Jednosmerný stroj

Jednosmerný stroj je druh točivého elektrického stroja na jednosmerný prúd, pri ktorom os magnetického poľa budiaceho systému vinutí nemení v priestore svoj smer.

Konštrukcia

Stator je z masívnej ocele, pričom nie je drážkovaný, ale má vyjadrené póly (pólové nadstavce). Vinutie statora (budiace vinutie) je napájané z jednosmerného zdroja. Rotor (kotva) je tiež zložený z plechov, je drážkovaný a v drážkach je uložené rotorové vinutie (buď slučkový alebo vlnivý typ vinutia). Toto je po určitých pravidelných úsekoch vyvedené na lamely komutátora. Rotor je napájaný jednosmerným prúdom, cez kefový zberací systém na komutátore.

Princíp činnosti

Budiace vinutie statora vytvára statické magnetické pole. Rotor je síce napájaný jednosmerným prúdom, ale komutátor zabezpečí striedanie polarity napätia na jednotlivých cievkach vinutia, teda rotorové vinutie je pretekané striedavým prúdom. Charakter poľa rotora je taký, aby zabezpečoval v interakcií s poľom statora, otáčanie rotora v určitom smere (závisí od polarity napájania statora a rotora). V generátorickej prevádzke je napájané len budiace vinutie, rotor je mechanicky poháňaný, pričom sa v cievkach vinutia indukuje striedavé napätie, ktoré je komutátorom usmernené a na svorkách stroja sa objaví jednosmerné napätie.

Osobitosti vyhotovenia

Jednosmerné stroje sa používajú v rôznych zapojeniach, ktoré vyjadrujú spriahnutosť statorového a rotorového obvodu. Najpoužívanejšie sú:

Cudzobudený stroj – obvod budenia je napájaný nezávisle od obvodu rotora.

Derivačný stroj – obvod budenia je napájaný z toho istého zdroja ako obvod rotora.

Sériový stroj – obvod budenia je v sérii s obvodom rotora (jeden napájací zdroj).

Kompaundný stroj – má dva obvody budenia, pričom jeden je zapojený ako derivačný a druhý ako sériový.

Každé zo zapojení má iné zaťažovacie a regulačné charakteristiky, pričom aj možnosti regulácie a použitia sú rôzne. Stator jednosmerných strojov môže byť dvoj-, štvor- a viacpólový. Stroje menších výkonov môžu mať namiesto statora s budiacim vinutím permanentný magnet. Niektoré jednosmerné motory, používané najmä v elektronike, majú otáčajúci sa stator (z permanentných magnetov) a statický rotor s elektronickou komutáciou (napr. ventilátory v PC). Používajú sa tiež mikro-motory, kde je vinutie rotora vytvarované priamo na doske plošného spoja.

Regulácia

Hlavný regulačný parameter je napájacie napätie rotora. Zabezpečuje reguláciu otáčok stroja v širokom rozmedzí bez negatívneho vplyvu na účinnosť stroja. Ďalším typom je regulácia budenia. Ide o tvrdú a bezstratovú reguláciu ale v úzkom rozmedzí otáčok. Regulácia prídavnými odpormi v rotorovom obvode je mäkká a stratová (vzniká úbytok napätia na prídavnom odpore).

Použitie

Veľké jednosmerné motory sa používajú v elektrickej trakcií (sériové zapojenie alebo zapojenie Ward-Leonard). Derivačné dynamá sú zdrojmi pre zváracie systémy. Špeciálny význam v elektronike majú jednosmerné motory ako polohovacie a regulačné zariadenia (servomotory).