ΣΤΟΧΟΣ : Ο μαθητής να μπορεί να ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ ΜΕ ΔΙΕΓΕΡΣΗ ΣΕΙΡΑΣ ΣΤΟΧΟΣ : Ο μαθητής να μπορεί να α) σχεδιάζει το ηλεκτρικό κύκλωμα του κινητήρα συνεχούς ρεύματος με διέγερση σειράς και εκκινητή, καθώς και τις χαρακτηριστικές καμπύλες ταχύτητας (η) / έντασης κινητήρα (Ι) και ροπής στρέψης (Τ)/ έντασης κινητήρα (Ι). β) Ο μαθητής να μπορεί να αναφέρει χαρακτηριστικές χρήσεις κινητήρων αυτού του τύπου.

Ανάλογα με τον τρόπο που είναι συνδεμένο το τύλιγμα διεγέρσεως των κινητήρων συνεχούς ρεύματος, τους διακρίνομε σε: α) Κινητήρες με ξένη διέγερση. β) Κινητήρες με παράλληλη διέγερση. γ) Κινητήρες με διέγερση σειράς. δ) Κινητήρες με σύνθετη διέγερση. Στο στόχο αυτό θα ασχοληθούμε με τους Κινητήρες με παράλληλη διέγερση. Στους κινητήρες αυτούς το τύλιγμα διεγέρσεως συνδέεται σε σειρά με το τύλιγμα του επαγωγικού τυμπάνου. Στο σχήμα φαίνεται η συνδεσμολογία ενός κινητήρα με διέγερση σειράς. Το τύλιγμα διεγέρσεως Ε-F είναι εδώ συνδεμένο σε σειρά με το τύλιγμα των βοηθητικών πόλων G-HB και το επαγωγικό τύμπανο της μηχανής. Επίσης σε σειρά με αυτά είναι συνδεμένος και ο εκκινητής L-R.

Η εσωτερική συνδεσμολογία των τυλιγμάτων μεταξύ τους και με τους ακροδέκτες σε ένα τετραπολικό κινητήρα με διέγερση σε σειρά και δεξιόστροφη φορά φαίνεται στο πιο κάτω σχήμα.

Για να αλλάξομε τη φορά περιστροφής του κινητήρα πρέπει να αλλάξομε τη φορά του ρεύματος στο τύλιγμα του επαγωγικού τυμπάνου και στο τύλιγμα των βοηθητικών πόλων χωρίς να αλλάξομε τη φορά του ρεύματος στη διέγερση. Αυτά μπορούν να γίνουν με μια αλλαγή της συνδεσμολογίας στους ακροδέκτες, όπως δείχνει το σχήμα 10.14β. Αν η αλλαγή της φοράς περιστροφής χρειάζεται να γίνεται τακτικά κατά τη διάρκεια της λειτουργίας, χρησιμοποιούμε, όπως και για τους κινητήρες με παράλληλη διέγερση, είτε ένα εκκινητή-αναστροφέα είτε ένα ρυθμιστή στροφών-αναστροφέα.

Η εσωτερική συνδεσμολογία των τυλιγμάτων μεταξύ τους και με τους ακροδέκτες σε ένα τετραπολικό κινητήρα με διέγερση σε σειρά και αριστερόστροφη φορά φαίνεται στο πιο κάτω σχήμα.

Στο διάγραμμα του πιο κάτω σχήματος παριστάνονται οι χαρακτηριστικές καμπύλες λειτουργίας ενός κινητήρα με διέγερση σειράς, όταν η τάση του δικτύου που τροφοδοτεί τον κινητήρα, παραμένει σταθερή. Στους κινητήρες αυτούς η ένταση που περνά μέσα από το τύμπανο (ΙΤ­) είναι η ίδια με την ένταση διεγέρσεων (αν δεν υπάρχει ρυθμιστική αντίσταση παράλληλα προς το τύλιγμα διεγέρσεως) και με την ένταση δικτύου Ι.

΄Οπως παρατηρούμε στο διάγραμμα, η ροπή του κινητήρα αυξάνεται πάρα πολύ όταν αυξάνεται η ένταση (Ι), σχεδόν αυξάνεται με το τετράγωνο της έντασης (Ι). Αυτό εξηγείται και από τη σχέση : Τ=Κ1 Φ Ι Εδώ η Φ για τα σημεία λειτουργίας κάτω του κόρου, είναι ανάλογη με την Ι άρα: Τ=Κ1’ Ι2 Στο διάγραμμα επίσης παρατηρούμε, ότι στους κινητήρες με διέγερση σειράς, η ταχύτητα περιστροφής αλλάζει πολύ όταν αλλάζει η ένταση που απορροφά ο κινητήρας, δηλαδή όταν αλλάζει το φορτίο του κινητήρα. Η εξήγηση και αυτής της ιδιότητας είναι εύκολη αν σκεφθούμε πάλι ότι η ένταση Ι είναι και ένταση διεγέρσεως στους κινητήρες αυτούς. Μεταβολή της εντάσεως διεγέρσεως έχει σαν αποτέλεσμα σημαντική μεταβολή των στροφών του κινητήρα.

Από τα παραπάνω βγαίνει το συμπέρασμα ότι ο κινητήρας με διέγερση σειράς, όταν έχει να κινήσει σημαντικό φορτίο, όχι μόνο ελαττώνει την ταχύτητά του αλλά και αναπτύσσει μεγάλη ροπή ικανή να κινήσει το εξωτερικό φορτίο που είναι συνδεμένο στον άξονά του. Αντίθετα, όταν ο κινητήρας έχει να κινήσει μικρό φορτίο, απορροφά από το δίκτυο μικρή ένταση και αναπτύσσει μεγάλη ταχύτητα με μικρή σχετικά ροπή. Η συμπεριφορά αυτή του κινητήρα με διέγερση σειράς τον κάνει κατάλληλο για την ανύψωση βαρών (π.χ. στους γερανούς) και για την ηλεκτρική κίνηση οχημάτων (π.χ. τρόλεϊ, ηλεκτρικά τρένα κλπ). Ο κινητήρας με διέγερση σειράς όταν δεν έχει φορτίο συνδεμένο στον άξονά του, απορροφά από το δίκτυο πολύ μικρή ένταση. Η ταχύτητα του αυξάνεται πάρα πολύ και υπάρχει κίνδυνος να καταστραφεί ο κινητήρας. Για το λόγο αυτό οι κινητήρες με διέγερση σειράς συνδέονται πάντοτε με το φορτίο που κινούν με μηχανικό σύνδεσμο (κάπλερ) ή οδοντωτούς τροχούς (γρανάζια) και ποτέ με ιμάντες, που είναι δυνατό να κοπούν και να μείνει ο κινητήρας χωρίς φορτίο.

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ 1. Να σχεδιάσετε το ηλεκτρικό κύκλωμα του κινητήρα συνεχούς ρεύματος με διέγερση σειράς και εκκινητή, καθώς και τις χαρακτηριστικές καμπύλες της ταχύτητας του κινητήρα (n) σε συνάρτηση με την ένταση (I) του κινητήρα, και της ροπής του κινητήρα (T) σε συνάρτηση με την ένταση (I) του κινητήρα, όταν η τάση του δικτύου που τροφοδοτεί τον κινητήρα, παραμένει σταθερή . 2. Να αναφέρετε χαρακτηριστικές χρήσεις κινητήρων συνεχούς ρεύματος με διέγερση σειράς. 3. Να αναφέρετε τι θα συμβεί σε ένα κινητήρα σειράς αν βρεθεί χωρίς καθόλου φορτίο στον άξονα του και γιατί; 4. Να αναφέρετε πως μπορούμε να αλλάξομε τη φορά περιστροφής του κινητήρα συνεχούς ρεύματος με διέγερση σειράς