D Y N A M O

Jednosmerné stroje môžu pracovať ako motory (spotrebiče el. energie) alebo ako dynamá (zdroje el. energie). Hlavný význam majú jednosmerné motory, ktoré sa používajú vtedy, keď sa vyžaduje široká regulácia rýchlosti. Dynamá ako zdroje jednosmerného prúdu sa používajú menej, lebo sú nahradzované usmerňovačmi. Napriek tomu je potrebné poznať vlastnosti dynám, pretože jednosmerné motory pri brzdení pracujú ako dynamá.

Dynamá môžeme rozdeliť podľa spôsobu zapojenia ich budiaceho vinutia na cudzobudené, derivačné, sériové a kompoudné.

V rámci tohoto merania sa budeme zaoberať iba meraním na dyname s cudzím a derivačným budením (obr. 1 a 2).

1. Dynamo s cudzím budením

Dynamo s cudzím budením má budiace vinutie napájané z vonkajšieho jednosmerného zdroja. Budiaci obvod tohoto dynama je elektricky oddelený od obvodu kotvy.

Ak budeme pri nezaťaženom dyname zvyšovať budiaci prúd, bude sa zvyšovať lineárne aj magnetický tok. Po nasýtení magnetického obvodu bude magnetický tok vzrastať lineárne, podľa magnetizačnej charakteristiky materiálu. Pri konštantných otáčkach sa bude v kotve dynama indukovať napätie úmerné magnetickému toku. Z uvedeného vyplýva, že magnetizačná charakteristika je zároveň charakteristikou naprázdno (U_i = U₀ = f(I_b) v obr. 3).

Zaťažovacia charakteristika (U = f(I_b) v obr. 3) je posunutá voči charakteristike naprázdno o úbytok napätia na odpore kotvy prechodom zaťažovacieho prúdu I. Čím väčší bude prúd I, tým väčšie bude toto posunutie.

Ďalšou charakteristikou, ktorá vyjadruje vlastnosti dynama ako zdroja je tzv. vonkajšia charakteristika (U = f(I) v obr. 4). Táto charakteristika vyjadruje ako sa mení napätie na svorkách dynama pri rôznom zaťažení stroja. Dôležité pri prevádzke dynám je poznať veľkosť budiaceho prúdu I_b potrebného na udržanie konštantného svorkového napätia pri rôznom zaťažení dynama.

Závislosť budiaceho prúdu od zaťažovacieho prúdu pri konštantnom svorkovom napätí vyjadruje tzv. regulačná charakteristika – I_b = f(I) obr. 6, ktorá je rovnaká aj pre derivačné dynamo.

2.

Derivačné dynamo

Derivačné dynamo patrí medzi najviac používané zdroje jednosmerného prúdu. Jeho budiace vinutie je pripojené paralelne ku kotve. Vzhľadom na elektrické spojenie obvodu budenia a kotvy budú sa tieto dva obvody navzájom ovplyvňovať.

Aby sa dynamo nabudilo, musíme využiť zvyškový magnetický tok dynama. Budiace vinutie sa musí pripojiť tak, aby prúd tečúci v budiacom vinutí, zapríčinený napätím od remanentného toku, vytvoril magnetický tok rovnakého smeru, ako je remanentný tok. K tomu sa musí tiež dynamo otáčať v správnom zmysle.

Keby sme preda nedopatrením zrušili zvyškový magnetický tok, musíme dynamo nabudiť ako dynamo s cudzím budením, a potom ho znova pripojiť na dynamo derivačné.

Dynamo sa nevybudí v týchto prípadoch:

1. Prúd vyvolaný indukovaným napätím od remanentného magnetického poľa bude opačného smeru. Vyvolá preto opačné magnetické pole, ktoré bude zoslabovať pôvodné remanentné pole. Preto pri zmene smeru otáčania dynama musíme zameniť prívody ku svorkám budenia.

2. Otáčky dynama sú menšie ako kritické alebo odpor budiaceho obvodu je väčší ako kritický. Pri veľkom odpore budiaceho obvodu musíme jeho hodnotu zmenšiť pod hodnotu kritického odporu tak aby sa budiaci prúd zvýšil na dostatočne veľkú hodnotu.

Pri chode naprázdno je budiaci prúd I_b odoberaný z kotvy dynama už pri jej veľmi malom úbytku napätia. Preto charakteristika naprázdno u derivačného dynama, ktorá je vlastnosťou magnetického obvodu, je takmer zhodná ako u cudzobudeného dynama a nebudeme ju preto zisťovať.

Derivačné dynamo má v porovnaní s cudzobudeným dynamom odlišnú vonkajšiu charakteristiku (obr. 5). Mierny pokles napätia pri menších prúdoch je zapríčinený odporom kotvy. S klesajúcim napätím klesá i budiaci prúd. Pokles budiaceho prúdu vyvolá potom ďalší pokles napätia. Derivačné dynamo možno zaťažovať iba po určitú hodnotu prúdu I_max. Ak budeme zaťažovací odporník ďalej zmenšovať, prúd v kotve sa už nebude zväčšovať, ale klesať, až dosiahne hodnotu prúdu nakrátko I_k . Jeho veľkosť závisí len od veľkosti remanentného napätia. Pre stroj bez remanentného napätia by bol prúd nakrátko nulový (na obr. 5 je vyznačené čiarkovane).

Na udržanie konštantného svorkového napätia pri rôznom zaťažení musíme regulovať veľkosť budiaceho prúdu. Preto si u dynám určujeme ešte tzv. regulačnú charakteristiku, čo je budiaceho prúdu od zaťažovacieho prúdu pri konštantnom svorkovom napätí I_b = f (I).

Regulačná charakteristika derivačného dynama je prakticky totožná s charakteristikou dynama s cudzím budením (obr. 6).