Shrnutí na Stejnosměrné a komutátorové motory

## Úvod Komutátorové motory jsou elektrické stroje využívající komutátor a kartáče k získání požadovaného průběhu napětí a směru proudu v jednotlivých vinutích. Tento materiál se zaměřuje na konstrukční a provozní aspekty komutátorových motorů, jejich varianty (zejména trojfázové derivátní komutátorové motory), řízení otáček a praktické použití v pohonech. Text je upraven pro distanční studium a klade důraz na srozumitelné rozdělení témat a konkrétní příklady. ## Přehled typů komutátorových motorů - **Trojfázový derivátní komutátorový motor napájený do rotoru** - **Trojfázový derivátní komutátorový motor napájený do statoru** - **Jednotářový (univerzální) komutátorový motorek** - **Sériový trakční motor** ### > Definice: Komutátor > Komutátor je mechanické zařízení složené z kroužků nebo segmentů, které přepíná proud v rotujících vinutích tak, aby vznikl požadovaný směr točivého momentu. ## Trojfázový derivátní komutátorový motor napájený do rotoru ### Konstrukce a zapojení - Stator: trojfázové otevřené vinutí připojené ke kartáčům na komutátoru. - Rotor (kotva): obsahuje dvacetim vinutí v drážkách; spodní část drážek obsahuje běžné trojfázové vinutí vyvedené na kroužky, horní část je stejnosměrné vinutí s komutátorem. - Na komutátoru jsou pro každou dvojici pěti cívek tři dvojice kartáčů označené \(\Lambda - B\). - Speciální zařízení (ruční nebo servomotor) současně natáčí všechny kartáče \(\Lambda\) proti kartáčům B. ### Princip činnosti (zjednodušeně) - Motor většinou pracuje jako asynchronní stroj, rozdíl je v umístění vinutí kotvy na statoru. - Všechny kotvy se otáčí proti směru točivého magnetického pole rychlostí $$n = (1 - s) n_{1}$$ kde $s$ je skluz a $n_{1}$ synchronní otáčky. - Pro stator je točivé magnetické pole vytvořeno otáčejícím se trojfázovým vinutím kotvy s relativní skluzovou frekvencí; v něm se indukuje napětí se skluzovým kmitočtem. - Komutátor zde funguje jako měnič kmitočtu: natáčením kartáčů vůči sobě se mění řízené napětí na statoru (velikost podle úhlu, fáze podle vzájemného natočení kartáčů). ### Výhody a nevýhody - Výhody: - Nepotřebuje říditelný transformátor (u verze napájené z rotoru si generuje řídicí napětí sám) - Velký rozsah řízení otáček - Vhodné pro pohony menších výkonů - Nevýhody: - Delší komutátor a potřeba natáčecího zařízení - Horší využití stroje kvůli umístění dvou vinutí v drážkách - Nutnost kroužků omezujících velikost napájeného napětí ### Praktický příklad - Malý průmyslový pohon, kde není k dispozici říditelný transformátor: motor napájený do rotoru může nabídnout plynulé řízení otáček bez externího měniče. ## Trojfázový derivátní komutátorový motor napájený do statoru ### Konstrukce a zapojení - Stator: střídavé trojfázové vinutí (podobně jako u asynchronního motoru). - Na komutátoru jsou pro každou pólovou dvojici tři až šest řad kartáčů. - Kartáče jsou připojeny na jezdec sekundárního vinutí říditelného transformátoru; pohybem jezdců se mění velikost i směr napětí přiváděného na kotvu. ### Princip řízení otáček - Řízení se dosahuje změnou napětí dodávaného do kotvy pomocí jezdců řízeného transformátoru. - Při posunu jezdců proti napětí kotvy se napětí protíná a průtok proudu se změní, což vede ke změně skluzu a tím i otáček (podobné vložení odporu do obvodu kotvy u asynchronního motoru). - Tento způsob je hospodárnější než vložení sériového odporu a je plynulý. ### Výhody a nevýhody - Výhody: - Pevné nastavení kartáčů - Velký rozsah řízení otáček (až 1:10 nebo více) - Derivační charakteristika (zvoda) - Možnost přímého napájení ze sítě - Nevýhody: - Vysoká cena a hmotnost - Zvýšené nároky na obsluhu a údržbu ### Praktický příklad - Velký průmyslový pohon vyžadující široký rozsah otáček a plynulé řízení bez polovodičového měniče. ## Jednotářový série (univerzální) komutátorový motorek - Použití: malé spotřebiče, domácí přístroje, pohony v nářadí. - Charakteristiky jsou podobné stejnosměrným motorům s proměnným napětím. - Důraz na konstru