ΟΙ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ Σ.Ρ. Η ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΟΥΣ ΚΑΙ Η ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΤΟΥΣ ΟΝΟΜΑ ΣΠΟΥΔΑΣΤΗ : ΘΩΜΑΙΔΗΣ ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ : ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΚΑΛΠΑΚΤΣΟΓΛΟΥ

ΠΕΡΙΓΡΑΜΜΑ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΣ: Ανάλυση της αρχή λειτουργίας και τους νόμους των ηλεκτρικών μηχανών συνεχούς ρεύματος, σύγκριση γεννήτριας – κινητήρα. Κατασκευαστικά στοιχεία μηχανών συνεχούς ρεύματος, στάτης – δρομέας. Το μαγνητικό πεδίο των γεννητριών συνεχούς ρεύματος, φθορές - απώλειες – τρόποι αντιμετώπισής τους. Είδη γεννητριών συνεχούς ρεύματος -τρόποι σύνδεσης τυλίγματος διέγερσης , αποτελέσματα – παρατηρήσεις , ισχύς – βαθμός απόδοσης γεννήτριας συνεχούς ρεύματος. Τρόποι και υλικά σύνδεσης ηλ/γικών εγκαταστάσεων. Παρουσίαση κατασκευής – τροποποίησης Η/Ζ εργαστηρίου.

Οι ηλεκτρικές μηχανές (κινητήρας ή γεννήτρια) λειτουργούν βάσει των φαινομένων που αναπτύσσονται κατά την κίνηση ενός άξονα μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο. Οι γεννήτρια παράγει ρεύμα από τον άξονα τον οποίο κινούμε μέσα σε μαγνητικό πεδίο, και έτσι επάνω στον άξονα αναπτύσσεται φυσικά ηλεκτρεγερτική δύναμη εξ ‘ επαγωγής, η οποία προκαλεί παραγωγή ρεύματος το οποίο συλλέγουμε με ειδικά εξαρτήματα (ψήκτρες).

Όσον αφορά τα βασικά κατασκευαστικά στοιχεία των μηχανών συνεχούς ρεύματος , αυτά είναι ο στάτης και ο ρότορας. Ο στάτης είναι ο βασικός σκελετός που στηρίζει την μηχανή, και με το ζύγωμα συγκρατεί τους μαγνητικούς πόλους και τα λοιπά εξαρτήματα της μηχανής(ψήκτρες – πηνία) και με την κατάλληλη διαμόρφωση απάγει την αναπτυσσόμενη θερμότητα . Είναι φτιαγμένος συνήθως από χυτό σίδηρο. Ο ρότορας ή δρομέας είναι ο περιστρεφόμενος αγωγός που έχει επάνω του μονωμένα πηνία για την διέλευση ρεύματος , συλλέκτες στους οποίους εφάπτονται οι ψήκτρες και κάποιον ανεμιστήρα για την ψύξη του συγκροτήματος. Ο ρότορας βασίζεται σε έδρανα κυλίσεως για την περιστροφή του.

Σε μια γεννήτρια , κατά την λειτουργία της με φορτίο, το τύλιγμα του τυμπάνου διαρρέεται από ρεύμα, αυτή η διέλευση του ρεύματος μέσα από το τύλιγμα όμως δημιουργεί μαγνητικό πεδίο που αντιδρά με το πεδίο των πόλων (αντίδραση επαγωγικού τυμπάνου) με αποτέλεσμα να μειώνεται η Ηλεκτρεγερτική δύναμη, που προαναφέραμε παραπάνω, της γεννήτριας.

Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να δημιουργούνται σπινθηρισμοί μέσα στην μηχανή , και περεταίρω φθορές και απώλεια ενέργειας. Υπάρχουν τρόποι με τους οποίους αντιμετωπίζουμε το πρόβλημα αυτό, και αυτοί είναι : Η μετακίνηση των ψηκτρών εκείνη την στιγμή Η τροποποίηση των κύριων πόλων (μείωση επιφάνειας προεξοχών) Η τοποθέτηση βοηθητικών πόλων στις ουδέτερες ζώνες για την εξισορρόπηση της λειτουργίας της μηχανής.

Για την αύξηση της έντασης του μαγνητικού πεδίου των πόλων , χρειάζεται πολλές φορές να τροφοδοτήσουμε το τύλιγμά τους με ρεύμα που προέρχεται από το τύλιγμα του τυμπάνου που περιστρέφεται , σε αυτό βοηθάει ο παραμένων μαγνητισμός των πόλων. Οι γεννήτριες συνεχούς ρεύματος ανάλογα με τον τρόπο σύνδεσης του τυλίγματος διέγερσης διακρίνονται σε: Γεννήτριες ξένης διέγερσης Γεννήτριες παράλληλης διέγερσης Γεννήτριες διέγερσης σειράς Γεννήτριες σύνθετης διέγερσης

Αξίζει να σημειωθεί ότι τα παραπάνω είδη γεννητριών, μπορούν να συνδεθούν παράλληλα, δηλαδή να τροφοδοτούν το ίδιο φορτίο. Αυτό μας βοηθάει να εξυπηρετήσουμε μεγαλύτερα φορτία στα οποία θα χρειαζόταν μία υπερβολικού μεγέθους γεννήτρια, και μας διευκολύνει στην συντήρηση των μηχανών (η μία μπορεί να καλύπτει την άλλη χωρίς να υπάρξει διακοπή). Επίσης κατά την παράλληλη λειτουργία αριθμού γεννητριών , βελτιώνεται ο βαθμός απόδοσης του συστήματος. Ο βαθμός απόδοσης είναι ο λόγος της ισχύος που παίρνουμε από την γεννήτρια και της ισχύος που δίνουμε στην γεννήτρια από τον κινητήρα.

Θα αναφερθούμε επίσης στα υλικά και τις καλωδιώσεις που χρησιμοποιούμε στις ηλεκτρικές μηχανές για την μετάδοση του ρεύματος. Υπάρχει μεγάλη ποικιλία σε καλώδια , ορισμένα σημαντικά είδη είναι: καλώδια εσωτερικών εγκαταστάσεων Βιομηχανικών χρήσεων και εξωτερικών εγκαταστάσεων: καλώδια ισχύος έως 1000 volt καλώδια ισχύος πάνω από 1000 volt βραδύκαυστα – πυράντοχα ( πλοίων και ναυτικών εγκαταστάσεων) Υψηλής τάσης Η σύνδεση μεταξύ τους γίνεται με κλέμες καλωδίων, ακροδέκτες συνδέσμου καλωδίων και με κασσιτεροκόλληση.

Στο σημείο αυτό θα παρουσιάσουμε την εργασία που εκπονήσαμε στο εργαστήριο, και περιλαμβάνει την τροποποίηση μιας από τις μηχανές . Θα γίνει και η σχετική σύγκριση πριν την παρέμβαση και μετά με εικόνες και περιγραφή. Παρακάτω παρουσιάζουμε το ζεύγος κινητήρα – γεννήτριας όπως ήταν αρχικά χωρίς την παρέμβασή μας , καθώς επίσης και την συνδεσμολογία του. Σημειώνεται πως για την λειτουργία του κινητήρα και τις διάφορες δοκιμές και πειράματα, συνδέαμε τις διάφορες υποδοχές σε έναν πίνακα με την βοήθεια καλωδίων με βύσματα.

Στη συνέχεια θα δείξουμε τα τροποποιημένα καλύμματα, που φτιάξαμε από πλαστικό για μεγαλύτερη ασφάλεια, και εκεί επάνω τοποθετήσαμε υποδοχές με το κατάλληλο σχεδιάγραμμα για να μπορεί ο ασκούμενος να συνδέει τα καλώδια από τον πίνακα επάνω στην μηχανή και στο σημείο ενδιαφέροντος κάθε φορά και όχι να αλλάζει απλά θέση τα καλώδια στον πίνακα όπως αρχικά.

Εδώ εικονίζεται ο προαναφερθέντας πίνακας οπού αρχικά οι όποιες συνδέσεις γινόταν μόνο εκεί επάνω , ενώ μετέπειτα δώσαμε την δυνατότητα να υπάρξει απ’ ευθείας σύνδεση από τον πίνακα στην διάταξη κινητήρα γεννήτριας :

Οι συνδέσεις μέσα στην γεννήτρια και τον κινητήρα, στα καινούρια καλύμματα :

Η σύνδεση με καλωδιώσεις από τον πίνακα στα καινούρια καλύμματα, στα σημεία ενδιαφέροντος:

Η διάταξη όπως ήταν αρχικά

Μια γενική εικόνα της τελικής κατασκευής σε σύγκριση με την αρχική απείραχτη διάταξη.

Ευχαριστώ πολύ! Ερωτήσεις;