Odrušení motoru

Proud do vinutí rotoru je přiváděn přes uhlíkové kartáče na lamely komutátoru. Jak se rotor otáčí, komutátor přerušuje a zase uzavírá obvod. Protože v obvodu jsou cívky, indukuje se na nich napětí. Lamel na komutátoru je více, a tak frekvence tohoto napětí a tedy i proudu, je mnohem větší než síťová frekvence. Tyto vysokofrekvenčí proudy se dále šíří sítí a vedení zároveň působí jako antény a signály se šíří prostorem. Pokud bychom měli u takového motoru rádio nebo televizi, slyšeli bychom praskání a na obrazovce by se objevily pruhy. Aby nedocházelo k rušení rádiového a televizního signálu nebo jiných přístrojů, najdeme na motoru kondenzátor, který slouží právě k odrušení těchto vysokofrekvenčních signálů (viz obr. 1). Aby se omezilo šíření signálů prostorem, je nutné zapojit odrušovací zařízení co nejblíže ke zdroji rušení. Připojíme-li k motoru paralelně kondenzátor (to je mezi fázi a střední vodič), je pro vysoké frekvence jeho kapacitance dost malá, neboť je dána vztahem:

X_C. . . . . . . . . kapacitance

f. . . . . . . . . . frekvence proudu

C. . . . . . . . . kapacita kondenzátoru

Dochází tak vlastně ke „zkratování” obvodu pro tyto vysoké frekvence, zatímco pro malé frekvence jako je ta síťová (50 Hz) je kapacitance tak vysoká, že tudy prochází jen zanedbatelný proud ve srovnání s tím, který odebírá motor. Chování kondenzátoru si můžeme představit tak, že pokud je napětí velké, kondenzátor se nabíjí a naopak pokud napětí klesne, zase se vybije a uhradí tak pokles napětí, tímto se rušivé signály omezí.

Kondenzátor, který je na motoru, je označován jako pětipólový kondenzátor [2]. Jeho vnitřní zapojení ukazuje obr. 2.

Obr. 1 Pětipólový kondenzátor na motoru vysavače

Obr. 2 Schéma zapojení pětipólového kondenzátoru, L je fáze, N střední vodič

Něco bližšího o funkci tohoto kondenzátoru se dozvíte spíše při pohledu na jeho náhradní zapojení. Jedná se v podstatě o tři kondenzátory. Jeden je zapojen mezi fázi a střední vodič, další mezi fázi a kostru motoru a poslední mezi střední vodič a kostru motoru (statorové plechy) (viz obr. 3). Pokud budete hledat informace o odrušení v literatuře či na internetu [2, 3], najdete nejspíš nákresy, kde je kryt motoru vodivě připojen k ochrannému vodiči sítě, který je spojen se zemí. V případě vysavače tomu tak není, což můžete poznat na přívodním kabelu, která se nepřipojuje na kolík zásuvky. Bezpečnost vysavače totiž musí být zabezpečena jinak a to dvojitou izolací.

Obr. 3 Náhradní schéma pětipólového kondenzátoru, L je fáze, N střední vodič

Protože statorové plechy jsou vodivé, vytvoří spolu s komutátorem náhodný kondenzátor. Pokud je přístroj připojen na ochranný vodič, poteče kondenzátorem vysokofrekvenční proud, který se uzavře právě přes ochranný vodič. Aby se tento rušivý signál nešířil dál, je „zkratován” kondenzátory připojenými mezi ochranný vodič a fázi a ochranný a střední vodič.

Jenže náš přistroj není uzemněn, obvod se však může uzavřít prostřednictvím jiných zařízení a to díky kapacitní vazbě. Vodivá část motoru vysavače spolu s jiným vodičem vytvoří kondenzátor, který propustí vysokofrekvenční proud. Pokud do obvodu zařadíme kondenzátory, jejichž kapacita bude jistě menší než kapacita náhodně vytvořených kondenzátorů, většina proudu pak poteče přes ně a obvod bude opět „zkratován” (viz obr. 4).

Obr. 4 Uzavření obvodu prostřednictvím kapacitní vazby a odrušení kondenzátory: červeně - cesta proudu, pokud není připojen kondenzátor; modře - cesta proudu, když je přítomen kondenzátor

Všechny tři kondenzátory nejsou stejné. Jsou dvojího typu, kondenzátory třídy X a třídy Y. Kondenzátory třídy X se používají tam, kde jejich průraz nemůže být pro člověka nebezpečný. Zapojují se mezi fázový a střední vodič. Jejich kapacita není nijak bezpečnostně omezena a volí se tedy tak, aby co nejlépe odrušovaly potřebné frekvence. Kondenzátory třídy Y jsou zapojovány mezi fázový nebo střední vodič a kostru spotřebiče, proto musí splňovat bezpečnostní normy, neboť, kdyby došlo k selhání bezpečnostního opatření, což je v případě vysavače dvojí izolace, mohlo by dojít k úrazu elektrickým proudem. V mém případě měly kondenzátory kapacity: C_X = 0,15 mF a C_Y = 0,0025 mF.

Rozdíl mezi pětipólovým kondenzátorem a třemi samostatnými kondenzátory, které jsou v náhradním zapojení, je v jejich konstrukci. Přívodní vodiče kondenzátoru mají totiž nějakou indukčnost, která spolu s kondenzátorem tvoří rezonanční obvod. Při frekvenci vyšší než je rezonanční frekvence tohoto obvodu, by se pak kondenzátor choval jako indukčnost a nedocházelo by k tlumení vysokých frekvencí. Proto se výrobci snaží vhodnou konstrukcí kondenzátoru délku přívodních vodičů zkrátit. Kondenzátor, který najdeme na motoru vysavače je určen pro odrušení v pásmu do 2 MHz.

Rušení se také snižuje vhodným zapojením vinutí statoru. Vinutí je rozděleno na dvě části kolem komutátoru, který je zdrojem vysokofrekvenčního rušení (viz obr. 5). Cívka totiž narozdíl od kondenzátoru naopak špatně propouští vysoké frekvence, protože induktance cívky s frekvencí roste, neboť je dána vztahem:

X_L. . . . . . . . . kapacitance

L. . . . . . . . . indukčnost cívky

Cívka tedy potlačí šíření vysokofrekvenčního signálu vodičem, proto je vhodné, aby byla cívka na obou vodičích, a signál se tak nemohl šířit ani po jednom z nich.

Obr. 5 Připojení statoru: A - nesymetrické; B - symetrické, v hodné pro odrušení