B. llozprąduice i rozprądiiilu
VI. WŁAŚCIWOŚCI POSZCZEGÓLNYCH RODZAI PRĄDÓW, ORAZ WYBÓR NAJODPOWIEDNIEJSZE
GO Z NICH.
1. Sprąd.
Sprąd nadaje się równie dobrze do oświetlenia, jak i do przesy
łu pracy, lecz tylko na oddalenia niezbyt wielkie *). Przerządnik, z natury swego ustroju, nie znosi bardzo wysokich napięć; dla
tego też napięcie sprądu nie przekracza zazwyczaj 500 V, jedynie
■dla dłuższych szlaków kolejowych, stosują i sprąd wyższego napię
cia, do 1000 V; wyjątkowo nawet nieco więcej. Skrót grozi sprąd- nicom spaleniem nawojów.
Przy zmiennym odbycie zasobniki stanowią tu nader dogodny i skuteczny środek wyrównania tych wahań odbytu. By z danego
«prądu otrzymać sprąd napięcia odmiennego, zmuszeni jesteśmy sto
sować przetwornice, a więc przyrządy wirujące, które wymagają bacznej obsługi, a których sprawność pozostaje daleko poza spraw
nością przetworników, t. j. przyrządów nieruchomych.
Sprądniki wchłaniają w siebie ilości sprądu, pozostające prawie w prostym stosunku do pracy wykonywanej, a rozruszają się one samoczynnie nawet pod obciążeniem. Sprądniki głównikowe znoszą bezpiecznie przeciążenia większe aniżeli bocznikowe, natomiast zwal
niają one znacznie swój bieg pod wzrastającem obciążeniem.
Do miarkowania prędkości obrotu sprądników stosujemy prze
ważnie sposoby poniższe:
a. Miarkowanie przez zmianę wzbudzenia. W sprądnikach ilość obrotów zmienia się w odwrotnym stosunku do wzbudzenia. Mo
żemy zatem zmieniać ilość ich obrotów w szerokich granicach, za pośrednictwem oporników, wstawianych posobnie z uzwojeniem wzbudzającem w sprądnikach bocznikowych, a obocznie z niem w głównikowych. Zwykłe sprądniki dozwalają na zmniejszenie swej ilości obrotów na 20 do 30% , a gdy ilość tę chcemy zmniejszyć jesz
cze dalej, należy dobrać sprądniki przystosowane do owej wielkiej zmienności, a więc takie, których pole, przy pełnej ilości obrotów, jest względnie słabo wzbudzane. Wzbudzenie, a zatem i ilość obro
tów, możemy też zmieniać bez pośrednictwa oporników (które bądź co bądź pochłaniają pewne ilości prądu), a mianowicie przez podział
*) N ad er p ro sty u k ła d Ti. T h u ry ’go dozw ala je d n ak stosow ać w ysokie nap ięcia s p rąd u , w celn p rzesy łu e n e rg ii n a w ielkie odległości (np. z MouŁiers do Lyonu 180 km, 58000 V). W e lek tro w n i w y sy łającej pracu je p o so b n ie szereg jed n ak o w y ch sp rąd n ic, k ażd a o nap ięciu 2000 do 4000 V, a w elektrow ni odbiorczej podobny szereg »prądni
ków , •/. ktiirych każdy nap ęd za oddzielną sp rąd n icę nizkiego napięcia. Cały te n szereg s p rąd n ic n izk o n ap ięty ch p racu je zaś obocznie n a siec (Czasopismo tech n iczn e, 1907, N r. 15).
uzwojenia wzbudzającego na pewien szereg działek, a następnie- przez stopniowe wyłączanie lub włączanie poszczególnych takich działek, oraz przez ich przełączanie bądżto posobne, bądżteż oboczne.
b. Miarkowanie przez wyłączanie poszczególnych par biegunów.
Sposób ten dozwala tylko na kilka stopniowań prędkości, o ile nie zastosujemy dodatkowo i sposobu opisanego już powyżej (pod a.).
Ponieważ ‘nadto sprądniki tego ustroju wypadają stosunkowo drożeją
■więc sposób ten naogół mało znajduje zastosowania.
c. Miarkowanie przez zmiany napięcia w tworniku sprądniko- wym, za pośrednictwem sieci wleloprzewodowej. Gdy ze sieci ma
my zasilać znaczną ilość sprądników, których ilości obrotów mają być zmienne w bardzo szerokich granicach, opłaci się często wyko
nywać sieć w układzie trój- lub wieloprzewodowym, dzieląc napięcie:
skrajne na kilka stopni, a to przez ustawienie oddzielnej sprądnicy między każde dwa przewody sąsiednie. Przyłączając natenczas sprąd- nik w miarę potrzeby to do jednych, to do drugich przewodów,, otrzymać w nim możemy kilka napięć zasadniczych, dających nam.
tyleż prędkości zasadniczych sprądnika, a każ- Rjs. 1243. dą z nich możemy znów dalej . miarkować spo
sobem podanym pod a. W rys. 3243 przedsta
wiamy podobny układ czwórprzewodowy, o na
pięciu-skraj nem 240 V, dozwalający (przez sto
sowne przełączania) działać na sprądnik sześciu rozmaitemi napięciami, a mianowicie: 40, 80r 120, 160, 200 i 240 V.
d. Miarkowanie sposobem Leonard’a. Spo
sób amerykanina Leonard'a polega na tej samej
ników stawiamy oddzielną sprądnicę, której napięcie zmieniamy w granicach pow yżej, określonych, przez stosowną zmianę jej wzbu
dzenia, za pośrednictwem opornika w jej obwodzie bocznikowym.
Gdy chodzi o przesył pracy ze sprądnicy do jednego tylko sprądni
ka, celowość tego sposobu uwydatnia się aż nazbyt dobitnie. Gdy jednak mamy napędzać liczne sprądniki z danej sieci, musimy dla.
każdego poszczególnego sprądnika ustawić oddzielną przetwornicę (a więc zespół sprądnika pracującego napięciem sieci i napędzane) przez niego sprądnicy), której napięcie miarkujemy dopiero wedle potrzeby i z której dopiero zasilamy sprądnik właściwy. Mimo swą złożoność sposób ten posiada wysokie zalety wielce drobnego stop
niowania prędkości obrotowej i możności elektrycznego hamowania mas wirujących prawię aż do prędkości zera, a to z odzyskaniem przynależnej pracy mechanicznej w postaci prądu, wyłanianego z po
wrotem do sieci, rozumie się ze stratami nieodzownemi przy tego rodzaju przetwarzaniu energii. Sposób ten znajduje szerokie
zaśto-8 7 4 Dział szesnasty. — Elektrotechnika.
-0 * r0 - p0 '“
-sowame, zwłaszcza do nąpędu wyciągarek kopalnianych, walcarek, w papierniach i t. p.
e. Miarkowanie opornikiem w obwodzie twornikowym sprądnika.
Jest to sposób o względnie najmniejszej sprawności, gdyż w opor
niku tracimy całą różnicę pracy między biegiem z pełną prędkością, a biegiem z prędkością zmiarkowaną, o ile moment obrotczy prąd
nika przy tem się nie zmniejsza. Gdy się bowiem moment ten zmniej
sza wraz z prędkością, natenczas zmniejsza się i wielkość prądu nie
zbędnego, a zatem względnie mniejszą będzie też i strata w oporni
ku. Z powodu tego naogół .marnotrawnego ozysku, a zarazem z powodu wielkich' wymiarów opornika, a więc i znacznych jego- kosztów, sposób ten zaleca się chyba'wyjątkowo, np. do napędu przewietrzników, pomp odśrodkowych, i t. p. urządzeń, dla których napędu moment obrotczy zmniejsza się bardzo znacznie wraz z pręd
kością. Wreszcie, z powodu swej prostoty, sposób ten znajduje szer
sze zastosowanie i do miarkowania sprądników drobnych, których straty bieżące, podczas ich Ozysku, mniej są dotkliwe.
2. Trójprąd,
Trójprąd nadaje się równie dobrze do oświetlenia jak i do prze
syłu pracy, a dogodnym jest on zwłaszcza przy przesyle na znacz
ne odległości. Otrzymanie bezpośrednio- z trójprądnic prądów wy
soko napiętych nie przedstawia znacznych trudności, a przetwarza
nie napięcia w sprawnych' przetwornikach nieruchomych odbywa się- z łatwością, bez strat nadmiernych i nie wymaga ustawicznego do
zoru lub obsługi. Łukówki, promieniując swe światło jednakowo w górę i w dół, wymagają wprawdzie odblaśńików (reflektorów),, dozwalają się natomiast nader dogodnie zasilać, gdyż możemy wsta
wiać je bądźto w znacznej ilości posobnie w obwód wyższego na
pięcia, bądźteż obocznie w obwód o stosownie przetworzonem na
pięciu nizkiem, a nawet możemy poszczególną łukówkę zasilać od
dzielnie z małego przetwornika.
Trójprądniki nienadążne możemy rozruszać pod pełnem obciąże
niem (p. str. 851 i nast.), a znoszą one bezpiecznie dość znaczne przeciążenie. Ilość ich obrotów zmieniamy jednym ze sposobów poniższych:
a. Zmiana częstotliwości drgawek, spowodowana celową zmianą ilości obrotów trójprądnicy, zmieni też i prędkość obrotową trójprąd- nika w dowolnie szerokich granicach, a to bez strat w opornikach.
Sposób ten, aczkolwiek bardzo prosty, dogodny i sprawny, może jednakże znaleźć zastosowanie tylko w tym przypadku, gdy dany trójprądnik (lub kilka trój prądników, wymagających spółczesnej i je
dnakowej zmiany prędkości) zasila się z oddzielnej trójprądnicy, wy
łącznie dla niego przeznaczonej.
b. Wyłączenie pewnej części biegunów trójprądnika zmienia pręd
kość kątową pola wirującego, a więc i prędkość samego trójprądnika.
Sposób ten dozwala jednakże tylko na kilka stopniowań prędkości, a nadto zwiększa on względny koszt samego trójprądnika.
VI. Właściwości poszczególnych rodzai. prądów. 8 7 5
c. Trójprądnik zespolony posiada dwa wirniki na spólnym wale 1 dwie statki: Pierwszy z wirników pod wpływem pola wirującego wytwarza również trójprąd, lecz, trójprąd mniej częstotliwy, a to z powodu nienadążności tego wirnika, który nie jest skrótowany. Od jego pierścieni zdawnych prowadzimy ten trójprąd mniej często
tliwy przez uzwojenie wzbudzające drugiej stalki. Mamy zatem nie
jako dwa trójprądniki, z których każdy wzbudza się trójprądem in
nej częstotliwości, a każdej częstotliwości odpowiada przynależna ilość obrotów wirnika. W układzie tym możemy otrzymać trzy sto
pniowania prędkości, a mianowicie: po jednym z każdego trójprąd
nika oddzielnie włączonego, trzecie zaś, włączając obydwa prądni
ki posobnie. Najmniejsza z tych prędkości jest taka, jakąby posia
dał jeden trójprądnik o liczbie biegunów, równej sumie liczb biegu
nów w obydwóch prądnikach. Dodatkowe stopniowanie możemy otrzymać jeszcze przez zastosowanie wyłączania pewnych części z ogólnej ilości biegunów, w sposób podobny, jak powyżej pod b.
Trójprądniki tego rodzaju są również bardzo kosztowne.
d. Opornik W obwodzie Wirnika jest urządzeniem miarkującem prędkość, najszerzej stosowanem, aczkolwiek sprawność jego jest podobna, jak opornika, opisanego na str. 875 pod e., a włączanego w obwód twornikowy sprądnic. I tu bowiem, dopóki się niezbędny moment obrotczy nie zmniejszy, przechodzić będzie przez opornik prąd pełnej wielkości, a więc straty będą bardzo znaczne. Przy zmniejszającym się momencie obrotczym zmniejsza się i tu wielkość prądu, a zatem i strata. Mimo tych strat, tak z powodu swej pro
stoty, jak i swej podatności do trójprądników zwykłego ustroju, sposób ten znajduje szerokie zastosowanie.
8. Jednoprąd (rozprąd jednofazowy).
Ten rodzaj rozprądu pod względem wysokości możliwego napię
cia, pod względem dogodnego przetwarzania w nieruchomych prze
twornikach znacznej sprawności, wreszcie w zastosowaniu do łukó- wek, nie ustępuje w niczem trójprądowi, zaleca się nawet przed nim większą prostotą urządzeń.
Natomiast do przesyłu pracy trójprąd jest bardziej odpowiedni, ponieważ nie mamy jeszcze dotychczas jednoprądników (rozprądni- ków jednofazowych) równie doskonałych jak trójprądniki. Nawet nienadążne jednoprądniki nie są zdolne do samoczynnego rozruchu, chyba że zaopatrzymy je w swoiste urządzenia rozruszne, np. w urzą
dzenia, któreby podczas rozruchu wytwarzały pole wirujące, a to za pośrednictwem zwojnic samowznietnych. Lecz rozruszony w ten lub inny sposób jednoprądnik przystanie, gdy tylko obciążenie jego prze
kroczy określoną granicę. Wprawdzie w czasach najnowszych po
jawiły się ustroje jednoprądników z przerządnikami, nie posiadające tych wad, skutkiem czego znajdują one zastosowanie nawet clo napędu tramwajów. Należałoby jednak odczekać jeszcze wyników ozysku, by módz ocenić zaufność ich pracy.
,8 7 6 Dział szesnasty — Elektrotechnika.
4. Wybór rodzaju prądu.
1. Sprąd zaleca się do nienadmiernie długich sieci, zasilających.:
wyłącznie oświetlenie, a więc pracujących przeważnie tylko wieczo
rem i nocą, albowiem dodanie zasobników umożliwia jednostajną pracę za dnia i wieczorem, a również i jej przerwę nocą. Do mniej
szych zładów oświetlenia nadaje się sprąd nawet bez zasobników, a to z powodu względnej prostoty urządzeń przynależnych. Dalej zastosowanie sprądu jest zupełnie właściwe do napędu prądników w wytwórniach nie nazbyt rozległych, zwłaszcza przy jednoczesnem.
zasilaniu oświetlenia. Następnie możność wyrównywania wahań odr bytu zasobnikami czyni sprąd nader podatnym do napędu przyrzą
dów, podlegających takim właśnie wahaniom, a więc do napędu żó- rawi, tramwajów miejskich i t. p. Niemniej właściwym będzie sprąd, do napędu zamiejskich kolei elektrycznych, chyba że nadmierna dłu
gość szlaku przechyli szalę na korzyść rozprądu wyższego napięcia.
Możność dogodnego przystosowania ilości obrotów sprądnika d a chwilowej potrzeby czyni zastosowanie sprądów wskazanem w tych gałęziach przemysłu, które takich zmian prędkości wymagają, a więc w papierniach, drukarniach i t. p. Wreszcie w niektórych zastoso-.
waniach elektrochemicznych, np. w galwanoplastyce i t. p., sprąd:
nieda się wogóle zastąpić rozprądem, chyba gdybyśmy go uprzednio, sprądniali, np. za pomocą sprądniarek.
Wybór napięcia sprądu: W małych sieciach na oświetlenie 110 V;
w bardziej rozległych lepszym będzie układ trójprzewodowy 2 X 110 V, a nawet dwuprzewodowy 220 V ; wreszcie w sieciach bardzo rozległych zaleca się układ trójprzewodowy 2 X 220 V.
Na przesył pracy napięcie zależy przedewszystkiem od odległoś
ci, a stosujemy przeważnie napięcia od 110 do 500 V, wyjątkowo- tylko wyższe *).
2. Trójprąd nadaje się do przesyłu znacznych ilości energii na dowolne, nawet bardzo wielkie odległości i do urządzeń wszelakiego rodzaju, a więc do rozległych sieci na oświetlenie i przesył pracy..
Ponieważ trójprądniki mogą się obejść bez pierścieni i t. p. przyrzą
dów zdawnych, a więc ponieważ nie iskrują, i ponieważ wszystkie części przewodzące prąd mogą w nich być osłonięte odzieżą zosob- niającą, więc można je bezpiecznie stawiać i w przestrzeniach wil
gotnych (w kopalniach, cukrowniach i t. p.), oraz w miejscach, w któ
rych gromadzą się tworzywa wzbuchliwe (gazy kopalniane, proch, i t. p.). Wreszcie trójprądniki zwykłe, o wirnikach skrótowanych,.
można pozostawiać prawie bez dozoru.
Wybór napięcia trójprądowego:
1) Nizkie napięcia 120 do 220 V, bez przetworników, są wskazane- w mniej rozległych sieciach, pracujących przeważnie na oświetlenie.
2) Średnie napięcie około 500 V, tak w trójprądnicacb, jak i, w miejscach odbytu zalecałoby się do sieci średniej rozległości.
3) Wysokie napięcie pierwotne, a wtórne bądżto również w ysO ' kie, bądźteż przetworzone w miejscach odbytu przetwornikami na.
*) P o r. dopisek n a s tr . 873.
VI. Właściwości poszczególnych rodzai prądów. 8 7 7 .
niższe, zaleca się na wielkie odległości, przyczem przetwarzamy nieraz napięcie do oświetlenia na względnie niższe, a do trójprądni- ków na mniej obniżone. W rozległych sieciach miejskich napięcie pierwotne bywa 3000 do 6000 V, a do przesyłu pracy na znaczniej
sze odległości 10000 V, a nawet wyżej do 60000 V.
3. Jednoprąd (rozprąd jednofazowy) nadaje się do rozległych sie
ci na oświetlenie, a również do przesyłu pracy na większe odległoś
ci, zwłaszcza do dłuższych szlaków kolei elektrycznych. Ponajczęś- ciej jednak, z wyjątkiem zastosowania w końcu wspomnianego, sprąd lub trójprąd okaże się bardziej dogodnym.
Wybór napięcia jednoprądu podlega warunkom, omówionym po
wyżej dla trójprądu.
8 7 8 Dział szesnasty. — Elektrotechnika.