A motor indítása

1. A motor indítása + motor forgórésze U = 600 V M motor állórésze I = 2400 A -

2. Előtét-ellenállások alkalmazása + U = 600 V R UR = 570 V előtét-ellenállás M Um = 30 V -

3. Az ellenfeszültség D kommutátor „áramirányváltó” I I Uh + É állórész „elektromágnes” É Um Um> Ue Ue I D - szénkefe D forgórész „áramjárta vezető” I forgási irány I É

4. Mitől függ az ellenfeszültség nagysága? • Az Ue ellenfeszültségnagysága függ: • az állórész mágneses terének nagyságától • a forgórész fordulatszámától • a forgórész tekercseinek hosszától • a forgórész tekercs menetszámától

5. Ellenállásmező alkalmazása R1 = 1,1875 Ω R3 = 1,1875 Ω R2 = 1,1875 Ω R4 = 1,1875 Ω RR = R1 + R2 + R3 + R4 = 4,75 Ω R1 R2 R3 R4 M + - UR = 570 V U = 600 V Um = 30 V Um = Uh + Ue

6. R1 R2 R3 R4 M + - R1 R2 R3 R4 M + - R1 R2 R3 R4 M + - R1 R2 R3 R4 M + - Az előtét-ellenállások kiiktatása További ellenállás kiiktatása

7. kapcsolóhenger + mozgó érintkezők motor forgórésze 0 5 M R4 4 motor állórésze R3 - 3 R2 indító-ellenállások 2 R1 1 álló érintkezők

8. kapcsolóhenger Kapcsolás + mozgó érintkezők motor forgórésze 0 5 M R4 4 motor állórésze R3 - 3 R2 indító-ellenállások 2 R1 1 álló érintkezők

9. kapcsolóhenger Kapcsolás + mozgó érintkezők motor forgórésze 0 5 M R4 4 motor állórésze R3 - 3 R2 indító-ellenállások 2 R1 1 álló érintkezők

10. kapcsolóhenger Kapcsolás + mozgó érintkezők motor forgórésze 0 5 M R4 4 motor állórésze R3 - 3 R2 indító-ellenállások 2 R1 1 álló érintkezők

11. kapcsolóhenger Kapcsolás + mozgó érintkezők motor forgórésze 0 5 M R4 4 motor állórésze R3 - 3 R2 indító-ellenállások 2 R1 1 álló érintkezők

12. Kapcsolás kapcsolóhenger + mozgó érintkezők motor forgórésze 0 5 M R4 4 motor állórésze R3 - 3 R2 indító-ellenállások 2 R1 1 álló érintkezők

13. M2 R4 R1 R2 M1 R3 + - M1 R4 R1 R2 R3 + - M2 A motorok soros és párhuzamos kapcsolása

14. Mezőgyengítés Mezőgyengítés alkalmazása + + Uh Ue Uh M M Um = 600 V Ue If U = 600 V Um = 600 V I U = 600 V Is Rs Iá - -

15. 13.-14. rész vége

16. A villamos-járművek hajtására alkalmazott egyenáramú vontatómotor úgynevezett főáramköri vagy soros motor, mert az álló- és forgórész tekercselése egymással sorosan kapcsolódik. Ezért a forgórész teljes árama átfolyik az állórész gerjesztőtekercselésén. Ha az álló motort a munkavezeték 600 V-os feszültségére kapcsoljuk, a motor kis értékű „belső” ellenállása miatt a motor névleges (a gyártó által szavatolt, az előírt feltételek mellett várható teljesítmény eléréséhez szükséges) áramának sokszorosa folyna, ami a motor károsodásához vezetne. A motor indításakor az indítóáram korlátozásának érdekében a motorra kapcsolt feszültség értékét kell csökkenteni.

17. A munkavezeték feszültsége közvetlenül nem csökkenthető, így a motorra jutó feszültség nagyságát közvetve kell a munkavezeték feszültsége alá csökkenteni. Ennek egyik lehetséges módja, ha a motorral sorosan előtét-ellenállást kapcsolunk, így a munkavezeték feszültsége megoszlik az előtét-ellenállás és a motor között. A motor megindul, forogni kezd.

18. A motor forgórésze forgása közben metszi az állórész mágneses terének erővonalait, ezért a forgórészben, mint a generátor esetében is, feszültség indukálódik. Ennek iránya ellentétes a motorra kapcsolt feszültség irányával, mert az őt létrehozó mozgás, változás ellen hat. Ezt az indukált feszültséget „Ue” ellenfeszültségnek nevezzük. Az ellenfeszültség a motorra jutó feszültséget csökkenti, így a motoron az „Uh” hatásos feszültség hajt át áramot. A hatásos feszültség nagysága kisebb, mint a motorra jutó „Um” feszültség, ezért a motoron átfolyó áram nagysága is csökken. A motor fordulatszáma nulláról „n” értékre nő és beáll egy egyensúlyi állapot, ahol a motor fordulatszáma tovább már nem növekszik.

19. A motor fordulatszámának további növeléséhez a motorra jutó feszültséget kell növelni. Ezt úgy érik el, hogy a motorral sorosan kapcsolt előtét-ellenállás értékét csökkentik. Ezért nem egy előtét-ellenállást, hanem több, úgynevezett ellenállásmezőből összeállított indító-ellenállásokat kapcsolnak a motorral sorosan. Az egyes ellenállásmezők külön kapcsolóval – rövidre zárással – kiiktathatók a motor áramköréből.

20. Az „R1” ellenállásmező kiiktatásakor a motorra jutó feszültség, illetve a motor fordulatszáma tovább növekszik. A fordulatszám növekedésnek következménye, hogy rövid idő alatt az ellenfeszültség is tovább nő, ami lerontja a motorra jutó nagyobb feszültséget. Majd ismét beáll egy egyensúlyi helyzet. A motoráram ezalatt számottevően nem változik, mert a növekvő ellenfeszültség korlátozza azt. A motoráram közel állandó értéken tartása azért fontos, mert a motorárammal arányos a motor által leadott forgatónyomaték (vonóerő). A gyorsítás alatt cél az egyenletesség, lökésmentesség biztosítása, amihez viszont közel állandó forgatónyomaték (vonóerő) szükséges.

21. A következő fokozatokban az „R2”, majd az „R3” és végül az „R4” ellenállásmező is hasonló módon kiiktatásra kerül. Ezzel a módszerrel fokozatosan növelhető a motor fordulatszáma úgy, hogy közben a motoron átfolyó áram nagysága, így a motor forgatónyomatéka (vonóereje) közel állandó értéken maradjon. Az összes indító-ellenállás kiiktatása után (alsó ábra) a motor a munkavezeték teljes feszültéségére van kapcsolva, tovább ilyen módon nem gyorsítható.

22. Az indító-ellenállások kiiktatását legegyszerűbben a vezetőfülkében lévő kapcsolóhenger segítségével végezte a járművezető. Ezek a járművek az úgynevezett közvetlen kapcsolású járművek. Napjainkban a nosztalgia villamosok, a tehermozdonyok és a hógépek rendelkeznek még ilyen megoldással. A henger palástján szigetelten helyezik el a mozgó érintkezőket, amelyeket a henger tengelyének végén elhelyezett kapcsolókarral mozgat, forgat a járművezető. A henger mellett sorakoznak az álló érintkezők, amelyeket rugó nyom a henger palástjához. A motor áramkörét ezek az érintkezők zárják, illetve nyitják. A képen látható kapcsolóhenger „0” nulla állásban van, a motoráramkör tehát nyitott.

23. A kapcsolóhengert a „0” nulla állásból, az óramutató járásával megegyező irányba, az úgynevezett „1”-es fokozatba kapcsoljuk. A „0” nulla és az „1”-es érintkezőpárok záródnak, ezért a motoron a munkavezeték feszültsége áramot hajt át. Az áram áthalad az összes indító-ellenálláson, a motor forogni kezd, a villamos pedig elindul.

24. A kapcsolóhengert a „2”-es fokozatba kapcsoljuk. Így az „1”-es és a „2”-es érintkezőpárok rövidre zárják az „R1”-es ellenállásmezőt, a motoron átfolyó áram már csak az „R2” – „R3” – „R4” ellenállásmezőkön folyik keresztül. A motor fordulatszáma nő, a villamos gyorsul.

25. A kapcsolóhengert a „3”-as fokozatba kapcsoljuk. Így az „R1” és az „R2” ellenállásmezőket kiiktattuk, a motoron átfolyó áram csak az „R3” – „R4” ellenállásmezőkön folyik keresztül. A motor fordulatszáma tovább nő, a villamos tovább gyorsul.

26. A kapcsolóhengert a „4”-es fokozatba kapcsoljuk. Így az „R1” – „R2” – „R3” ellenállásmezőket kiiktattuk, a motoron átfolyó áram már csak az „R4”-es ellenállásmezőn folyik keresztül. A motor fordulatszáma tovább nő, a villamos tovább gyorsul.

27. A kapcsolóhengert az „5”-ös fokozatba kapcsoljuk. Így az összes indító-ellenállást kiiktattuk, a munkavezeték feszültsége csak a motoron hajt át áramot. A motor fordulatszáma tovább ilyen módon nem növelhető, a villamos tehát ezzel a módszerrel tovább nem gyorsítható.

28. Ha két vagy több motort kell egyszerre indítani, akkor az indító-ellenállások alkalmazása mellett a motorokat egymással sorosan kell kapcsolni. A motorok soros kapcsolása esetén azok „belső” ellenállása összegződik, ezért kisebb értékű indító-ellenállásokra van szükség. Az indító-ellenállások kiiktatása után a motorok fordulatszáma tovább növelhető, ha a motorokat egymással párhuzamosan kapcsoljuk. A motorok párhuzamos kapcsolásakor a soros kapcsoláshoz képest lényeges áramerősség növekedés lép fel, amit az áramkörbe visszakapcsolt indító-ellenállásokkal lehet korlátozni. A fordulatszám további növeléséhez az indító-ellenállásokat a soros kapcsoláshoz hasonlóan, fokozatosan kell kiiktatni.

29. Ha az indító-ellenállások kiiktatása után a munkavezeték teljes feszültségét a motorra kapcsoltuk, a fordulatszám további növelése érdekében mezőgyengítést, más néven söntölést alkalmazhatunk. Ennek lényege, hogy a motor állórészével párhuzamosan bekapcsoljuk a mezőgyengítő (sönt) ellenállást, így a motor forgórészén áthaladó áram egy része a motor állórészén, másik része a mezőgyengítő (sönt) ellenálláson folyik keresztül. Ennek hatására a motor állórészének mágneses tere gyengül, ezért nevezik ezt a módszert mezőgyengítésnek.

30. A gyengébb mágneses térben a forgórészben kisebb ellenfeszültség indukálódik, ami kevésbé rontja le a motorra kapcsolt feszültséget. A motor forgórészén ezért az „Uh” hatásos feszültség nagyobb erősségű áramot hajt át, ami a fordulatszám további növekedését okozza. A motor állórészének mezőgyengítése a motor forgatónyomatékának csökkenését okozza, ezért csak egy bizonyos mértékig alkalmazható. A mezőgyengítést alkalmazhatjuk egy vagy több fokozatban, illetve két vagy több motor esetén a soros, illetve a párhuzamos kapcsolás esetében is, ha az indító-ellenállásokat már kiiktatták.