ELEKTRINA VUA

Elektrina VuaSeminarski RadWww.Maturski.OrgSadraj:Uvod.........................................................................................................................1Istorijat.....................................................................................................................2Objanjenje Zato Se Koriste Motori Js Sa Rednom Pobudom...................................4Naponi U Elektrinoj Vui..........................................................................................5Razmotrimo Redni Motor Jednosmjerne Struje........................................................7Veza Izmeu Dimenzija Transformatora...................................................................9Finansiska Isplativost Regulisanjem Napona............................................................10Vuni Zahtjevi..........................................................................................................11Modelovanje Vunog Sistema.................................................................................13Elementi Modela Vunog Sistema...........................................................................14Statika Jednaina Vune Sile..................................................................................16Dinamiko Ponaanje Vunog Sistema....................................................................17Sile Koje Se Opiru Kretanju......................................................................................18Stalni,Povremeni I Inercijalni Otpori Kretanju.........................................................19Opta Jednaina Vue .............................................................................................20Formulacija Vunih Zahtjeva...................................................................................21Adhezija..................................................................................................................22Pregled Postojeih Elektromotora Sa Osvrtom Na Njihovu Primjenu U Elektrinoj Vui.....................................................................................................23Maine Za Naizmjeninu Struju...............................................................................24Sinhroni Vuni Motori.............................................................................................25Asinhroni Vuni Motori...........................................................................................26Linearno Indukcioni Motor.....................................................................................27Prekidaki Reluktantni Motori.................................................................................28Elektrini I Hibridni Automobili................................................................................29Zakljuak.................................................................................................................30Literatura................................................................................................................31uvod:Podjela Vozila Moe Da Se Izvri Na Nekoliko Naina:1. Po Nainu Napajanja Energijom Razlikuju Se:A) Autonomna Vozila;(Rezervoar Energije Koji Je Potreban Za Kretanje Imaju Sa Sobom, to Predstavlja Izvesnu Nepraktinost, Ili Na Sebi Imaju Zamajac, to Znai Da Je Vozilo Uslovno Autonomno.)B) Napajana Vozila;(Na Sebi Nemaju Nikakav Izvor Elektrine Energije Pa Se Napajanje Obezbeuje Preko Provodnika.)2. Po Nainu Oslanjanja Na Podlogu, Tj. Po Ogibljenju, Razlikuju Se:A) Drumska Vozila;(Toak Je Od Pneumatika Sa Relativno Velikim Ugibanjem.)B) inska Vozila;(Toak Je Od elika, Podloga Je Tvrda, Ugibanje Je Mnogo Manje.)C) Vozila Sa Levitacijom.(Nema Kontakta Sa Podlogom, to Znai Da Nema Te Vrste Trenja. Ispod Vozila Moe Da Bude Nadpritisak Pri emu Su Vozila Na Vazdunom Jastuku, Ili Moe Da Se Koristi Magnetna Levitacija Pri emu Se Indukuje Magnetno Polje U Podlozi Najee Preko Namotaja U Samom Vozilu. Ovde Nema Tokova Pa Se Koristi Linearni Motor. Lebdenje Je Od Znaaja Za Ostvarenje Velikih Brzina, ak I Do 500 [Km/h]. Mana Ovakvih Vozila Je U Malom Stepenu Iskorienja Motora =0.65-0.68.3. Tipovi Vunih Motora Koji Se Koriste U Elektrinoj Vui:A) Obrtne Maine;(Motori Jednosmerne Struje, Asinhroni I Sinhroni Motori, Reluktantni Motori)B) Linearni Motori.4. Naini Upravljanja Vunom Silom:A) Disipativno (Postoji Gubitak Elektrine Snage);B) Nedisipativno (Koriste Se operi, Nema Gubitka Elektrine Snage).Istorijat:Prva Elektrina Vua Ostvarena Je 1812. Godine U Rusiji, U Petrogradu, Na RijeciNevi, Elektrinim Pokretanjem Jednog Brodia. Kao Vuni Motor Korien Je RedniMotor Jednosmjerne Struje, A Kao Napajanje Jedan Akumulator - Izvor JednosmjernogNapona.

Sl. 1. Zamenska ema Motora Jednosmjerne Struje Sa Nezavisnom Pobudom

Sl. 2. Mehanika Karakteristika Motora Js Sa Nezavisnom PobudomNa Osnovu Mehanike Karakteristike Vidi Se Da Motor Jednosmjerne Struje Sa Nezavisnom Pobudom Nije Pogodan Zbog Toga to Radi U Uskoj Oblasti Oko Brzine Praznog Hoda. Kod Ove Karakteristike Strmina Je Velika, Odnosno Tvrda.Brzina Ovog Motora Se Mijenja Promjenom Napona Uab. To Se U Xix Vijeku Radilo Vezivanjem Elektrinog Otpora Pa Su Se Imali Veliki Gubici Elektrine Energije.

Sl. 3. Zamenska ema Motora Jednosmjerne Struje Sa Rednom Pobudom

Sl. 4. Mehanika Karakteristika Motora Js Sa Rednom Pobudom

Objanjenje Zato Se Koriste Motori Js Sa Rednom Pobudom:Glavni Razlog Za Korienje Je Taj to Je Mehanika Karakteristika Meka. Njegova Karakteristika Ima Oblik Hiperbole Konstantne Snage. Ovaj Motor Ima Osobinu Autoregulacije, Tj. Kada Npr. Lokomotiva Naie Na Uzbrdicu, Povea Se Moment Ali Opada Brzina Motora, to Znai Da Elektrina Snaga Ostaje Priblino Ista.Ovi Motori Imaju Velike Snage I Moraju Se Napajati Iz Izvora Koji Nije Na Lokomotivi. Napajanje Se Vri Iz Kontaktne Mree Sa Kojom Je Lokomotiva Elastino Spregnuta Pomou Pantografa. Energija Se Dovodi Iz Podstanica Koje Su Smetene Pored Pruge. Podstanice Se Napajaju Naizmeninim Naponom Sa Primarne Strane.Pomou Transformatora Se Taj Napon Sniava I Ispravlja Pa Se Dovodi NaKontaktno Ue. Za Ispravljae Nekada Su Se Koristile ivine Usmerae, A Danas SeKoriste Silicijumski Poluprovodniki Elementi.

Sl. 5. Elektrina ema Veza Napajanja Kontaktnog UetaNaponi U Elektrinoj Vui:Naponi Su Bili U Poetku 600 Do 700 [V] (Danas U Tramvajima I Trolejbusima) A Neto Kasnije 1200 Do 1500 [V] (Danas U Podzemnoj eleznici). Za Snagu Od 1 [Mw] Potrebna Je, Dakle, Struja Od Oko 1000 [A], Pa Se Ovde Javlja Problem Poprenog Presjeka I Teine Ueta (Mehanika vrstoa Kontaknog Ueta Bi Bila Ugroena Velikim Zagrijavanjem Usled Struja I Od 1 [Ka]), A I Rastojanje Podstanica Bi Moralo Da Bude Malo Zbog Padova Napona (Elektrini Parametri Kontaknog Ueta (Voda), I Ako Imaju Malu Podunu Vrijednost, Pri Velikim Strujama Stvaraju Znaajne Serijske Padove Napona).To Se Moe Rijeiti Uveanjem Napona, Ali Nije Mogue Napraviti Dobre Motore Za Taj Napon (Problem Je U Tome to Napon Izmeu Kriki Komutatora Ne Smije Nikako Prei Vrijednost Kritinog Napona Proboja Vazduha Koji Iznosi Oko 30v/mm). Pokuano Je Rednim Vezivanjem Dva Motora ime Se Napon Duplira.

Sl. 6. Redna Veza Dva Vuna Motora Radi Poveanja Napona Napajanja,Odnosno Smanjenja Struje Kontaktnog UetaTaj Napon Je I Danas U Upotrebi U Nekim Srednjeevropskim Zemljama. Ovo Reenje Nije Dobro Jer Usled Kvara Jednog Motora, Stradae I Drugi Motor. Razlog Za Dananje Korienje Ovog Napona Je U Konzervativnosti eljeznice: Promena Infrastrukture Je Veoma Skupa Pa Se Maksimalno Koriste Postojei Resursi.Snaga Od 1 [Mw] Je Mala Za Voz. Poveanje Snage Se Ostvaruje Poveanjem Napona I to Je Jedini Nain Jer Postoje Ogranienja Kontaktnog Ueta U Pogledu Poveanja Struje. Na Kontaktni Vod Se Dovodi Naizmenini Napon. Njegova Vrednost Je 15 [Kv], Rastojanje Podstanica Sada Je 50 [Km], A Snage Lokomotiva Oko 15 [Mw]. U Lokomotive Se Smijeta Transformator Kojim Se Napon Sputa Na Potrebnu Vrijednost.Sada Se Postavlja Pitanje Upotrebljenog Motora. Bilo Je Nastojanja Da Se Upotrijebi Trofazni Asinhroni Motor Napajan Sa Tri Ueta. Ovo Rjeenje Nije Pogodno Zbog Toga to Je Mnogo Tri Ueta Za Napajanje I to Je Prirodna Karakteristika Asinhronog Motora Tvrda Pa Da Bi Se Vrile Promjene Brzine Mora Se Mijenjati Uestanost Napajanja (to Nije Bilo Nimalo Praktino U Xix Vijeku).Lokomotive Se Napajaju Tako to Postoji Jedno Kontaktno Ue a Povratni Vod Je ina (Monofazno). Nivo Napona Se Regulie Transformatorom. U Staro Vrijeme Bilo Je Teko Ugraditi Ispravljae U Lokomotivu Zbog Toga to Su Bili Veoma Veliki, Pa Su Se Stavljali Samo U Podstanice.Razmotrimo Redni Motor Jednosmijerne Struje:Elektromagnetni Momenat Je:

Fluks Je (Ako Magnetno Kolo Nije Zasieno):

Za Redni Motor Vai:

Slijedi Da Je Elektromagnetni Moment:

Struja Ia Je Prostoperiodina:

Konano, Za Elektromagnetni Moment Vai:

Vidi Se Da Je Elektromagnetni Moment Pulsacioni, Sa Uestanou Pulsacije Koja Je Dva Puta Vea Od Mrene Uestanosti.

Sl. 7. Vremenski Oblik Elektromagnetnog Momenta Vunog MotoraZbog Inercije Masa U Motoru Pulsiranje Momenta Se Praktino Ne Osjea.Redni Motori Jednosmjerne Struje Koji Se Napajaju Naizmeninom Strujom Nazivaju Se Kolektorski Motori (Primjer: Kod Usisivaa I Mlinova Za Kafu. Njihov Veliki Problem Je Komutacija. Tada Se Stvara Usijana Plazma - Varnica, Koju Rotor Razvlai.Od Manje Varnice Se Moe Napraviti Krupnija Varnica Tj. Kruna Vatra. To Moe Da Dovede Do Opasnih Kratkih Spojeva Jer Ta Varnica Predstavlja Provodnu Sredinu (Luk).Problem Komutacije Kod Kolektorskih Motora Ne Zavisi Od Brzine Obrtanja, Taj Problem Postoji I Kod Veih I Kod Manjih Brzina.Kod Rednog Motora Jednosmjerne Struje Nema Problema Komutacije I Dobre SuMu Karakteristike Pri Polasku.Pokuano Je Da Se U Lokomotivama Ugradi Promenljivi Transformator. Tako Se Ostvarila Mogunost Regulisanja Napona Transformacije. Kao Promjenljivi Transformator Poeo Je Da Se Koristi Autotransformator-Graduator.Promjenom Napona Napajanja Regulie Se Brzina. Problem Komutacije Smanjen Je Smanjenjem Uestanosti Na /. Tako Je Poeo Da Se Koristi Sistem Napajanja 15 [Kv] I /. Ova Uestanost Je Dobijena Tako to Je U Podstanici Postojao Trofazni Sinhroni Motor Sa P=3 (Tri ParaPolova) Na Koji Je Bio Prikljuen Sinhroni Generator Sa P=1 (Jedan Par Polova).Veza Izmedju Dimenzija Transformatora:Sl. 8. Elektrina ema Veza Napajanja Kontaktnog Ueta Pri Smanjenoj UestanostiObjasnimo Sada Vezu Izmeu Dimenzija Transformatora, Njegove Snage I Uestanosti F.Povrina Provodnika U Transformatorima Zavisi Od Kvadrata Linearne Dimenzije,Odnosno:/Isto Tako Povrina Magnetnog Kola Zavisi Od Linearne Dimenzije Kao:/Snaga Transformatora Se Moe Izraziti I Na Sledei Nain:/Kako Je:/Gdje Predstavlja Gustinu Struje, Scu Povrinu Provodnika a Bmax Amplitudu Magnetne Indukcije.Finansiska Isplativost Regulisanjem Napona:Sada Moemo Napisati:

Kako Su Veliine Bmax I Gustina Struje Konstantne Veliine Za Jedan Transformator Dobijamo Da Snaga Zavisi Od:

Tako Da Imamo Da Je Dimenzija Obrnuto Srazmerna Frekfenciji Za Istu Snagu Transformatora:

To Nas Dovodi Do Zakljuka Da Ako Imamo Transformator U Lokomotivi Koji Radi Na /on Je 3 Puta Tei Od Onog Koji Radi Na 50 [Hz]. Vidi Se Da Je Snaga Srazmerna / Pa Se Moe Zakljuiti Da Je Veim Smanjenjem Uestanosti I Da Bi Snaga Ostala Ista, Potrebno Ugraditi Po Dimenzijama Vei Transformator U Lokomotivu, to Nije Povoljno. Druga Nepovoljnost Je Ta to Bi Se Velikim Smanjenjem Uestanosti Smanjila I Uestanost Pulsacija Kod Kolektorskog Motora Pa Bi Se Pulsiranje Osjetilo Prilikom Kretanja (Ne Bi Bilo Savladano Inercijom Masa).Iz Ekonomskog Razloga Je Odabran Napon Od 15 [Kv]. On Dovoljno Umanjuje Struju I Nema Problema Sa Izolacijom Kao Kod 110 [Kv].Ovakvi Sistemi Danas Postoje U Nemakoj I Skandinaviji Zbog Konzervativnosti eleznice.Posle Drugog Svetskog Rata Napravljeni Su Dovoljno Mali Ispravljai. Koriste Se Sistemi Sa Promenljivim Transformatorom (Graduatorom) I Ispravljaima U Lokomotivi. U Upotrebi Je Redni Motor Jednosmjerne Struje Koji Se Napaja Jednosmjernom Strujom, to Omoguava Da Uestanost Napajanja Moe Da Bude 50 [Hz] I Da Se Eliminie U Podstanicama Grupa Motor - Generator Za Snienje Frekvencije. Nema Problema Komutacije Kolektorskog Motora. U Podstanicama Je Obian Transformator 110/25 [Kv]/[Kv]. Ovaj Napon Ide Na Lokomotivu U Kojoj Su Autotransformator (Graduator), Ispravlja I Redni Motor Jednosmerne Struje. Ovakav Sistem Se Pojavio Prvo U Francuskoj.

Sl. 9. Elektrina ema Veza Napajanja Kontaktnog Ueta Bez Smanjivanja UestanostiVuni Zahtjevi:Vuni Zahtjevi Pokazuju Kako Se Na Dionici Mijenjaju Vuna Sila I Brzina Vunog Motora.Bavimo Se Analizom inskih I Drumskih Vozila, Odnosno Vozila Sa Tokovima. U Naoj Analizi Je Prisutan Prenosni Odnos Sa Prenosom I. Posmatraemo Karakteristiku Zavisnosti Momenta Od Ugaone Brzine Kod Vunog Motora:

Sl. 10. Prikaz Tri Karakteristine Karakteristike Svakog Vunog Motora-Trajna Karakteristika Dozvoljen Trajan Rad: Jednoasovna KarakteristikaMaksimalno Se U Tom Radnom Reimu Moemo Nai 1 Sat: Tranzijentna KarakteristikaDozvoljeni Su Samo Kratkotrajni (Trenutni) Radni ReimiNa Slici Uoavamo 3 Karakteristike:- Trajna Eksploataciona Karakteristika Je Geometrijsko Mjesto Taaka U M- Dijagramu, Koja Daje Set (Ureen Par) Vrijednosti Moment-Brzina Koje U Trajnom Radu Motor Moe Da Postigne. To Je Funkcionalna Zavisnost Momenta Od Brzine Obrtanja U Trajnom Radu. Ona Predstavlja Eksploatacionu Karakteristiku Koja Govori O Nivou Opteretljivosti Motora. Vezana Je Za Zagrijavanje. Ako Se Izae Izvan Karakteristike, Raste Temperatura to Predstavlja Opasnost Za Motor, Za Njegovu Izolaciju, Leajeve Itd. Ova Karakteristika Nije Mehanika Karakteristika Poznata Iz Teorije Elektrinih Maina Jer Ta Mehanika Karakteristika Daje Zavisnost Za Stacionarno Stanje Pri Nepromenjenim Uslovima Napajanja.- Jednosatna Eksploataciona Karakteristika Je Geometrijsko Mjesto Taaka U M- Dijagramu, Koja Daje Set Vrijednosti Moment-Brzina Koje Motor Moe Zadovoljiti U Trajanju Od Jednog asa, A Da Ne Doe Do Zagrijavanja Koje Moe Da Oteti Motor. Ona Se Nalazi Izmeu Trajne I Tranzijentne Karakteristike. Merodavna Je Za Izbor Motora.- Tranzijentna Eksploataciona Karakteristika Je Geometrijsko Mjesto Taaka UM- Dijagramu I Kazuje Koliki Moment Moe Kratkotrajno Da Se Razvije Za DatuBrzinu. Taj Sluaj Postoji Kod Pokretanja Motora Koji Je Otpereen (Npr: Vuni Motor).Moe Se Uzeti Da to Kratko Trajanje Iznosi Deseti, Odnosno Stoti Deo TermikeVremenske Konstante .Danas Su U Elektrinoj Vui Uglavnom Zastupljeni Asinhroni Motori Sa VunimPretvaraima.Modelovanje Vunog Sistema:

Sl. 11. Model (Mehaniki) Vunog SistemaElementi Modela Vunog Sistema:1. Motor:

Njegov Moment Inercije Je Jm. Elektromagnetni Momenat Motora Je Mem. UMotoru Postoje Gubici. Svaka Elektrina Maina Ima Gubitke Energije (Elektrine,Mehanike, Dodatne) Pa Se Kod Motora Na Osovini Dobija Manji Moment OdElektromagnetnog.2. Prenosni Mehanizam:Sastoji Se Od Sistema Zupanika I Ne Mijenja Snagu Koju Prenosi. Postavlja Se Zato to Motori Zbog Svojih Relativno Malih Dimenzija Imaju Velike Brzine Koje Nisu Za Praktinu Upotrebu U Elektrinoj Vui.Gabarit Motora Iskljuivo Zavisi Od Momenta a Ne Od Snage. Objasnimo. Od Znaajnog Interesa Je Postizanje Manjih Dimenzija Vunih Motora. Time Se Smanjuje Koliina Korienog Materijala U Izradi Motora, to Znaajno Smanjuje Trokove, A Postie Se I Manja Masa Motora. Dimenzije Motora Zavise Od Momenta a Ne Od Snage. Moment Je Proporcionalan etvrtom Stepenu Linearne Dimenzije Motora /, Odnosno/, Gde Je V Zapremina Motora.

Pred Nama Stoji Izbor. Ako Nam Treba Neka Snaga (Konkretna Vrednost, RecimoP = 1mw), Momo Da Izaberemo Motor Koji Ima Veliki Moment I Malu NominalnuBrzinu Ili Motor Sa Dosta Manjim Momentom I Isto Toliko Veom Nominalnom Brzinom(Odnosno P = 1mw = M1*1 = M2*2, Pri emu Je M1 > M2 I 2 > 1). Kako Je Veliina(Teina) Ova Dva Motora, Koji Daju Istu Snagu, Drastino Razliita Mi Biramo Bri Motor.Zbog Toga Se Postavljaju Prenosnici Sa Velikim Prenosnim Odnosom I. Za Postizanje Potrebne Vune Snage Pogodno Je Izabrati Veu Brzinu Obrtanja, Ali Se Zbog Velike Brzine Mogu Pojaviti Problemi U Leitima I Pri Balansiranju Rotora, A Kod Maina Za Jednosmjernu Struju Problemi Mogu Nastati I Na Komutatoru I etkicama. Zbog Toga Se Pronalazi Kompromisno Rjeenje. Kao Visokobrzinski Motori Upotrebljavaju Se Motori Naizmenine Struje. Pri Velikim Brzinama Se Moe Pojaviti I Problem Prenosa Preko Zupanika, Stvara Se Velika Buka, Pa Se U Pojedinim Sluajevima Koristi Direktan Pogon Bez Prenosnog Mehanizma Gde Je Osovina Motora Ujedno I Pogonska Osovina.Matematiki Iskazano, Prenosnik Zadovoljava Zakon Odranja Snage (Energije) Ako Se Zanemare Gubici U Njemu :

Gde Su o I m Ugaone Brzine Osovine Vozila I Motora, Respektivno. Sa Mo I Mem SuOznaeni Momenti Koji Se Javljaju Na Osovini Vozila I Motora, Respektivno. TrebaNapomenuti Da Se Od Mem (Elektroamgnetni Moment ) Treba Odbiti Dio MehanikihGubitaka Koji Se Javljaju U Samom Motoru Da Bi Se Dobio Koristan Moment (MomentNa Osovini Motora). Te Gubitke Smo U Ovom Sluaju Zanemarili.

Sl. 12. Mehanii Prenosnik Reduktor DiferencijalTreba Napomenuti Da Se Prenosni Mehanizam Generalno, Kao Reenje, Pokuava Zaobii. Neki Od Razloga Tome Su Ne Tako Mali Gubici Energije U Reduktoru, Dodatni Dio Koji MoeDa Se Pokvari3. Pored Motora I Prenosnika Potrebne Su I Pogonske Osovine Koje Vre Mehaniko Sprezanje Motora, Prenosnika I Tokova Posmatranog Vozila.Da Bi Se Formulisali Zahtjevi Vue Moraju Se Izvesti Statike I Dinamike Jednaine Vue, Odnosno Povezivanje Momenta M I Ugaone Brzine Sa Vunom Silom Fv, Brzinom Vozila V, I Otporima Vue fot .Statika Jednaina Vune Sile:(Brzina Vozila Je Konstantna: V = Const.)Ugaona Brzina Osovine o Ne Zavisi Od Gubitaka U Prenosniku./ /Za Gubitke U Prenosniku Uzimamo Da Su Priblino Jednaki Nuli. Prenosnik BiTada Bio Idealan. Dakle: Mi 0. Prelazak Iz Ugaonih Veliina Koje Opisuju Motor UTranslatorne Koje Opisuju Kretanje Vozila Se Moe Postii Na Sledei Nain.

Dinamiko Ponaanje Vunog Sisema:

Sl. 13. Prenos Momenta Motora Na Pogonske Osovine Putem Reduktora I DiferencijalaMem Je Pogonski Moment Na Izlaznoj Osovini Motora.Mm Je Moment Kojim Prenosnik Djeluje Na Rotor.D Je Prenik Toka.Moe Se Napisati Jednaina Dinamike Ravnotee:

Jm Je Moment Inercije Motora, A m Je Ugaona Brzina Njegovog Vratila.Posmatraemo Jedno Vozilo Mase M, Koje Se Kree Brzinom V I Na Koje Djeluje SumaOtpora Pri Kretanju Oznaena Sa fot.

Sl. 14. Prikaz Sila Koje Djeluju Na Vozilo Pri KretanjuU Taki Dodira Toka I Podloge Postoje Dvije Sile.Sila Fv Je Sila Pogonske Osovine Na Podlogu.Sila Fv Je Suprotna Sili Fv I Predstavlja Dejstvo Podloge Na Vozilo Na MjestuSpoja Podloge I Toka (Reakcija Podloge). To Je Vuna Sila Koja Pokree Vozilo.Sledea Jednaina Koja Se Moe Napisati Jeste Jednaina Kretanja Vozila:

Sile Koje Se Opiru Kretanju:Sile Koje Se Opiru Kretanju Predstavljaju Otpor Kretanju, Koji Se NeminovnoJavlja Pri Kretanju Bilo Kog Vozila. Otpori Kretanju Se Mogu Podijeliti Na Sledei Nain:1. Stalni Otpori,2. Povremeni Otpori,3. Inercijalni Otpori.Stalni Otpori Kretanju:Javljaju Se Uvijek Pri Kretanju Vozila. Razlikujemo Tri Vrste Ovih Otpora:4.1.A - Trenje U Leajevima,4.1.B - Trenje Usled Kotrljanja Pogonskog Toka,4.1.C - Otpor Vazduha.Povremeni Otpori Kretanju:Javljaju Se Povremeno Pri Kretanju Vozila. Posmatramo Povremene Otpore Pri Kretanju:4.2.A) Na Usponu,4.2.B) U Krivini.Inercijalni Otpori Kretanju:Inercijalni Otpor Kretanju Predstavlja Silu Koja Je Potrebna Da Bi VoziloUbrzavalo Ubrzanjem A.Opta Jednaina Vue:Ako Se Svi Otpori Kretanju Uraunaju U Optu Jednainu Vue Dobija Se:

Ftl - Usled Trenja U LeajevimaFtk - Usled Otpora KotrljanjaFkr - Zbog Otpora U Krivini - Koeficijent Korekcije Masa - Koeficijent AdhezijeI - Uspon (Pad)Fov - Zbog Otpora VazduhaGa - Adheziona Teina (Onaj Dio Teine Vozila Koji Se Oslanja Na PogonskeTokove; Vrlo Bitna Veliina Jer Joj Je Srazmjerna Vuna Sila; Kod Lokomotive SveOsovine Su Pogonske Tako Da Je Teina Lokomotive Jednaka Athezionoj Teini Ga=gl;Kod Automobila Postoji Jedna Pogonska Osovina; Maksimalna Vuna Sila Ograniena JeAdhezionom Teinom Pre Proklizavanja Vozila)Gv - Teina TeretaGa+gv - Ukupna Teina Voza (Pogledati Sledeu Sliku)

Sl. 15. Prikaz Adhezione Teine Jedne Kompozicije Nju Predstavlja Teina LokomotiveFormulacija Vunih Zahteva:Poi emo Od Poznatih Konstatacija: Vunoj Sili I Translatornoj Brzini Analogni Su Moment I Ugaona Brzina.Poznati Izrazi Za Ugaonu Brzinu I Moment Su:/ /Postavlja Se Pitanje Kakvu Eksploatacionu Karakteristiku Vuni Motor Treba Da Obezbijedi?Grafici Zavisnosti Vune Sile Od Brzine, Odnosno Momenta Od Ugaone Brzine,Dati Su Na Sledeim Slikama:

Sl. 16. Prikaz Opozitnih Zahteva Na F-V Dijagramu : elimo Da Imamo KonstantnuSnagu (Uslovljava Motor) I Da Se Moemo Kretati Brzinama Koje Lee U irokom OpseguAdhezija:Pred Nama Se Nalazi Vano Pitanje: Kako Se Ostvaruje Vuna Sila Na KontaktuIzmeu Toka I Podloge?Za Realizovanje Pokretake Sile Potreban Je Spoj Izmeu ine I Toka. TakvaVeza ine I Toka Naziva Se Adhezija.ina I Toak Nisu Idealno Kruta Tijela. Njihov Meusobni Dodir Nije Taka. PodVertikalnim Dejstvom Teine Vozila Dolazi Do Elastine Deformacije Tako Da Se Kontakt Izmeu ine I Toka Vri Po Eliptinoj, Tzv. Hertz-Ovoj Povrini. Nastaje Praktino Utapanje Toka U Podlogu.Na Sledeoj Slici Prikazan Je Sluaj Ako Osovina Nije Pogonska, Tj. Ako Je Vuna Sila Na Toj Osovini Jednaka Nuli: Fv=0.

Sl. 17. Prikaz Kontakta Toak Podloga Za Toak Koji Nije PogonskiVrijednost Rastojanja Od Take a Do Take B Je: /D Je Prenik Toka a R Njegov Poluprenik; Je Ugao Uzmeu Poluprenika Oa I Ob .Znai, Za Sluaj Kada Je Fv=0 Dobija Se Da Taka Na Obodu Toka Prelazi PutIzmeu a I B: /I Da Je Periferna Brzina Te Take: / Jednaka Translatornoj Brzini Kretanja. Poznato Je Da Je o Ugaona Brzina Osovine.Pregled Postojeih Elektromotora Sa Osvrtom Na Njihovu PrimjenuU Elektrinoj Vui:Vrste Motora:1. Redni Motor Jednosmjerne Struje2. Motor Jednosmjerne Struje Sa Nezavisnom Pobudom3. Asinhroni Motor4. Sinhroni Motor Sa Namotanim Rotorom5. Sinhroni Motor Sa Permanentnim Magnetom6. Prekidaki Reluktantni Motor (Sr)Vane Osobine Motora:1. Regulacija Vune Sile2. Polazne Karakteristike3. Osjetljivost Na Promjene Trase (i [%]) I Promjene Napona Na Kontaktnom Vodu(ukv)4. Mogunost Elektrinog Koenja I Rekuperacije5. Mogunost Rada U Oblasti Slabljenja Polja (Zona P = Const.)6. Sloenost Elektrinog PretvaraaRedni Motor Jednosmjerne Struje Je Prvi Motor Koji Se Primjenjivao U Elektrinoj Vui.

Maine Za Naizmjeninu Struje (Mns):U Elektrinoj Vui Se Od Mns Koriste Trofazni Asinhroni Motori Sa Kratko Spojenim (Kavezom) Rotorom Kao I Trofazni Sinhroni Motori Sa Permanentnim Magnetima Na Rotoru. Kod Vunih Pogona Velike Snage, U Upotrebi Su I Sinhroni Motori Sa Pobudnim Namotajem Na Rotoru. Elektrina Vozila Ne Poseduju Trofazne Izvore Napona. Primarni Izvori Su esto Trakcione Baterije, Koje Daju Jednosmjerni Napon, Ili Se Pak Radi O Naizmjeninom, Monofaznom Naponu Koji Se U Vozilo Dovodi Putem Kontaktnog Voda Ili Na Neki Drugi Nain. Stoga Je Neophodno Obezbjediti Vuni Pretvara Na ije Prikljuke Se Dovodi Jedan Od Pomenutih Naina Napajanja, A Koji Na Svojim Izlazima Nudi Simetrian Trofazni, Regulisan Napon Promenljive F.Maine Naizmjenine Struje Imaju Prednosti U Odnosu Na Maine Jednosmjerne Struje.Jedna Od Prednosti Mns Je Odsustvo etkica I Kolektora, Koji Inae PredstavljajuNajvee Ogranienje I Nedostatak Vunih Motora Jednosmjerne Struje, I Svih ProblemaKoji Usled Njih Nastaju. Karakteriu Ih Manje Dimenzije, Manja Masa, Prema Tome INia Cijena. Srednja Specificna Cijena Asinhronog Motora U sever Fabrici Motora USubotici, Izraena U [$/kg] Iznosi 7 Do 8 Amerikih Dolara.Poznato Je Iz Teorije Elektrinih Maina Da Je Ugaona Brzina Obrtanja Rotora AsinhronogMotora Manja Od Sinhrone Zbog Klizanja (S), Pa Zbog Toga U Narednom Izrazu Stavljamo Znak :

Ako Uvaimo Klizanje Gornji Izraz Postaje

Brzina Obrtanja Sinhrone Maine Je:

P Je Broj Pari Polova, A F Je Uestanost Napajanja.Vuni Zahtjevi Se Ogledaju U Potrebi Da Se Brzina Obrtanja Moe KontinualnoMijenjati, Kao I Da Se Pri Datoj Brzini Obrtanja Moe Ostvariti Proizvoljna Vrijednost Momenta M (Koju Diktiraju Uslovi Trase). Da Bi Se Brzina Mogla Mijenjati, Shodno Prethodnim Obrascima Mora Se Imati Mogunost Kontinualne Promjene Uestanosti.Uestanost Se Mijenja Pomou Vunog Pretvaraa.Sinhroni Vuni Motor:Kao I Svaka Elektrina Maina, Sinhroni Motor Je Reverzibilan (Moe Da Radi UMotornom I U Generatorskom Reimu). Sinhrona Maina Je Jedina Maina Koja MoeDa Proizvodi Ili Apsorbuje Samo Reaktivnu Energiju, Tj. Da Radi Kao SinhroniKompenzator to Je ini Dragocjenom U Elektroenergetskom Sistemu.Dobre Karakteristike Sinhronih Motora Su Sledee:- Mogunost Ugraivanja Velikih Snaga I irok Dijapazon Oblasti Konstantne Snage Motora,- Lako Odravanje,- Lak Prelaz Iz Motornog U Generatorski Rad to Omoguuje Elektrino Koenje,- Jednostavnost Invertora Za Napajanje Sinhronog Motora,- Dobar Stepen Iskorienja Stoga to U Rotoru Sm Nema Gubitaka Niti U Gvou (Jer Nema Relativnog Pomicanja Polja U Odnosu Na Rotor) A Nema Ni Gubitaka U Bakru, Jer Nema Bakra (Kod Rotora Sa Permanentnim Magnetima)Magnetno Kolo Sinhrone Maine Se Sastoji Iz Dva Dijela, Nepokretnog - Statora (Koji Predstavlja Indukt I Napaja Se Iz Strujnog Invertora) I Pokretnog - Rotora (Koji Predstavlja Induktor I Napaja Se Jednosmjernom Strujom Iz Pomonog Izvora U Sluaju Da Se Pobudno Polje Obezbjeuje Pobudnim Namotajem ).Asinhroni Vuni Motor:Asinhroni Vuni Motor Je Najperspektivniji Kandidat Za Savremene KonstrukcijeElektrinih Vozila. Elektrina Vozila Ne Trae Da Vuni Motor Bude StandardneCilindrine Izvedbe. Poeljniji Je Motor Koji Moe Da Se Ugradi U Pogonsku Osovinu.Konvencionalno Rjeenje Je Sa Monomotornim Obrtnim Postoljima Sa Sistemom Prenosnika.Ovde Nema Monomotorno Obrtno Postolje. Rotor Motora Se U Ovom Sluaju NalaziSpolja. Stator Se Napaja Kroz Osovinu. Rotor Se Bolje Hladi. Grejanje Rotora Asinhronog Motora Je Jedina Njegova Loa Osobina.Neto O Konstrukciji Am. Na Statoru Je Trofazni Namotaj Koji Preuzima Ulogu Induktora Za Razliku Od Sm. Rotor Am, Inae Indukt, Je Cilindrini Komad Feromagnetnog Materijala (Gvoa) Kroz Koji Su Probuene Rupe, Aksijalno Po Obimu. U Njih Se Smjetaju Provodnici Koji Sa Bonih Strana Kratko Spajaju. Jednostavna I Jeftina Izrada Rotora Am Jeste Jedna Od Njegovih Prednosti.esto Se Upotrebljava Linearni Motor. Ukoliko Bi Postojala Provodna GvozdenaPodloga Po Sredini Pruge Prekrivena Aluminijumom, Bio Bi to Rotor Za AsinhroniMotor, A Stator Bi Mogao Da Se Postavi Na Dno Vagona.Asinhroni Motor Se Namee Kao Najbolje Rjeenje Savremenog Problema Pogona UElektrinoj Vui. Motori Jednosmjerne Struje Imaju Kolektor I etkice, to Je U Sluaju Asinhronih Motora Eliminisano.Asinhroni Motor Na Sebi Redovno Ima Trofazne Namotaje Da Bi Se Ostvarilo Obrtno Polje Sa Najmanjim Brojem Provodnika. Ostvaruje Se N-Fazni Sistem Sa Namotima Pomjerenim Za 2/n I Strujama Vremenski Pomjerenim Za 2/n. Za Trofazni Sistem Prostorno I Vremensko Pomjeranje Je 2/3.Sa Aspekta Elektrine Vue Bitna Je Brza Regulacija Momenta I Vune Sile, Zadovoljavanje Polaznog Momenta I Slabljenje Polja. U Elektrinoj Vui Se Asinhroni Motor Ne Moe Koristiti Kao U Industriji, Jer Je Tako Ne Mogue Ostvariti Kontinualnu Kontrolu Vune Sile.Linearni Indukcioni Motor (Lim-Linear Induction Motor):U Savremenoj Elektrinoj Vui Koriste Se Linearni Motori. Princip Njihovog Rada Se Ne Razlikuje Od Asinhronog Motora, Samo Kod Linearnih Motora Ne Postoje Obrtni Dijelovi Ve Samo Translatorno Kretanje. Kod Linearnog Motora Nema Rotacionih Dijelova, Stator I Rotor Su Jedan Drugom Paralelni. Za Oslanjanje Na Podlogu Se Koristi Magnetna Levitacija, Vazduni Jastuk Ili Tokovi Koji Nisu Pogonski. Bilo Koji Od Navedenih Naina Oslanjanja O Podlogu Da Je U Pitanju, Jedno Je Sigurno, Kod Linearnih Motora Ne Postoji Problem Adhezije. Odnosno Nema Ogranienja Pogonskog Momenta I Vune Sile. To Je Bio I Najvei Probem Kod Konvencionalne eljeznice Jer Nam Je Trasa Uslovljavala Snagu Koju Moemo Iskoristiti Iz Vunih Motora. Ovdje Nema Proklizavanja.Princip Rada Linearnog Motora Se Moe Jednostavno Objasniti. Neka Vozilo Predstavlja Jedan Magnet. Ako Smo U Situaciji Da U Podlozi, Na Kojoj Lei Vozilo, Stvorimo Magnetno Polje Tako Da Su Istoimeni Polovi Vozila I Podloge Malo Pomjereni U Pravcu Kretanja Na Vozilo e Djelovati Vuna Sila. Ta Sila eli Da Pokrene Vozilo Tako Da Se Raznoimeni Polovi Poklope. To Nije Magnetsko Lebdjenje. Potrebno Je Imati Dodatne Polove U Vozilu I Podlozi Koji Bi Konstantno Bili Postavljeni Tako Da Su Istoimeni Polovi Naspramni to Bi Rezultovalo Odbojnom Silom, Lebdjenjem Vozila.Za Realizaciju Linearnog Motora Pogodan Je Samo Asinhroni Motor Sa Kratko Spojenim Kaveznim Rotorskim Namotajem. Kratko Spojeni Kavez Se Moe Simulirati I Ugraditi U Podlogu. Na Slici Je Dat Primer Kako Se Linearni Motor, Koji Se Koristi U Modernoj eleznici, Moe Predstaviti Pomou Rotacionog Asinhronog Motora.

Sl. 18. Linearni Motor Se Moe Prikazati Kao Asinhroni Koji Je Razvijen U Jednu Traku. (Obim Postaje Duina)Ukoliko Bi Postojala Provodna Gvozdena Podloga Po Sredini Pruge Prekrivena Aluminijumom, Bio Bi to Rotor Za Asinhroni Motor (Na Gornjoj Slici Crvena Boja), A Stator Bi Mogao Da Se Postavi Na Dno Vagona (Na Gornjoj Slici Zelena Boja), Tj. Vozila.Prekidaki Reluktantni Motori (Sr Motori -Switched Reluctance Motor):Struktura Ovih Motora Je Vrlo Jednostavna. Namotaji Se Nalaze Samo Na Statoru I Nisu Rasporeeni Po ljebovima Ve Su Koncentrisani. Rotor Je Od Fino Oblikovanog, Laminiranog Feromagnetika. Ovi Motori Ne Rade Na Principu Obrtnog Magnetnog Polja Ve Na Principu Varijabilne Reluktanse. Postoji Tenja Da Se Pol Rotora Dovede U Poloaj Minimalne Reluktanse. Na Sledeem Primjeru Vidi Se Kako Se Pod Dejstvom Sile Dva Prikazana Elementa U Datim Okolnostima Pokreu Jedan U Odnosu Na Drugi. Ta Sila, Koja Je Srazmerna Kvadratu Fluksa Magnetnog Polja, Tei Da Ih Dovede U Poloaj Minimalne Magnetne Otpornosti /

Sl. 19. Ilustracija Sile Koja Se Javlja Kao Posledica Polja Da Smanji Magnetni OtporBroj Pari Statorskih Polova Nije Isti Kao Broj Pari Rotorskih Polova. U Praksi Su Mogue Kombinacije est Statorskih I etiri Rotorska Pola.Elektrini I Hibridni Automobili:Odavno Postoji Tenja Da Se Naprave Automobili Na Elektrini Pogon. Time Bi Se U Velikoj Mjeri Rijeio Ekoloki Problem, Koji Je Znaajno Uzrokovan Hemijski tetnim Gasovima, A Koje Kao Proizvod Sagorijevanja Pogonskog Goriva Isputaju Motori Sa Unutranjim Sagorijevanjem.Osnovni Problem Koji Se Javlja Kod Ovih Vrsta Automobila Je Teina Baterije: Za Auto Tipa yugo (Do 1000kg) Za 100km Puta Potrebna Je Baterija Od Oko 400kg.Razvoj U Ovoj Oblasti Se Dijeli Na Dvije Grane:- Elektrini Automobili; Ovakav Automobil Je Jednostavan I Nema Zagaenja, Ali Su Mu Performanse Loe: Za Bateriju Od 400kg, Maksimalna Brzina Je 60 Do 70km/h, A Radijus Je Do 80km.Zbog Ovih Loih Osobina Tei Se Razvoju I Drugog Tipa Motora.- HibridniOvi Se Dijele Na: Serijske I Paralelne.Zakljuak:Motor Jednosmjerne Struje Sa Nezavisnom Pobudom Nije Pogodan Za Elektrinu Vuu Zbog Toga to Radi U Uskoj Oblasti Oko Brzine Praznog Hoda. Kod Njegove Karakteristike Strmina Je Velika, Odnosno Tvrda. Brzina Ovog Motora Se Mijenja Promjenom Napona.Glavni Razlog Za Korienje Motora Js Sa Rednom Pobudom Je Taj to Je Mehanika Karakteristika Meka. Njegova Karakteristika Ima Oblik Hiperbole Konstantne Snage. Ovaj Motor Ima Osobinu Autoregulacije I Veliku Snagu.Bilo Je Nastojanja Da Se Upotrijebi Trofazni Asinhroni Motor Napajan Sa Tri Ueta. Ovo Rjeenje Nije Pogodno Zbog Toga to Je Mnogo Tri Ueta Za Napajanje I to Je Prirodna Karakteristika Asinhronog Motora Tvrda Pa Da Bi Se Vrile Promjene Brzine Mora Se Mijenjati Uestanost Napajanja.Za Postizanje Potrebne Vune Snage Pogodno Je Izabrati Veu Brzinu Obrtanja, Ali Se Zbog Velike Brzine Mogu Pojaviti Problemi U Leitima I Pri Balansiranju Rotora, A Kod Maina Za Jednosmjernu Struju Problemi Mogu Nastati I Na Komutatoru I etkicama. Zbog Toga Se Pronalazi Kompromisno Rjeenje. Kao Visokobrzinski Motori Upotrebljavaju Se Motori Naizmenine Struje.U Elektrinoj Vui Se Od Mns Koriste Trofazni Asinhroni Motori Sa Kratko Spojenim (Kavezom) Rotorom Kao I Trofazni Sinhroni Motori Sa Permanentnim Magnetima Na Rotoru. Maine Naizmjenine Struje Imaju Prednosti U Odnosu Na Maine Jednosmjerne Struje. Jedna Od Prednosti Mns Je Odsustvo etkica I Kolektora, Koji Inae Predstavljaju Najvee Ogranienje I Nedostatak Vunih Motora Jednosmjerne Struje, I Svih Problema Koji Usled Njih Nastaju.Kao I Svaka Elektrina Maina, Sinhroni Motor Je Reverzibilan (Moe Da Radi U Motornom I U Generatorskom Reimu). Sinhrona Maina Je Jedina Maina Koja Moe Da Proizvodi Ili Apsorbuje Samo Reaktivnu Energiju, Tj. Da Radi Kao Sinhroni Kompenzator to Je ini Dragocjenom U Elektroenergetskom Sistemu.Asinhroni Motor Se Namee Kao Najbolje Rjeenje Savremenog Problema Pogona UElektrinoj Vui. Motori Jednosmjerne Struje Imaju Kolektor I etkice, to Je U Sluaju Asinhronih Motora Eliminisano.Literatura:1. B. Radojkovi: jednofazne Lokomotive2. B. Radojkovi: elektrina Vua3. B. Radojkovi, M. Todorovi: zbirka Zadataka Iz Elektrine Vue4. S. Vukosavi, L. Mati, Z. Janda: zbirka Zadataka Iz Elektrine Vue5. Trendovi U Razvoju Digitalno Upravljanih Elektricnih PogonaWww.Maturski.Org