מכונות והינע כיתה י”ד

‫מדינת ישראל‬
‫‪-1‬‬‫תשס"ד‬
‫לטכנאיםאביב‬
‫חשמל והינע‪,‬‬
‫ולהנדסאים‬
‫במכונות–ספר‬
‫נוסחאוןגמר לבתי‬
‫סוג הבחינה‪:‬‬
‫‪2004 750025‬‬
‫לשאלוןתשס"ד‪,‬‬
‫נספח אביב‬
‫מועד הבחינה‪:‬‬
‫נספח לשאלון‪750025 :‬‬
‫משרד החינוך‬
‫מקום למדבקת נבחן‬
‫אין להעביר נוסחאון זה‬
‫מנבחן אחד למשנהו!‬
‫נוסחאון במכונות חשמל והינע לכיתה י"ד‬
‫)‪ 14‬עמודים(‬
‫זמן התנעה וזמן עצירה‬
‫)בהנחה שהמומנט הדינמי ו– ‪ GD 2‬קבועים(‬
‫בהתנעה‪:‬‬
‫בבלימה‪:‬‬
‫‪GD 2 n 2 – n1‬‬
‫‪375 M – M s‬‬
‫=‪t‬‬
‫‪GD 2 n1 – n 2‬‬
‫‪375 M + M s‬‬
‫=‪t‬‬
‫] ‪[kgf ⋅ m‬‬
‫‪GD 2‬‬
‫]‪[r.p.m.‬‬
‫‪n1‬‬
‫— מהירות סיבוב התחלתית‬
‫]‪[r.p.m.‬‬
‫‪n2‬‬
‫— מהירות סיבוב סופית‬
‫]‪[ kgf ⋅ m‬‬
‫‪M‬‬
‫— מומנט סיבובי‬
‫]‪[ kgf ⋅ m‬‬
‫‪Ms‬‬
‫‪2‬‬
‫— מומנט תנופה‬
‫— מומנט סטטי )נגדי(‬
‫מנוע לזרם ישר‬
‫אופיין מכני של מנוע בעירור מקבילי‬
‫‪Ra‬‬
‫‪U‬‬
‫‪–M‬‬
‫‪Ceφ‬‬
‫‪CeCm φ2‬‬
‫=‪n‬‬
‫הערה‪ :‬כאשר השטף קבוע‪:‬‬
‫‪Ce‬‬
‫‪= 0.1047‬‬
‫‪Cm‬‬
‫]‪[r.p.m.‬‬
‫‪n‬‬
‫]‪[Ω‬‬
‫‪Ra‬‬
‫— התנגדות מעגל העוגן‬
‫]‪[N ⋅ m‬‬
‫‪M‬‬
‫— מומנט‬
‫]‪[V‬‬
‫‪U‬‬
‫— מתח ההדקים‬
‫]‪[Wb‬‬
‫‪φ‬‬
‫— שטף‬
‫‪Ce , Cm‬‬
‫— מהירות סיבוב‬
‫— מקדמים‬
‫המשך בעמוד ‪2‬‬
‫‪-2-‬‬
‫נוסחאון במכונות חשמל והינע‪ ,‬אביב תשס"ד‬
‫נספח לשאלון ‪750025‬‬
‫מומנטים‬
‫]‪[N ⋅ m‬‬
‫‪M‬‬
‫— מומנט‬
‫=‪M‬‬
‫]‪[W‬‬
‫‪P‬‬
‫— הספק‬
‫‪ω = 2π‬‬
‫‪ rad ‬‬
‫‪ sec ‬‬
‫‪ω‬‬
‫— מהירות זוויתית‬
‫]‪[r.p.m.‬‬
‫‪n‬‬
‫— מהירות סיבוב‬
‫‪P‬‬
‫‪ω‬‬
‫‪n‬‬
‫‪60‬‬
‫‪M EM = C m φ I a‬‬
‫‪M = M EM – ∆M 0‬‬
‫] ‪M EM [ N ⋅ m‬‬
‫]‪[Wb‬‬
‫‪φ‬‬
‫‪Cm‬‬
‫‪M b = M EM + ∆M 0‬‬
‫]‪[A‬‬
‫‪Ia‬‬
‫]‪[N ⋅ m‬‬
‫‪Mb‬‬
‫]‪[N ⋅ m‬‬
‫‪∆M 0‬‬
‫— מומנט אלקטרומגנטי‬
‫— שטף‬
‫— מקדם‬
‫— זרם הרוטור‬
‫— מומנט בלימה‬
‫— מומנט ההפסדים )בריקם(‬
‫מנוע השראתי תלת‪-‬מופעי‬
‫‪Pmech = (1 – s) Pem‬‬
‫] ‪Pmech [ W‬‬
‫‪ — s‬מקדם החליקה‬
‫‪∆Pcu 2 = s Pem‬‬
‫]‪[W‬‬
‫‪Pem‬‬
‫] ‪∆Pcu 2 [ W‬‬
‫‪Po = 3 U L I oL cos ϕ o‬‬
‫‪n –n‬‬
‫‪s= S‬‬
‫‪nS‬‬
‫— הספק מכני המתפתח‬
‫על ציר המנוע‬
‫]‪[W‬‬
‫]‪[V‬‬
‫]‪[A‬‬
‫‪Po‬‬
‫‪UL‬‬
‫‪I oL‬‬
‫‪cos ϕ o‬‬
‫]‪[r.p.m.‬‬
‫‪nS‬‬
‫]‪[r.p.m.‬‬
‫‪n‬‬
‫— הספק אלקטרומגנטי‬
‫— הפסדי נחושת ברוטור‬
‫— הספק ריקם‬
‫—‬
‫—‬
‫—‬
‫—‬
‫מתח הקו )בין מופעים(‬
‫זרם ריקם קווי‬
‫מקדם הספק בריקם‬
‫מהירות סיבוב סינכרונית‬
‫— מהירות סיבוב הרוטור‬
‫המשך בעמוד ‪3‬‬
‫‪-3-‬‬
‫‪U ph‬‬
‫]‪[A‬‬
‫= ‪I '2‬‬
‫נוסחאון במכונות חשמל והינע‪ ,‬אביב תשס"ד‬
‫נספח לשאלון ‪750025‬‬
‫‪I '2‬‬
‫]‪U ph [V‬‬
‫‪2‬‬
‫‪‬‬
‫‪R'2 ‬‬
‫‪+ X 2T‬‬
‫‪R‬‬
‫‪+‬‬
‫‪1‬‬
‫‪‬‬
‫‪s ‬‬
‫‪‬‬
‫]‪[Ω‬‬
‫]‪[Ω‬‬
‫— זרם הרוטור משוקף לסטטור‬
‫— מתח מופעי‬
‫‪R1‬‬
‫— התנגדות הסטטור )למופע(‬
‫'‪R 2‬‬
‫— התנגדות הרוטור‬
‫המשוקפת לסטטור )למופע(‬
‫‪ — s‬מקדם החליקה‬
‫‪60 f‬‬
‫‪p‬‬
‫‪Pn‬‬
‫‪ωn‬‬
‫= ‪ns‬‬
‫'‪X T = X1 + X 2‬‬
‫‪R'2‬‬
‫‪s‬‬
‫‪2π n n‬‬
‫‪60‬‬
‫‪3U 2ph‬‬
‫‪2‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪R'2 ‬‬
‫‪2‬‬
‫‪‬‬
‫‪n s  R1 +‬‬
‫‪X‬‬
‫‪+‬‬
‫‪T‬‬
‫‪s ‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪R'2‬‬
‫= ‪Mn‬‬
‫= ‪ωn‬‬
‫‪M = 9.55‬‬
‫]‪[Ω‬‬
‫]‪[N ⋅ m‬‬
‫‪ rad ‬‬
‫‪ sec ‬‬
‫]‪[r.p.m.‬‬
‫‪Mn‬‬
‫— מומנט נקוב‬
‫‪ωn‬‬
‫— מהירות זוויתית נקובה‬
‫‪ns‬‬
‫— מהירות סינכרונית‬
‫‪ — p‬מספר זוגות קטבים‬
‫]‪[r.p.m.‬‬
‫‪nn‬‬
‫— מהירות סיבוב נקובה )נומינלית(‬
‫]‪[Ω‬‬
‫'‪X 2‬‬
‫— היגב השראתי של הרוטור‬
‫המשוקף לסטטור )למופע(‬
‫]‪[N ⋅ m‬‬
‫‪ — M‬מומנט‬
‫‪sK‬‬
‫= ‪sK‬‬
‫‪R12 + X 2T‬‬
‫‪XT‬‬
‫— היגב כולל‬
‫— מקדם החליקה הקריטי‬
‫כאשר ‪: R1 << X T‬‬
‫‪R'2‬‬
‫‪XT‬‬
‫≅ ‪sK‬‬
‫‪9.55 ⋅ 3U ph 2‬‬
‫‪2ns X T‬‬
‫≈ ‪MK‬‬
‫]‪[N ⋅ m‬‬
‫‪MK‬‬
‫— ‪ÈËȯ˜ ËÓÂÓ‬‬
‫נוסחת קלוס )נוסחה מקורבת(‬
‫‪2M K‬‬
‫‪sK‬‬
‫‪s‬‬
‫‪+‬‬
‫‪s‬‬
‫‪sK‬‬
‫=‪M‬‬
‫המשך בעמוד ‪4‬‬
‫‪-4-‬‬
‫נוסחאון במכונות חשמל והינע‪ ,‬אביב תשס"ד‬
‫נספח לשאלון ‪750025‬‬
‫התנעה‬
‫‪U ph‬‬
‫‪2‬‬
‫) ‪(R1 + R'2 ) + (X1 + X'2‬‬
‫‪2‬‬
‫= ‪I '2 k‬‬
‫]‪[A‬‬
‫‪I '2 k‬‬
‫]‪U ph [V‬‬
‫— זרם הרוטור בקצר‬
‫המשוקף לסטטור‬
‫— מתח מופעי‬
‫]‪[Ω‬‬
‫‪X1‬‬
‫— היגב השראתי של הסטטור‬
‫)למופע(‬
‫]‪[Ω‬‬
‫‪X '2‬‬
‫— היגב השראתי של הרוטור‬
‫המשוקף לסטטור )למופע(‬
‫]‪[Ω‬‬
‫‪R1‬‬
‫— התנגדות של הסטטור )למופע(‬
‫]‪[Ω‬‬
‫‪R '2‬‬
‫— התנגדות של הרוטור‬
‫המשוקפת לסטטור )למופע(‬
‫ויסות מהירות מנוע השראתי עם רוטור מלופף‬
‫‪ M ⋅s ‬‬
‫‪R x = R 2  n – 1‬‬
‫‪ M ⋅ sn ‬‬
‫]‪[Ω‬‬
‫‪Rx‬‬
‫— התנגדות הנגד שיש להוסיף‬
‫במעגל הרוטור )למופע(‬
‫]‪[Ω‬‬
‫‪R2‬‬
‫— התנגדות הרוטור )למופע(‬
‫]‪[N ⋅ m‬‬
‫‪Mn‬‬
‫— מומנט נקוב‬
‫]‪[N ⋅ m‬‬
‫‪ — M‬מומנט‬
‫‪s‬‬
‫‪sn‬‬
‫— מקדם החליקה‬
‫— מקדם החליקה‬
‫בתנאי עבודה נקובים‬
‫קביעת הספק מנוע בטמפרטורת סביבה לא תקנית‬
‫‪τ‬‬
‫‪ 1‬‬
‫‪PT = Pn  ∞T – K1 ‬‬
‫∞‪ τ‬‬
‫‪ K2‬‬
‫]‪[W‬‬
‫‪PT‬‬
‫— הספק העמסה מותר‬
‫]‪[W‬‬
‫‪Pn‬‬
‫— הספק נומינלי‬
‫]‪τ ∞T [°C‬‬
‫]‪[°C‬‬
‫— הפרש הטמפרטורה בין המנוע‬
‫לסביבה‪ ,‬בטמפרטורה לא תקנית‬
‫∞‪τ‬‬
‫— הפרש הטמפרטורה בין המנוע‬
‫לסביבה‪ ,‬בטמפרטורה תקנית‬
‫‪K1‬‬
‫— קבוע ההפסדים הקבועים‬
‫‪K2‬‬
‫— קבוע ההפסדים המשתנים‬
‫המשך בעמוד ‪5‬‬
‫נוסחאון במכונות חשמל והינע‪ ,‬אביב תשס"ד‬
‫נספח לשאלון ‪750025‬‬
‫‪-5-‬‬
‫טמפרטורת המקסימום לפי קבוצת חומר הבידוד‬
‫קבוצתחומרהבידוד‬
‫טמפרטורתסביבהמקסימלית‬
‫‪Y‬‬
‫‪A‬‬
‫‪E‬‬
‫‪B‬‬
‫‪F‬‬
‫‪H‬‬
‫‪C‬‬
‫‪90 °C‬‬
‫‪105 °C‬‬
‫‪120 °C‬‬
‫‪130 °C‬‬
‫‪155 °C‬‬
‫‪180 °C‬‬
‫‪>180 °C‬‬
‫חימום וקירור של מנוע חשמלי‬
‫‪t‬‬
‫‪‬‬
‫‪– ‬‬
‫‪T‬‬
‫‪τ = τ o + ( τ ∞ – τ o ) 1 – e ‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪∆P‬‬
‫‪α ⋅ AT‬‬
‫)‬
‫]‪[°C‬‬
‫= ∞‪τ‬‬
‫]‪[°C‬‬
‫(‬
‫‪α = αo 1 + K V‬‬
‫]‪[s‬‬
‫]‪[s‬‬
‫‪G⋅C‬‬
‫‪α ⋅ AT‬‬
‫=‪T‬‬
‫בהנחת ‪: τ o = 0‬‬
‫‪t‬‬
‫‪‬‬
‫‪– ‬‬
‫‪T‬‬
‫‪1 – e ‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪∆P‬‬
‫=‪τ‬‬
‫‪α ⋅ AT‬‬
‫‪τo‬‬
‫∞‪τ‬‬
‫— הפרש הטמפרטורה בין גוף המנוע‬
‫לסביבה בזמן ‪t = 0‬‬
‫— הפרש הטמפרטורה בין גוף המנוע‬
‫לסביבה בזמן ∞ = ‪t‬‬
‫‪ — t‬זמן‬
‫‪ — T‬קבוע זמן חימום‬
‫]‪[W‬‬
‫‪∆P‬‬
‫‪ W ‬‬
‫‪ m 2 ⋅ °C ‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪α‬‬
‫] ‪[m‬‬
‫‪AT‬‬
‫]‪[ kg‬‬
‫‪G‬‬
‫— משקל‬
‫‪ W ⋅s ‬‬
‫‪ kg ⋅ °C ‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪C‬‬
‫— חום סגולי‬
‫‪2‬‬
‫— הפסדי ההספק‬
‫— מקדם פיזור החום באוויר נח‬
‫— שטח פיזור החום‬
‫האוורור‬
‫‪ — K‬מקדם ִ‬
‫‪m‬‬
‫‪ s ‬‬
‫‪V‬‬
‫— מהירות האוויר‬
‫המשך בעמוד ‪6‬‬
‫נוסחאון במכונות חשמל והינע‪ ,‬אביב תשס"ד‬
‫נספח לשאלון ‪750025‬‬
‫‪-6-‬‬
‫ויסות מהירות‬
‫‪.1‬‬
‫ויסות מהירות של מנוע זרם ישר בעירור מקבילי‬
‫א‪.‬‬
‫שינוי התנגדות במעגל העוגן‬
‫) ‪U – I a (R a + R r‬‬
‫‪Ce φ‬‬
‫) ‪(R a + R r‬‬
‫‪U‬‬
‫‪–M‬‬
‫‪Ce φ‬‬
‫‪Ce C m φ2‬‬
‫]‪[V‬‬
‫=‪n‬‬
‫=‪n‬‬
‫]‪[r.p.m‬‬
‫‪n‬‬
‫]‪[r.p.m‬‬
‫‪no‬‬
‫‪Ce , Cm‬‬
‫‪Ce‬‬
‫‪= 0.1047‬‬
‫‪Cm‬‬
‫— מהירות סיבוב‬
‫— מהירות סיבוב בריקם‬
‫— מקדמים‬
‫]‪[A‬‬
‫‪Ia‬‬
‫]‪[Ω‬‬
‫‪Ra‬‬
‫— התנגדות סליל העוגן‬
‫]‪[Ω‬‬
‫‪Rr‬‬
‫— התנגדות נוספת במעגל העוגן‬
‫]‪[N ⋅ m‬‬
‫ב‪.‬‬
‫‪ — U‬מתח הזינה‬
‫— זרם הרוטור‬
‫‪ — M‬מומנט‬
‫חיבור פוטנציומטרי‬
‫‪Rv‬‬
‫‪Ip‬‬
‫‪Iv‬‬
‫‪U‬‬
‫‪Iφ‬‬
‫‪M Ra‬‬
‫‪Rp‬‬
‫]‪[A‬‬
‫‪Ia‬‬
‫— זרם העוגן‬
‫= *‪n‬‬
‫]‪[A‬‬
‫‪Ip‬‬
‫— זרם דרך נגד מקבילי‬
‫‪IV = Ia + I p‬‬
‫]‪[A‬‬
‫‪Iv‬‬
‫— זרם דרך נגד טורי‬
‫]‪[Ω‬‬
‫‪Ra‬‬
‫— התנגדות העוגן‬
‫]‪[A‬‬
‫‪Iφ‬‬
‫— זרם בסליל העירור‬
‫‪U – Ia Ra – I v R v‬‬
‫‪Ce φ‬‬
‫המשך בעמוד ‪7‬‬
‫‪-7-‬‬
‫‪Ia‬‬
‫) ‪(R a + kR v‬‬
‫‪Ce φ‬‬
‫‪n *o‬‬
‫‪no‬‬
‫=‬
‫– ‪n* = n o k‬‬
‫]‪[r.p.m.‬‬
‫*‪n‬‬
‫=‪k‬‬
‫]‪[r.p.m.‬‬
‫‪n *o‬‬
‫‪Rp + Rv‬‬
‫‪Ce φ‬‬
‫]‪[r.p.m.‬‬
‫– ‪n* = n o k‬‬
‫‪no‬‬
‫— מהירות סיבוב בריקם‬
‫‪ — k‬מקדם‬
‫= ‪Rv‬‬
‫‪Rp = Rv‬‬
‫— מהירות סיבוב בריקם‬
‫בחיבור פוטנציומטרי‬
‫]‪[Ω‬‬
‫‪k‬‬
‫‪1– k‬‬
‫‪M‬‬
‫) ‪(R a + kR v‬‬
‫‪Ce Cm φ2‬‬
‫— מהירות סיבוב בחיבור‬
‫פוטנציומטרי‬
‫‪Rp‬‬
‫* ‪n *o – n‬‬
‫‪– Ra‬‬
‫‪Ia‬‬
‫‪k‬‬
‫נוסחאון במכונות חשמל והינע‪ ,‬אביב תשס"ד‬
‫נספח לשאלון ‪750025‬‬
‫]‪[Ω‬‬
‫‪Rv‬‬
‫— התנגדות טורית‬
‫בחיבור פוטנציומטרי‬
‫‪Rp‬‬
‫— התנגדות מקבילית‬
‫בחיבור פוטנציומטרי‬
‫]‪[N ⋅ m‬‬
‫]‪[V‬‬
‫‪ — M‬מומנט‬
‫‪ — U‬מתח ההדקים‬
‫ג‪ .‬שינוי זרם העירור )שטף(‬
‫‪M Ra‬‬
‫‪U‬‬
‫–‬
‫‪Ce φ Ce Cm φ2‬‬
‫=‪n‬‬
‫‪U – Ia Ra‬‬
‫‪Ce φ‬‬
‫=‪n‬‬
‫]‪[r.p.m‬‬
‫]‪[V‬‬
‫‪n‬‬
‫— מהירות סיבוב‬
‫‪ — U‬מתח הדקים‬
‫]‪ — M [N ⋅ m‬מומנט על הציר‬
‫]‪[Wb‬‬
‫‪ — φ‬שטף‬
‫]‪[Ω‬‬
‫‪Ra‬‬
‫]‪[A‬‬
‫‪Ia‬‬
‫‪Ce , Cm‬‬
‫— התנגדות העוגן‬
‫— זרם העוגן‬
‫— מקדמים‬
‫המשך בעמוד ‪8‬‬
‫נוסחאון במכונות חשמל והינע‪ ,‬אביב תשס"ד‬
‫נספח לשאלון ‪750025‬‬
‫‪-8-‬‬
‫‪.2‬‬
‫ויסות מהירות של מנוע זרם ישר בעירור טורי‬
‫א‪ .‬שינוי התנגדות מעגל העוגן‬
‫) ‪U – I a (R a + R e + R r‬‬
‫‪Ce φ‬‬
‫]‪[Ω‬‬
‫=‪n‬‬
‫‪Rr‬‬
‫— התנגדות נוספת‬
‫במעגל העירור הטורי‬
‫]‪[Ω‬‬
‫‪Re‬‬
‫— התנגדות סליל העירור הטורי‬
‫]‪[Ω‬‬
‫‪Ra‬‬
‫— התנגדות סליל העוגן‬
‫ב‪ .‬חיבור פוטנציומטרי‬
‫) ‪U – I a R a – I v (R v + R e‬‬
‫‪Ce φ‬‬
‫‪+‬‬
‫‪Iv‬‬
‫‪Rv‬‬
‫‪Re‬‬
‫‪Ia‬‬
‫‪Ip‬‬
‫= *‪n‬‬
‫‪Rp‬‬
‫‪U‬‬
‫‪M Ra‬‬
‫‪I v = Ie = Ia + I p‬‬
‫‪Ia‬‬
‫) ‪(R a + kR v‬‬
‫‪Ce φ‬‬
‫– ‪n* = n o k‬‬
‫]‪[r.p.m.‬‬
‫*‪n‬‬
‫=‪k‬‬
‫]‪[r.p.m.‬‬
‫‪no‬‬
‫פוטנציומטרי‬
‫‪Rp‬‬
‫‪Rp + Rv + Re‬‬
‫‪M‬‬
‫) ‪(R a + kR v‬‬
‫‪C m Ce φ2‬‬
‫— מהירות סיבוב בחיבור‬
‫– ‪n* = n o k‬‬
‫— מהירות סיבוב בריקם‬
‫‪ — k‬מקדם‬
‫]‪R v [Ω‬‬
‫— התנגדות טורית‬
‫בחיבור פוטנציומטרי‬
‫]‪R p [Ω‬‬
‫— התנגדות מקבילית‬
‫בחיבור פוטנציומטרי‬
‫]‪[Ω‬‬
‫‪Re‬‬
‫— התנגדות סליל העירור‬
‫]‪ — M [N ⋅ m‬מומנט‬
‫המשך בעמוד ‪9‬‬
‫נוסחאון במכונות חשמל והינע‪ ,‬אביב תשס"ד‬
‫נספח לשאלון ‪750025‬‬
‫‪-9-‬‬
‫ג‪ .‬שינוי זרם העירור )שטף(‬
‫‪U‬‬
‫‪‬‬
‫‪Re Rp ‬‬
‫‪U – Ia  Ra +‬‬
‫‪R e + R p ‬‬
‫‪‬‬
‫=‪n‬‬
‫‪Ce φ‬‬
‫‪Ce Cm φ2‬‬
‫‪.3‬‬
‫‪U‬‬
‫–‬
‫‪Ce φ‬‬
‫‪Ip‬‬
‫‪Rp‬‬
‫‪Ia‬‬
‫‪Ia = Ie + I p‬‬
‫‪‬‬
‫‪Re Rp ‬‬
‫‪M  Ra +‬‬
‫‪R e + R p ‬‬
‫‪‬‬
‫‪Ie‬‬
‫‪Re‬‬
‫=‪n‬‬
‫‪Ra‬‬
‫]‪[A‬‬
‫‪Ie‬‬
‫— זרם דרך סליל העירור‬
‫]‪[A‬‬
‫‪Ip‬‬
‫— זרם דרך נגד המיצד‬
‫]‪[A‬‬
‫‪Ia‬‬
‫— זרם דרך סליל העוגן‬
‫]‪[Ω‬‬
‫‪Re‬‬
‫]‪R p [Ω‬‬
‫— התנגדות סליל העירור הטורי‬
‫— התנגדות נגד המיצד‬
‫ויסות מהירות במנוע השראה‬
‫‪f ⋅ 60‬‬
‫)‪(1 – s‬‬
‫‪p‬‬
‫= )‪n = n S (1 – s‬‬
‫]‪[r.p.m‬‬
‫‪n‬‬
‫]‪[r.p.m.‬‬
‫‪nS‬‬
‫— מהירות סיבוב הרוטור‬
‫— מהירות סיבוב סינכרונית‬
‫‪ — s‬מקדם החליקה‬
‫]‪[Hz‬‬
‫‪ — f‬תדירות מתח ההזנה‬
‫‪ — p‬מספר זוגות קטבים‬
‫מערכת ציר חשמלי‬
‫‪.1‬‬
‫מומנט המפותח על–ידי מנוע העזר‬
‫‪‬‬
‫‪MK ‬‬
‫‪s‬‬
‫– )‪1 – cos θ‬‬
‫‪⋅ sin θ‬‬
‫‪s‬‬
‫(‪s K ‬‬
‫‪sK‬‬
‫‪‬‬
‫‪+‬‬
‫‪sK‬‬
‫‪s‬‬
‫‪‬‬
‫‪s‬‬
‫‪MK ‬‬
‫‪⋅ sin θ‬‬
‫‪1 – cos θ) +‬‬
‫‪s‬‬
‫(‪s K ‬‬
‫‪sK‬‬
‫‪‬‬
‫‪+‬‬
‫‪sK‬‬
‫‪s‬‬
‫‪ — s‬מקדם החליקה במנוע עזר‬
‫= *‪M1‬‬
‫‪sK‬‬
‫]‪[N ⋅ m‬‬
‫= ‪M*2‬‬
‫‪2 MK‬‬
‫‪s‬‬
‫‪s‬‬
‫‪+ K‬‬
‫‪sK‬‬
‫‪s‬‬
‫=‪M‬‬
‫]‪[rad‬‬
‫‪MK‬‬
‫— מקדם החליקה הקריטי‬
‫במנוע העזר‬
‫— מומנט קריטי‬
‫‪ — θ‬זווית הפיתול‬
‫]‪[N ⋅ m‬‬
‫*‪M1‬‬
‫— מומנט מנוע עזר ראשון‬
‫]‪[N ⋅ m‬‬
‫‪M*2‬‬
‫— מומנט מנוע עזר שני‬
‫]‪[N ⋅ m‬‬
‫‪ — M‬מומנט מנוע עזר בעבודה רגילה‬
‫המשך בעמוד ‪10‬‬
‫‪- 10 -‬‬
‫‪.2‬‬
‫נוסחאון במכונות חשמל והינע‪ ,‬אביב תשס"ד‬
‫נספח לשאלון ‪750025‬‬
‫מומנט המנוע הראשי‬
‫בעבודה מתמדת‪:‬‬
‫‪M1 = M 2‬‬
‫‪M S1 + M S2‬‬
‫‪2‬‬
‫≈ ‪M1 = M 2‬‬
‫*‪M S1 = M1 + M1‬‬
‫]‪[N ⋅ m‬‬
‫‪M1‬‬
‫— מומנט מנוע ראשי ‪1‬‬
‫]‪[N ⋅ m‬‬
‫‪M2‬‬
‫— מומנט מנוע ראשי ‪2‬‬
‫]‪[N ⋅ m‬‬
‫‪M S1‬‬
‫— מומנט סטטי על ציר ‪1‬‬
‫]‪[N ⋅ m‬‬
‫‪M S2‬‬
‫— מומנט סטטי על ציר ‪2‬‬
‫]‪[N ⋅ m‬‬
‫‪ — s‬מקדם החליקה במנוע עזר‬
‫‪M S2 = M 2 + M*2‬‬
‫‪M S2 – M S1‬‬
‫‪s‬‬
‫‪M‬‬
‫‪sK‬‬
‫‪.3‬‬
‫‪sK‬‬
‫— מקדם החליקה הקריטי‬
‫במנוע עזר‬
‫]‪[N ⋅ m‬‬
‫*‪M1‬‬
‫— מומנט מנוע עזר ראשון‬
‫]‪[N ⋅ m‬‬
‫‪M*2‬‬
‫— מומנט מנוע עזר שני‬
‫= ‪sin θ‬‬
‫מומנט ההשוואה‬
‫*‪M ' = M*2 – M1‬‬
‫‪2M K‬‬
‫‪s‬‬
‫‪s‬‬
‫= ‪⋅ sin θ‬‬
‫⋅‬
‫‪⋅ sin θ‬‬
‫‪s‬‬
‫‪sK sK‬‬
‫‪sK‬‬
‫‪+‬‬
‫‪sK‬‬
‫‪s‬‬
‫‪.4‬‬
‫‪ — M‬מומנט מנוע עזר בעבודה רגילה‬
‫]‪[N ⋅ m‬‬
‫'‪M‬‬
‫— מומנט ההשוואה‬
‫‪M '= M‬‬
‫חלוקת ההספק הפעיל בין מנועי העזר‬
‫כאשר‬
‫‪: M1* > 0‬‬
‫)‪P2 = P1 (1 – s‬‬
‫‪P2* = P1 s‬‬
‫]‪[N ⋅ m‬‬
‫*‪M1‬‬
‫]‪[W‬‬
‫‪P1‬‬
‫— ההספק הנצרך מהרשת על–ידי‬
‫מנוע עזר ‪1‬‬
‫]‪[W‬‬
‫‪P2‬‬
‫— ההספק המועבר ממנוע עזר ‪1‬‬
‫למנוע הראשי ‪1‬‬
‫]‪[W‬‬
‫*‪P2‬‬
‫— ההספק המועבר ממנוע עזר ‪1‬‬
‫לציר מנוע עזר ‪2‬‬
‫— מומנט מנוע עזר ראשון‬
‫המשך בעמוד ‪11‬‬
‫נוסחאון במכונות חשמל והינע‪ ,‬אביב תשס"ד‬
‫נספח לשאלון ‪750025‬‬
‫‪- 11 -‬‬
‫תופעות מעבר‬
‫‪.1‬‬
‫מצבי מעבר בהתנעת מנוע זרם ישר בעירור מקבילי‬
‫‪U‬‬
‫‪Ce φ‬‬
‫]‪[r.p.m.‬‬
‫= ‪no‬‬
‫]‪[Wb‬‬
‫‪GD 2‬‬
‫‪R‬‬
‫⋅‬
‫‪375 C e C m φ 2‬‬
‫]‪[V‬‬
‫=‪T‬‬
‫‪R = Ra + Rs‬‬
‫]‪[sec‬‬
‫‪MLR‬‬
‫‪Ce C m φ2‬‬
‫] ‪[kgf ⋅ m‬‬
‫‪t‬‬
‫‪T‬‬
‫–‬
‫]‪[Ω‬‬
‫‪n = n L + ( n st – n L ) e‬‬
‫‪n L = n o – ∆n L‬‬
‫‪IL R‬‬
‫‪Ce φ‬‬
‫– ‪nL = no‬‬
‫‪I st R‬‬
‫‪Ce φ‬‬
‫– ‪n st = n o‬‬
‫‪t‬‬
‫‪T‬‬
‫‪t‬‬
‫‪T‬‬
‫–‬
‫–‬
‫‪i = I L + (I st – I L ) e‬‬
‫‪M = M L + (M st – M L ) e‬‬
‫‪ — T‬קבוע זמן אלקטרומכני‬
‫‪GD 2‬‬
‫— מקדמים‬
‫— מומנט תנופה‬
‫‪ — R‬ההתנגדות הכוללת של‬
‫מעגל העוגן‬
‫]‪[Ω‬‬
‫‪Ra‬‬
‫]‪[Ω‬‬
‫‪RS‬‬
‫— התנגדות המתנע במעגל העוגן‬
‫]‪[r.p.m.‬‬
‫‪∆n L‬‬
‫— שינוי מהירות כתוצאה מעומס‬
‫]‪[sec‬‬
‫‪ — t‬זמן‬
‫‪n st‬‬
‫— מהירות סיבוב בזמן התנעה‬
‫)ברגע ‪(t = 0‬‬
‫‪nL‬‬
‫— מהירות סיבוב המתאימה‬
‫למומנט העומס ‪M L‬‬
‫]‪[A‬‬
‫‪IL‬‬
‫— זרם המתאים לעומס נגדי‬
‫]‪[A‬‬
‫‪I st‬‬
‫— זרם המנוע בהתנעה‬
‫]‪[r.p.m.‬‬
‫‪ML‬‬
‫‪Cm φ‬‬
‫‪ — U‬מתח הדקים‬
‫— התנגדות סליל העוגן‬
‫]‪[r.p.m.‬‬
‫= ‪IL‬‬
‫‪ — φ‬שטף בסליל העירור‬
‫‪Ce , Cm‬‬
‫‪2‬‬
‫= ‪∆n L‬‬
‫‪no‬‬
‫— מהירות סיבוב בריקם‬
‫]‪[A‬‬
‫‪ML‬‬
‫‪ — i‬זרם רגעי של המנוע‬
‫]‪[N ⋅ m‬‬
‫‪M st‬‬
‫— מומנט המתפתח על–ידי המנוע‬
‫בזמן התנעה‬
‫]‪[N ⋅ m‬‬
‫‪ML‬‬
‫— מומנט העומס בזמן התנעה‬
‫)מומנט נגדי(‬
‫המשך בעמוד ‪12‬‬
‫נוסחאון במכונות חשמל והינע‪ ,‬אביב תשס"ד‬
‫נספח לשאלון ‪750025‬‬
‫‪- 12 -‬‬
‫‪.2‬‬
‫בלימה דינמית של מנוע זרם ישר בעירור מקבילי‬
‫‪t‬‬
‫‪T‬‬
‫–‬
‫]‪[r.p.m.‬‬
‫‪n = − ∆n L + ( n st – ∆n L ) e‬‬
‫‪MLR‬‬
‫‪I R‬‬
‫‪= L‬‬
‫‪2‬‬
‫‪Ce φ‬‬
‫‪Ce Cm φ‬‬
‫= ‪∆n L‬‬
‫‪GD 2‬‬
‫‪R‬‬
‫‪375 C e C m φ 2‬‬
‫‪t‬‬
‫‪T‬‬
‫–‬
‫‪ — R‬התנגדות כוללת במעגל העוגן‬
‫]‪[Ω‬‬
‫‪R = Ra + R b‬‬
‫)כאשר‪( U = 0 :‬‬
‫‪∆n L‬‬
‫‪I st R‬‬
‫‪Ce φ‬‬
‫]‪[Ω‬‬
‫‪Ra‬‬
‫— התנגדות סליל העוגן‬
‫]‪[Ω‬‬
‫‪Rb‬‬
‫— התנגדות נגד הבלימה‬
‫]‪[N ⋅ m‬‬
‫‪ML‬‬
‫— מומנט העומס בזמן בלימה‬
‫)מומנט נגדי(‬
‫=‪T‬‬
‫= ‪n st‬‬
‫‪i = I L – (I st + I L ) e‬‬
‫— מפל מהירות הסיבוב כתוצאה‬
‫מעומס ‪ , M L‬בערך מוחלט‬
‫]‪[Wb‬‬
‫‪ — φ‬שטף בסליל העירור‬
‫]‪[sec‬‬
‫‪ — T‬קבוע זמן אלקטרומכני‬
‫] ‪[kgf ⋅ m‬‬
‫‪2‬‬
‫]‪[r.p.m.‬‬
‫]‪[sec‬‬
‫‪2‬‬
‫‪GD‬‬
‫‪n st‬‬
‫— מומנט תנופה‬
‫— מהירות סיבוב בזמן בלימה‬
‫)ברגע ‪(t = 0‬‬
‫‪ — t‬זמן‬
‫]‪[A‬‬
‫‪IL‬‬
‫— זרם המתאים לעומס נגדי‬
‫]‪[A‬‬
‫‪I st‬‬
‫— זרם המנוע בתחילת הבלימה‬
‫]‪[A‬‬
‫‪ML‬‬
‫‪ — i‬זרם רגעי של המנוע‬
‫המשך בעמוד ‪13‬‬
‫‪- 13 -‬‬
‫‪.3‬‬
‫נוסחאון במכונות חשמל והינע‪ ,‬אביב תשס"ד‬
‫נספח לשאלון ‪750025‬‬
‫בלימה על–ידי חיבור נגדי של מנוע זרם ישר בעירור מקבילי‬
‫א‪ .‬ללא הפיכת קוטביות‬
‫‪t‬‬
‫‪T‬‬
‫–‬
‫]‪[r.p.m‬‬
‫‪n = n L + ( n st – n L ) e‬‬
‫‪U – Ia R‬‬
‫‪U – Ia Ra‬‬
‫‪nL = nn‬‬
‫‪R = Ra + R b‬‬
‫‪n‬‬
‫— מהירות סיבוב‬
‫]‪[r.p.m.‬‬
‫‪nL‬‬
‫— מהירות סיבוב המתאימה‬
‫למומנט העומס ‪R L‬‬
‫]‪[r.p.m.‬‬
‫‪n st‬‬
‫— מהירות סיבוב בזמן בלימה‬
‫)ברגע ‪(t = 0‬‬
‫]‪[sec‬‬
‫]‪[sec‬‬
‫]‪[r.p.m.‬‬
‫]‪[V‬‬
‫]‪[A‬‬
‫]‪[Ω‬‬
‫‪ — t‬זמן‬
‫‪ — T‬קבוע זמן אלקטרומכני‬
‫‪nn‬‬
‫— מהירות סיבוב נקובה‬
‫‪ — U‬מתח הדקים‬
‫‪ — I‬זרם העוגן‬
‫‪ — R‬התנגדות כוללת במעגל העוגן‬
‫]‪[Ω‬‬
‫‪Ra‬‬
‫— התנגדות סליל העוגן‬
‫]‪[Ω‬‬
‫‪Rb‬‬
‫— התנגדות נגד הבלימה‬
‫ב‪ .‬עם הפיכת קוטביות‬
‫‪t‬‬
‫‪T‬‬
‫‪−‬‬
‫‪n = − n o − ∆n L + ( n o + n st + ∆n L ) e‬‬
‫‪t‬‬
‫‪T‬‬
‫‪−‬‬
‫‪i = I L − (I st + I L ) e‬‬
‫]‪[V‬‬
‫‪E st‬‬
‫— כא"מ מושרה בתחילת הבלימה‬
‫]‪[r.p.m.‬‬
‫‪no‬‬
‫— מהירות סיבוב בריקם‬
‫]‪∆n L [ r.p.m.‬‬
‫]‪[r.p.m.‬‬
‫‪U + E st‬‬
‫‪R‬‬
‫= ‪I st‬‬
‫]‪[A‬‬
‫‪n st‬‬
‫— מפל מהירות הסיבוב כתוצאה‬
‫מעומס ‪ , M L‬בערך מוחלט‬
‫— מהירות סיבוב בזמן התנעה‬
‫)ברגע ‪(t = 0‬‬
‫‪ — i‬זרם רגעי של המנוע‬
‫]‪[A‬‬
‫‪IL‬‬
‫— זרם המתאים לעומס נגדי‬
‫]‪[A‬‬
‫‪I st‬‬
‫— זרם המנוע בתחילת הבלימה‬
‫‪ML‬‬
‫המשך בעמוד ‪14‬‬
‫נוסחאון במכונות חשמל והינע‪ ,‬אביב תשס"ד‬
‫נספח לשאלון ‪750025‬‬
‫‪- 14 -‬‬
‫מכונה סינכרונית‬
‫‪3 EU‬‬
‫‪P‬‬
‫= ‪sin θ‬‬
‫‪ω m Xs‬‬
‫‪ωm‬‬
‫‪2 π ns‬‬
‫‪f‬‬
‫⋅ ‪= 2π‬‬
‫‪60‬‬
‫‪p‬‬
‫]‪[N ⋅ m‬‬
‫=‪M‬‬
‫= ‪ωm‬‬
‫‪9.55 3UE‬‬
‫⋅‬
‫‪sin θ‬‬
‫‪ns‬‬
‫‪Xs‬‬
‫‪ — M‬מומנט המכונה‬
‫]‪[V‬‬
‫‪E‬‬
‫— כא"מ מופעי‬
‫]‪[V‬‬
‫‪U‬‬
‫— מתח מופעי בהדקי המכונה‬
‫‪rad ‬‬
‫‪ω m ‬‬
‫‪‬‬
‫‪sec‬‬
‫‪‬‬
‫=‪M‬‬
‫מחולל בעירור יתר‬
‫]‪[Ω‬‬
‫‪Xs‬‬
‫]‪[ rad‬‬
‫‪θ‬‬
‫‪U = E cos θ – I s ⋅ X s sin ϕ‬‬
‫‪ns‬‬
‫‪(U cos ϕ)2 + (U ⋅ sin ϕ + I s X s )2‬‬
‫‪EU‬‬
‫‪⋅ sin θ‬‬
‫‪Xs‬‬
‫= ‪Pph‬‬
‫‪UE cos θ U 2‬‬
‫–‬
‫‪Xs‬‬
‫‪Xs‬‬
‫= ‪Q ph‬‬
‫]‪[A‬‬
‫‪Is‬‬
‫— זרם הסטטור‬
‫]‪[ rad‬‬
‫‪ϕ‬‬
‫— הזווית בין מתח מופעי לזרם‬
‫]‪[W‬‬
‫‪Pph‬‬
‫] ‪[VAr‬‬
‫‪Q ph‬‬
‫‪U = E cos θ + I s ⋅ X s sin ϕ‬‬
‫‪(U cos ϕ)2 + (U ⋅ sin ϕ – I s X s )2‬‬
‫‪EU‬‬
‫‪⋅ sin θ‬‬
‫‪Xs‬‬
‫= ‪Pph‬‬
‫‪U 2 EU cos θ‬‬
‫–‬
‫‪Xs‬‬
‫‪Xs‬‬
‫= ‪Q ph‬‬
‫— מהירות סיבוב סינכרונית‬
‫‪ — p‬מספר הקטבים‬
‫מחולל בתת‪-‬עירור‬
‫=‪E‬‬
‫— הזווית בין הכא"מ למתח‬
‫‪ — f‬תדירות‬
‫]‪[Hz‬‬
‫=‪E‬‬
‫— היגב סינכרוני‬
‫‪ — P‬הספק יעיל תלת‪-‬מופעי‬
‫]‪[W‬‬
‫]‪[r.p.m.‬‬
‫— תדירות זוויתית‬
‫בהצלחה!‬
‫— הספק יעיל למופע‬
‫— הספק היגבי למופע‬