levegőindukció görbe ordinátáival arányos, tehát pl. legnagyobb. értékét akkor éri el, amikor a kiválasztott szomszédos két szelethez tartozó tekercsoldalak a legnagyobb indukció helyén vannak. EIlenkező pólusok alatt, a szeIetfeszültség is változtatja irányát.

Tapasztalat szerint a szeletfeszültségnek általában nem szabad kb.. 35 V-ot meghaladnia,kisebb gépekre azonban 40.-,50 V is megengedhető, nagyobbakra viszont 25.-,30 V a felső határ. Nagyobb feszültségek a kommutátor szeletek közé lerakódó szénkefepor és más idegen anyag útján átívelést idézhetnek elő és minthogy a legnagyobb feszültség helyére mindig más "és más kommutátor szelet kerül, az átívelések egész láncolata képződik, ami végül a két szomszédos kefesor között teljes átívelésre, az úgynevezett körtűzre vezethet.

Kommutáció

A szikramentes kommutáció feltételeinek megállapítására,. különösen a segédpólusok általános hasznáIata előtti időben,mind elméleti, mind kísérleti úton igen,sok próbálkozás történt. Ezek a próbálkozások azonban aránylag kevés eredménnyel jártak, úgyhogy abban az időben. többé-kevésbé szerencse dolga volt, hogy egy újonnan tervezett. gép szikramentesen járt'~e vagy sem Ma is csak annyit lehet biztosan kimutatni, hogy minden kefeanyagnak van egy határozott szikrafeszültsége és ha a, kommutátor és a kefe között ennél nagyobb feszültség nem lép fel, - szikrázás sincs. Nagy áramsűrűség egyedül legfeljebb a kefe izzását okozza. Meg lehet állapítani azt is, hogy ez a szikrafeszültség függ az áram irányától, egyébként azonban más külsőtényezőktől, pl. a kommutátor kerületi sebességétől és hőfokától független.

Egyenáramú generátorok típusai, a gerjesztésük szerint

18. ábra

Külső gerjesztésű párhuzamos (sönt) gerjesztésű

19. ÁbraSoros gerjesztésű Vegyes gerjesztésű

Egyenáramú, külső gerjesztésű generátor jelleggörbéiA generátor indukált feszültsége: Ui = k. Φ. nA generátor kapocs feszültsége: Uki = Ui – Ia . Ra

20. ábra

Terhelési jelleggörbe

21. ábra

Külső jelleggörbe

22. ábra

Szabályozási jelleggörbe

Egyenáramú gép veszteségeiVeszteségek azok a teljesítmények, amelyek a gépben meleggé alakulnak át és ezért a generátorban mint villamos, a motorban mint hasznos teljesítmény nem jelenik meg.:A számítás és mérés egyszerűsítése céljából a veszteségeket a következő csoportokra oszthatjuk:Vasveszteség, amely a forgórész vastestében, tehát a koszorúban és a fogakban lép fel. Ide számítjuk a pólussarukban keletkező veszteséget is.Armatúra réz veszteség. Ezt az armatúra tekercselésben folyóáram okozza és ideszámítjuk a kommutáció és. A hornyokban fellépő fluxus változások következtében fellépő többlet veszteségeket is.A kommutátoron a kefék átmeneti ellenállása miatt és a kommutátor szeletekben keletkező villamos veszteségek.Gerjesztési veszteségek. Ezek a fő- és segédpólus tekercsekben, valamint a kompenzációs tekercselésben lépnek fel.Mechanikai veszteségek, amelyeket a csapágy- és kefesúrlódás valamint a szellőzés okoz.

VasveszteségSzámítása nem olyan egyszerű, de általában nem is olyan fontos, mint a transzformátor esetében. Az egyenáramú gépek forgórészében az átmágnesezés periódusszáma f = p n széles határok között változik és mivel a hiszterézis veszteség f-fel,az örvényáram veszteség pedig f2-el arányos, a két komponenst esetről-esetre külön ki kell számítani. A számított értékek azonban sokkal kisebbek, mint azok, amelyeket a kész gépen méréssel állapítunk meg. Ennek egyik oka, hogy az indukció a koszorúnak a semleges vonalon át fektetett keresztmetszetében sem oszlik el egyenletesen és az. eltérés az egyenletességtől annál nagyobb, minél nagyobb a ha/τp viszony és minél nagyobb a pólusszám (23.ábra) Ezért a vaskeresztmetszetnek a sugárirányú mérettel való növelésével egy bizonyos határon túl, a vasveszteségeket már nem is lehet csökkenteni.

23. ábra

Pólussaru felületi vasveszteségeA légrés indukció Bo értékkel sinus-vonalnak tekinthető görbe szerint ingadozik egy középérték körül. Az armatúra forgása ennek következtében a pólussaruban is indukcióváltozásokat idéz elő, amelyek örvényáram veszteségeket okoznak. Az örvényáramok nem hatolnak mélyen a pólussaruba ezért nevezik ezeket a veszteségeket felületi veszteségeknek.Ha Z a horony- és n a fordulatszám fh = Z n a változás frekvenciája, mert minden horonyosztásnak egy teljes hullám felel meg amint az a 24. ábrából is kitűnik.Az fh nagyságrendje 1000 Hz és ilyen viszonyok között még 0,5mm-es lemezekre osztott vasanyag estében sem hanyagolható el az örvényáramok visszahatása a fluxus eloszlására.

24. ábra

Az armatúra tekercselési veszteségei

a.) Egyenáramú veszteség : A tiszta egyenáram okozta tekercselési veszteség az armatúra áram által az armatúra ellenálláson létrejövő hő-veszteség Pa = Ra la2

b.) A kommutáció okozta járulékos veszteségek :Az armatúra vezetőiben váltakozó áram folyik. Az árammal együtt a horonyfalak között fellépő keresztirányú fluxus is irányt változtat, és a vezetőkben örvényáramokat hoz létre. Az örvényáram hatás annál nagyobb, minél nagyobb vezető magassági mérete.

c.) A főfluxus okozta örvényáram veszteség : A főfluxus nagy fog-indukció esetén a fluxus egy része a fogakból a horonyba szorul. A pólus-osztás különböző helyén a horony-fluxus eloszlása más és más, mint az a 25. ábrában látható, és a keresztirányú komponens, amely a vezetőkben örvényáramot idéz elő, a pólussaru csúcsa alatt a legnagyobb. A hosszirányú komponens a veszteségek szempontjából a szokásos vezetőméretek esetén rendszerint elhanyagolható.

25. ábra

Gerjesztési veszteségeka.) A gerjesztő-tekercsek és a szabályozó ellenállásuk

Joule veszteségeb.) Segédpólusok Joule veszteségec.) A kompenzáló tekercsek Joule vesztesége

A kefék átmeneti veszteségeiA kefék ellenállása elhanyagolható. Azonban a kefe és a kommutátor érintkező felületei között az áram átmenetekor tekintélyes feszültség lép fel.

Mechanikai veszteségeka.) Csapágysúrlódásb.) Légsúrlódásc.) Kefesúrlódás