Pytania pomocnicze - ELE.01

Szczotki doprowadzają lub odbierają prąd z części wirującej maszyny. Zapewniają styk elektryczny między elementem nieruchomym a komutatorem lub pierścieniami ślizgowymi.

Ponieważ przez szczotki płynie prąd roboczy maszyny. Materiał izolacyjny przerwałby obwód i silnik nie pracowałby prawidłowo.

Najczęściej stosuje się grafit, elektrografit, materiały węglowo-grafitowe oraz metalografitowe. Dobór zależy od rodzaju maszyny i warunków pracy.

W silniku komutatorowym szczotki współpracują z komutatorem. Ich styk umożliwia przepływ prądu do uzwojeń wirnika.

Grafit przewodzi prąd, ma mały współczynnik tarcia i działa częściowo samosmarująco. Dzięki temu ogranicza zużycie komutatora i szczotek.

Może wystąpić nadmierne iskrzenie, szybkie zużycie szczotek lub komutatora oraz pogorszenie pracy silnika. Dlatego szczotki dobiera się do typu maszyny i warunków pracy.

Uzwojenie wzbudzenia wytwarza pole magnetyczne potrzebne do pracy silnika. Dzięki oddziaływaniu tego pola z prądem w wirniku powstaje moment obrotowy.

Najczęściej znajduje się na biegunach stojana. Jest nawinięte na rdzenie biegunów, które kierują strumień magnetyczny w stronę wirnika.

Uzwojenie wzbudzenia tworzy główne pole magnetyczne maszyny. Uzwojenie wirnika przewodzi prąd, który w tym polu powoduje powstanie momentu elektromagnetycznego.

Do chłodzenia silnika służy wentylator, żebra chłodzące lub przepływ powietrza. Cewki uzwojenia nie są elementem chłodzącym, lecz elektromagnetycznym.

Do przyłączania zasilania służy zwykle tabliczka zaciskowa lub skrzynka zaciskowa. Nie pełni ona funkcji wytwarzania pola magnetycznego.

Silnik może nie wytworzyć odpowiedniego pola magnetycznego, a więc nie rozwinie prawidłowego momentu. W maszynach prądu stałego może to prowadzić do nieprawidłowej lub niemożliwej pracy.

Najczęściej są to zabezpieczenia zwarciowe, przeciążeniowe, zanikowe lub podnapięciowe. W silnikach trójfazowych często stosuje się też zabezpieczenie od zaniku fazy i asymetrii napięć.

Zabezpieczenie przeciążeniowe wyłącza silnik, gdy przez dłuższy czas płynie prąd większy od dopuszczalnego. Chroni uzwojenia przed przegrzaniem.

Zabezpieczenie przeciążeniowe reaguje na umiarkowany, ale długotrwały wzrost prądu. Zabezpieczenie zwarciowe reaguje bardzo szybko na nagły, bardzo duży prąd zwarciowy.

Chroni silnik przed pracą przy zaniku albo zbyt niskim napięciu. Zapobiega też samoczynnemu rozruchowi maszyny po powrocie zasilania.

Przy zaniku fazy silnik może nadal próbować pracować, ale pobiera zwiększony prąd w pozostałych fazach. Prowadzi to do przegrzania i uszkodzenia uzwojeń.

Ładunki elektrostatyczne nie są typową przyczyną przeciążenia, zwarcia ani zaniku napięcia silnika. Taka ochrona ma znaczenie głównie w elektronice, instalacjach ESD lub strefach zagrożonych wybuchem.

Stosuje się m.in. wyłączniki silnikowe, przekaźniki termiczne, bezpieczniki oraz wyłączniki nadprądowe. Dobór zależy od prądu znamionowego silnika i warunków pracy.

Pierwsza cyfra oznacza ochronę przed ciałami stałymi i dostępem do części niebezpiecznych. Druga cyfra oznacza ochronę przed wodą.

IP44 oznacza ochronę przed ciałami obcymi większymi niż 1 mm oraz przed bryzgami wody z dowolnego kierunku.

Stopień ochrony IP44 odpowiada obudowie zamkniętej, oznaczanej literą Z.

IP44 chroni tylko przed bryzgami wody, a nie przed silnym strumieniem, zalaniem lub zanurzeniem. Wodoszczelność wymaga wyższego stopnia ochrony.

Obudowa zamknięta chroni przed zanieczyszczeniami i bryzgami wody. Obudowa strugoszczelna zapewnia większą ochronę przed wodą działającą strugą.

Informacja o stopniu ochrony IP znajduje się zwykle na tabliczce znamionowej silnika lub w jego karcie katalogowej.

Nie. Stopień IP dotyczy szczelności obudowy, a klasa ochronności określa sposób ochrony użytkownika przed porażeniem prądem.

Należy znać przede wszystkim moc znamionową silnika oraz jego napięcie znamionowe. Dane te odczytuje się z tabliczki znamionowej lub dokumentacji technicznej.

Taki silnik należy do II grupy, ponieważ jego moc mieści się w zakresie od 50 kW do 250 kW, a napięcie nie przekracza 1 kV.

Ponieważ silniki o napięciu powyżej 1 kV są traktowane jako urządzenia wyższego napięcia i zwykle zalicza się je do wyższej grupy eksploatacyjnej.

Silniki o mocy poniżej 5,5 kW zalicza się do IV grupy.

Takie silniki zalicza się do III grupy.

Moc znamionowa znajduje się na tabliczce znamionowej silnika oraz w karcie katalogowej lub dokumentacji techniczno-ruchowej.

Oznacza, że prąd pobierany przez silnik podczas rozruchu jest 4,5 razy większy od prądu znamionowego I_N. Jest to krotność prądu znamionowego.

Silnik indukcyjny wielofazowy o prądzie rozruchowym nieprzekraczającym 4,5 · I_N powinien wytrzymać przeciążenie momentem równym 1,6 · M_N.

Oznacza moment równy 160% momentu znamionowego silnika. Jeśli M_N wynosi 50 N·m, to 1,6 · M_N wynosi 80 N·m.

Zatrzymanie lub gwałtowna zmiana prędkości świadczyłyby, że silnik nie ma wystarczającej zdolności przeciążeniowej. Może to prowadzić do zakłóceń pracy napędu i przegrzewania maszyny.

Moment znamionowy występuje przy normalnej pracy silnika. Moment krytyczny jest maksymalnym momentem, jaki silnik może wytworzyć przed utratą stabilnej pracy.

Podczas rozruchu wirnik stoi, a poślizg jest największy. Powoduje to duży prąd w uzwojeniach, często kilkukrotnie większy od prądu znamionowego.

Stosuje się m.in. rozruch gwiazda-trójkąt, softstart, autotransformator rozruchowy lub falownik. Metoda zależy od mocy silnika i wymagań napędu.

Jest to napięcie, które trzeba przyłożyć do jednego uzwojenia przy zwartym drugim uzwojeniu, aby popłynął prąd znamionowy. Zwykle podaje się je w procentach napięcia znamionowego.

Dla takich transformatorów przyjmuje się zwykle wartość około 5% napięcia znamionowego.

Zapis procentowy pozwala łatwo porównywać transformatory o różnych napięciach znamionowych. Wartość 5% oznacza, że napięcie zwarcia stanowi 5% napięcia znamionowego.

Im mniejsze napięcie zwarcia, tym większy prąd zwarciowy. Dla uₖ = 5% prąd zwarciowy może być w przybliżeniu około 20 razy większy od prądu znamionowego.

Parametr ten jest potrzebny przy obliczaniu prądów zwarciowych, doborze zabezpieczeń oraz ocenie spadków napięcia. Jest też istotny przy pracy równoległej transformatorów.

Napięcie znamionowe to normalne napięcie pracy transformatora. Napięcie zwarcia to mała część napięcia znamionowego potrzebna do uzyskania prądu znamionowego w próbie zwarcia.

Nabiegunnik kształtuje i rozprowadza strumień magnetyczny w szczelinie powietrznej między stojanem a wirnikiem. Dzięki temu pole magnetyczne działa bardziej równomiernie na twornik.

Biegun główny to cały element magnetyczny stojana, zwykle z rdzeniem i uzwojeniem wzbudzenia. Nabiegunnik jest tylko jego poszerzoną częścią skierowaną w stronę wirnika.

Uzwojenie główne, czyli uzwojenie wzbudzenia, jest nawinięte na biegunach głównych stojana. Wytwarza ono główny strumień magnetyczny maszyny.

Poszerzony kształt zwiększa powierzchnię oddziaływania pola magnetycznego na wirnik. Pomaga też uzyskać korzystniejszy rozkład strumienia w szczelinie powietrznej.

Nabiegunnik jest elementem stojana i znajduje się przy biegunie magnetycznym. Komutator jest częścią wirnika, ma postać walca z wycinkami przewodzącymi i współpracuje ze szczotkami.

Do podstawowych elementów należą stojan z biegunami i uzwojeniem wzbudzenia, wirnik z uzwojeniem twornika, komutator oraz szczotki. Nabiegunniki są częścią układu magnetycznego stojana.

Konserwator kompensuje zmiany objętości oleju spowodowane nagrzewaniem i stygnięciem transformatora. Pomaga też utrzymać właściwy poziom oleju w kadzi.

Konserwator to mniejszy, najczęściej cylindryczny zbiornik umieszczony nad transformatorem. Kadź jest głównym dużym zbiornikiem, w którym znajdują się rdzeń, uzwojenia i olej.

Radiator służy do odprowadzania ciepła i zwykle ma postać żebrowanych elementów po bokach kadzi. Konserwator jest zbiornikiem oleju, najczęściej umieszczonym na górze transformatora.

Olej zwiększa objętość podczas nagrzewania i zmniejsza ją podczas chłodzenia. Konserwator przejmuje te zmiany, zabezpieczając układ przed nadmiernym ciśnieniem.

Może wskazywać na wyciek oleju lub nieprawidłowy stan eksploatacyjny transformatora. Taka sytuacja może pogorszyć chłodzenie i izolację uzwojeń.

Najczęściej są to konserwator, kadź, radiatory, izolatory przepustowe oraz zaciski. Warto zwracać uwagę na ich kształt i położenie na transformatorze.

Służą do zakładania i zdejmowania pierścieni osadczych, które zabezpieczają elementy maszyn przed przesunięciem osiowym.

To sprężyste pierścienie zabezpieczające montowane w rowkach wału lub obudowy. Utrzymują elementy, np. łożyska, w odpowiednim położeniu.

Szczypce do pierścieni mają cienkie końcówki wchodzące w otwory pierścienia. Ściągacz izolacji ma ostrza lub szczęki przeznaczone do nacinania i zdejmowania izolacji z przewodów.

Można uszkodzić pierścień, rowek osadczy albo element maszyny. Istnieje też ryzyko odskoczenia pierścienia i urazu.

Mogą zabezpieczać łożyska, elementy osadzone na wale, tuleje lub wentylator. Stosuje się je tam, gdzie trzeba ograniczyć przesunięcie elementu.

Najważniejsze są okulary ochronne, ponieważ sprężysty pierścień może gwałtownie odskoczyć. Należy też pracować stabilnie dobranym narzędziem.