Пісіру генраторлары 1 страница

Пісіру генераторлары пісіру орнының санына байланысты бір және көп орынды, сыртқы сипаттамасына байланысты күрт құламалы, көлбеу құламалы, қатаң және өрленген болып бөлінеді. Егер генератор күрт құламалы сипаттамамен бірге көлбеу құламалы сипаттамаға келтірілетін болса, онда мұндай генераторларды әмбебеап генератор деп атайды.

Пісіру генераторлары магниттік полюстері бар статордан және орамалары мен коллекторы бар якорьдан тұрады. Генератордың жұмыс істеу барысында статор полюстері тудыратын магнит өрісінде якорь айналдырылады. Якорь орамалары генератор полюстерінің магнитті күштік сызықтарымен қиылысқанда оның орамдарында айнымалы ток пайда болып, ол ары қарай коллектор көмегімен тұрақты токқа түрлендіріледі. Коллекторға көмір щеткалары қыспақталған, олар арқылы тұрақты ток сыртқа шығарылған клеммаларға беріледі. Клеммаларға пісіру сымдары жалғанып, электрод пен пісірілетін бұйымға беріледі.

Конструкциялық ерекшеліктеріне байланысты пісіру генераторларының мынадай типтері болады:

- полюстері ажыратылған (расщепленные);

- тәуелсіз қоздырылушы және магнитсіздендіргіш тізбекті орамалы;

- өздігінен қоздырылушы параллель орамалы генератор.

Тәуелсіз қоздырылатын пісіру генераторының принципті электр сұлбасы мен сыртқы сипаттамасы 20-суретте көрсетілген.

Генератор екі қоздырушы орамадан тұрады: тәуелсіз қоздырылатын (Н әрпімен белгіленген) және тізбектей қосылған (С), олар әрқилы полюсте орналсатырылған. Тәуелсіз қоздырылушы орамаға реостат РТ жалғанған. Тізбекті орама қимасы үлкен шинадан жасалған, өйткені бұл орама арқылы доға тогының күшіне тең өте үлкен мәнді ток өтеді. Бұл орама секияларға бөлінген. Жұмыс барысында ораманың барлық орамдарын қосуға немесе бір бөлігін қосуға болады, осының нәтижесінде пісіру тогын сатылы реттеуге мүмкіндік туады. Тізбекті ораманың тудыратын магнит ағыны тәуелсіз қоздырылатын ораманың магнит ағынына қарама-қарсы бағытталған. Осы екі ағынның өзара әрекеттесуі нәтижесінде нәтижелі ағын қалыптастырылады. Бос жүріс кезінде генератордың тізбекті орамасынан пісіру тогы өтпейді. Бос жүріс кернеуі генератордың қоздырушы орамасындағы токпен анықталады, оны реостат РТ арқылы реттеуге болады.

Тізбекті орама жүктемеленген кезде пісіру тогы пайда болып, ол қарсы бағытты магнит ағынын тудырады. Пісіру тогының өсуімен магнит ағыны да өседі, ал жұмыстық кернеу төмендейді. Сөйтіп генератордың құламалы сипаттамасы қалыптасады.

20-сурет. Тәуелсіз қоздырылушы және магнитсіздендіргіш тізбекті орамалы генератор:

а — принциптік электр сұлбасы; б — сыртқы сипаттамасы

Пісіру тогын реттеудің екі тәсілі бар: тәуелсіз қоздырылушы орама тізбегіне қосылған реостат арқылы (жатық реттеу) және магнитсіздендіргіш орама орамдарының санын ауыстырып қосу (сатылы реттеу) арқылы реттеу.

Өздігінен қоздырылушы магниттендірші параллель орамалы және магнитсіздендіргіш тізбекті орамалы генератордың принциптік электрлі сұлбасы мен сыртқы сипаттамасы 21-суретте көрсетілген. Бұл генератордың негізгі полюсінде ек орамасы бар: магниттендіруші Н және магнитсіздендіруші С. Магниттендіруші орамадағы ток генератордың өзімен туғызылады, ол үшін коллекторға негізгі а және б щеткаларының аралығына қосымша С щеткасы орналасқан. Жоғарыда айтылғандай, пісіру тогы мұнда да реостат (РТ) пен сатылы ауыстырып қосқыш арқылы жүргізіледі.

21-сурет. Өздігінен қоздырылушы магниттендіруші параллель орамалы және магнитсіздендіргіш тізбекті орамалы генератордың принциптік электрлі сұлбасы:

а — принциптік электрлі сұлба; б — сыртқы сипаттамасы

Полюстері ажыратылған (расщепленные) генераторда тізбекті қосылған орама болмайды (22-сурет), полюстерінің орналасуы әдеттегі генераторлардың полюстерінен өзгеше.

22-сурет. Полюстері ажыратылған генератор:

а, б — принциптік магнитті сұлбасы; , - якорьдің магниттік ағындары; Ф_г – басты магнит ағыны; Ф_п – көлденең магнит ағыны; ГН – бейтарап сызық; П – көлденең полюстердің орамалары; Гл – басты полюстердің орамалары; РТ – реостат.

Магниттік полюстері кезектеліп (оңтүстік – солтүстік – оңтүстік және т.с.с.) орналаспайды, аттас полюстер қатар орналастырлады (екі солтүстік, ек оңтүстік); горизонталь орналасқан полюстер – басты полюстер (N_г), ал вертикаль орналасқан – көлденең (N_п) полюстер деп аталады.

Басты полюстерде (N_г) ойықтар салынған, олар полюстердің көлденең қимасын кішірейтіп, бос жүріс кезінде магнит ағындарымен толық қанығуын қамтамасыз етеді. Көлденең полюстер барлық жұмыс режімдерінде магнит ағындарымен толық қанықпаған жағдайда жұмыс істейді.

Якорь орамасына жүктеме берілгенде онда ток пайда болып, басты полюстерді магнитендіретін және көлденең полюстерді магнитсіздендіретін магнит ағындарын туғызады. Пісіру тогы өскен сайын якорьдағы магнит ағыны өседі де көлденең полюстердегі магнитсіздендірігіш әрекетті арттырады. Бұл генератордың жұмыстық кернеуін азайтып, құламалы сыртқы сипаттаманы қалыптастырады.

Тәуелсіз қоздырылушы орамалы генераторлар ПСО-120, ПСО-300А, ПСО-500, ПСО-800, ПС-1000, АСО-2000 пісіру түрлендіргіштерінде қолданылады; Өздігінен қоздырылатын параллель орамалы генераторлар ПС-300, ПСО-300М, С-300-1, ПС-500, САМ-400 пісіру түрлендіргіштерінде қолданылады. Полюстері ажыратлыған генераторлар СУГ-2Р, ПС-300М және басқа пісіру түрлендіргіштерінде қолданылады.

Негізгі әдебиет 1 [36-39], 2 [145-149], 3 [312-323]

Қосымша әдебиет: 2 [25-43]

Бақылау сұрақтары:

1. Пісіру түрлендіргіштері қандай бөліктерден тұрады?

2. Пісіру түрлендіргіші мен пісіру агрегатының жұмысында айырмашылық бар ма?

3. Пісіру генераторының құрылысы мен жұмыс істеу принципі.

4. Пісіру генераторының қандай түрлері болады?

5. Полюстері ажыратылған генераторлардың жұмыс ерекшеліктері.

10-дәріс. Бір орынды пісіру генераторларының жұмыс ерекшеліктері

Бір орынды генераторларда олардың сыртқы сипаттамасы генератордың ішкі электрмагниттік құрылым арқылы іске асырылады. 23–суретте бір орынды пісіру генераторларының электрлік сұлбасы келтірілген.

23-сурет- Бір орынды пісіру генераторларының электрлік сұлбалары

Барлық генераторлар магнит ағынын қоздыратын магниттендіргіш орамалы болып келеді. Осы орама дербес нәрлендірілетін (23, а,ә,б-сурет) немесе генератордың өзінен нәрлендірілетін (23, в – сурет) болып жасалады. Бірінші жағдайда генератор тәуелсіз қоздырылушы, ал екінші жағдайда өздігінен қоздырылушы параллель орамалы болып аталатыны жоғарыда баяндалған. Енді осы орамалардың генератор жұмысы кезінде қандай роль атқаратынын толығырақ қарастырамыз. Тәуелсіз қоздырылушы генераторда қоздырушы орамаға тұрақты кернеу беруді негізгі щеткалар (Ажәне Б) аралығына орналасқан қосымша С шеткасы көмегімен іскес асырылатыны бізге белгілі. А,С щеткаларындағы кернеу шамасының генератор жұмысына онша тәуелді емес, тұрақтылыққа жуық шамада болады. Магниттендіруші орамадан ω_н магниттендіруші ток өткенде, генераторда магнит ағыны Ф_н қалыптасады. Бұл ағын шамасы магниттендіруші орамадағы ток пен орам санына тура пропорционалдық тәуелділікте болады:

, (29)

мұндағы I_н - магниттендіруші орамадағы ток күші;

R_мн – магниттік желідегі магнит ағынына Ф_н қарсылық.

Генератордың бос жүрісінде ЭҚК және кернеу магнит ағыныме анықталады:

(30)

мұндағы С – генератордың тұрақты саны, жекелеген генераторлар үшін тұрақты мәнді шама.

Пісіру генераторындағы якорьге тізбекті қосылысқан қосымша қоздыру орамасының орам саны төмен, сым қимасы номинальды пісіру тогының шамасына есептеліп жасалад. Тізбекті қосылысты орамада қоздырушы магнит ағыны тек пісіру кезінде. Орама арқылы пісіру тогы өткенде, яғни генератор жүктемелік жағдайда жұмыс істегенде өрбиді. Тізбекті ораманың қосылыстыру ерекшелігіне қарай мұндағы магнит ағыны магниттендіруші ағымға Ф_н қарам-қарсы немесе сәйкес бағытталған болып қалыптасады.

Бірінші жағдайда – магнитсіздендіргіш ағын, ал екінші жағдайда – қосымша магниттендіруші ағын деп аталады. Қарама-қарсы бағыты магнит ағыны Ф_мс магнитсіздендіргіш қоздыру орамасында ω_мс (23, а,б,в - суреті), сәйкес немесе қосымша магнит ағыны Ф_мқ демеуші магниттік орамада ω_мқ туындалады (23, ә - суреті). Тізбекті қоздырғыш орама секцияланған. Ораманы түгелдей немесе жартылай қосуға болады. Жартылай қосқанда тізбекті ораманың магнит ағынының әсері едәір бәсеңдейді (тізбекті орама қарсы бағытта қослығанда) немесе үдейді (орама сәйкес бағытта қосылғанда).

Генератор тізбекті магнитсіздендіргіш орамамен ω_мс жүктемелі пісіру жағдайында болғанда, оның ЭҚК мынадай теңдеумен анықталады:

немесе

R_мт ⋲ R_мс деп алып

;

Жүктемелік жағдайда генератордың сыртқы кернеуі:

(31)

Келтірілген теңдеулерден көрінетіндей, магнитсіздендіргіш тізбекті орамалы генератордың сыртқы вольт-амперлік сипаттамасы күрт құламалы көріністі болады (18-сурет). Магнитсіздендіргіш ораманы шығарып қойса (23-сурет, 1-4 қосылыстар) генератордың вольт-амперлік сипаттамасы көлбеу құламалы көріністі болады (24-сурет, ω_мс=0). Бұл жағдайда кернеуді анықта теңдеуі мынадай түрге енеді:

24-сурет. Тізбекті магнитсіздендіргіш қоздырушы орамалы генератордың сыртқы вольт-амперлік сипаттамасы

Магнитсіздендіргіш ораманың секциялануы генератордың жұмыс режімін сталы реттеуге мүмкіндік береді. Осыған орай генератор тогын ретт мүмкіндіі еселі өседі. Пісіру процесін төмен токпен, бос жүріс кернеуінің шамасы жоғары болған жағдайда жүргізуге болады.

Генераторда тізбекті қосылысқан магнитендіруші орама ω_мқ болғанда (31) теңдеуін мынадай түрде жазуға болады:

Қосымша магниттендіруші ω_мқ орамасының орамдық санын ретті өзгерту арқылы генератордың сыртқы сипаттамасының құлау бұрышын өзгетуге болады. Әдетте ω_мқ орам саны ең төменгі шамада болғанда, генератордың сыртқы вольт-амперлік сипаттамасы қатаң, яғни түзу сызықты болып қалыптасады. Бұл жағдайда теңдеу

Орам саны жоғары болғанда

болады да генератордың сыртқы вольт-амперлік сипаттамасы өрленген болып қалыптасады.

Негізгі әдебиет: 1 [36-39], 2 [145-149]

Қосымша әдебиет: 1 [130-157]

Бақылау сұрақтары:

1. Генераторлардың жұмыс режімі қалай реттеледі?

2. Генараторлардың сыртқы вольт-амперлік сипаттамалары қандай болады?

3. Екінші реттік ораманың секциялануы не үшін керек?

4. Қоздырушы ораманың нәрлендірілуіне байланысты генераторлар қандай түрлерге бөлінеді?

5. Көп постты пісіру генераторларының жұмыс ерекшеліктері.

11-дәріс. Түзетілген тұрақты токпен нәрлендіру көздері. Пісіру түзеткіштері

Пісіру процесін тұрақты токпен жүргізу үшін айнымалы токты тұрақты айналдыр тәсілі де қолданылады. Айнымалы токты тұрақты токқа айналдыруды – токты түзету, ал осы мақсатты іскес асыратын аппараттарды – түзеткіштер деп атайды. Электрдоғалы пісіруге қолданылатын пісіру түзеткіштерінің бәріне тән ортақ элементтері бар, олар: трансформатор (үш фазалы)– пісіруге қажетті ток күшімен қамтамасыз етеді, оны – күштік трансформатор деп атайды; түзеткіш блогы – токты түзету міндетін атқаратын негізгі элементі; іске қосу, реттеу, өлшеу және сақтандыру элементтері. Сонымен қатар пісіру түзеткіштері түзеткіш блокты ауамен салқындататын желдеткішпен жабдықталады. Түзеткіш блок кремнийлі немесе селенді вентильдерден құралады. Арнайы түзеткіштерде бұдан басқа да элементтер болады, олар пісір процесін жүргізуді жеңілдетеді. Түзеткіштердің құрылымы мен жұмыс принциптері бір-біріне ұқсас болғандықтан, олардың элементерінің орналасуымен танысу мақсатында ВСС-300 түзеткішінің жалпы көрінісі 25-суретте келтіріліп отыр.

25-сурет. ВСС-300 түзеткішінің құрылымдық сұлбасы:

1 – желдеткіш; 2 — қозғалыссыз орама; 3 — трансформатордың магнитөткізгіші; 4 — трансформатордың қозғалмалы орамасын жылжытытын механизм тұтқасы; 5 — трансформатордың қозғалмалы орамасы; 6 — селенді түзеткіш блогы; 7— қаптама.

Күштік трансформаторлар. Түзеткіштерде үш фазалы күштік трансформаторларды қолданудың тиімділігі басым екені анықталды. Сондықтан пісіру түзеткіштерін нәрлендіру үшін үш фазалы ток трансформаторлары кеңінен қолданылады. Түзеткіштің сыртқы вольт-амперлік сипаттамасы трансформатордың сыртқы сипаттамсымен анықталады. Сыртқы вольт-амперлік сипаттамасы қатаң түзеткіштерде магнит ағыны қалыпты таралған трансформаторлар қолданылады. Үш фазалы трансформаторлардың жұмыс істеу принципі бір фазалы трансформаторға ұқсас. Түзеткіштің сыртқы вольт-амперлік сипаттамасының қалыптасуына түзеткіш блоктың да әсері болуы ықтимал. Түзеткіште күрт құламалы сипаттама трансформатордың индуктивтігі арқылы қалыптастырлады. Осы мақсатта үш фазалы орамалары бір-біріне қатынасты жылжымалы, жылжымалы шунтты және басқарылымды шунтты трансформаторлар қолданылады. 26-суретте магнит ағыны шашыраңқы таралған және реттелетін түзеткіштің электрлік сұлбасы берілген.

Трансформатордың типі оның сенімділігі мен бағасының төмендігімен анықталады. Түзеткіш берілген жұмыс режіміне трансформатордың индуктивтігін Х_Т өзгерту арқылы келтіріледі. Жұмыс тогын реттеу еселігін өсіру үшін трансформатор орамаларын жалғастыру тәсілдерін әртүрлі қылып таңдайды. Трансформатор орамаларын жұлдызша етіп жалғастырғанда, пісіру тогы төменгі шекте реттеледі. Ал үшбұрышты сұлбамен жалғастырғанда пісіру тогы жоғары шекте реттеледі.

Трансформатордың құламалы сипаттамасын қалыптастыру дроссельді пайдалану арқылы да іске асырылады. Мұнда түзеткіш блок үш фазалы төмендетуші трансформатордан нәрлендіріледі. Трансформатордың магниттік таралуы қалыпты. Вольт-амперлік сипатаманың қажетті дәрежеде құлауы – трансформатордың екінші реттік орамасына үш фазалы магнитті қаныққан дроссель қосу арқылы жүргізіледі.

26-сурет. Трансформаторының магнит ағыны шашыраңқы таралған және реттелетін түзеткіштің электрлі сұлбасы

Түзеткіш блок белгілі бір сұлбамен жалғастырылған жартылай өткізгішті элементтер жиынтығынан тұрады. Жартылай өткізгішті элементтердің басты ерекшелігі, олардың вентильдік қасиетке ие болуы, яғни токты бір бағытта ғана өткізеді, соның нәтижесінде ток тұрақты (түзетілген) болып шығады. Жартылай өткізгішті элементтер басқарылмайтын – диодтар және басқарылатын – тиристорлар болып бөлінеді.

Кремнийлі басқарылмайтын диодтар үшін (27, а, сурет) материал ретінде жұқа кремнийлі тілімше (катод) қолданылады, оның бір жақ бетіне жұқа алюминий қабаты (анод) жалатылады. Ек жартылай өткізгіштің түйісуі кезінде түйіскен жерлерінде ауыспалы (өтпелі) қабат (П) пайда болады, ол электр тогын бір бағытта (анодтан А катодқа К) өткізіп, кері бағытта өткізбейді дерлік. Мұндай ауыспалы қабаты бар кремнийлі дискіні бөлшектенбейтін қымталған диод тұғырына дәнекерлеп қояды. Диодтың бір ұшында салқындатқышқа бұрап бекітетін бұрамсұқпасы бар, ал екінші ұшында майысқақ сым түріндегі шықпасы болады.

Кремнийлі басқарылмалы вентиль –тиристор төрт қабаттан және үш ауыспалы қабаттан тұрады (27, б -сурет). Егер мұндай элементке анодтан катодқа қарай сыртқы кернеу берілсе, онда ортаңғы ауыспалы қабат П₂ кері бағытта қосылған болады және тиристор ток өткізбейді. Егер оның басқарушы электродына (УЭ) оң потенциал (импульс) берілсе, онда ауыспалы қабат П₂ ашылады да анодтан катодқа қарай ток өтеді. Тиристор тек одан өтетін ток мәні нөлге дейін төмендегенде барып жабылады. Тиристор ашылуының электрлік бұрышын фаза бойынша, яғни импульсті беру ақытын нәрлендіретін кернеу синусоидасына қатысты өзгерте отырып түзетілген токтың орташа мәнін реттеуге болады.

27-сурет. Диод (а) және тиристор (б) құрылысы

Сонымен тиристор, токты түзету қызметін ғана, сонымен бірге пісіру тогын реттегіш қызметін де атқарады. Құралама жағынан кремнийлі тиристор кремнийлі диод сияқты жасалған, бірақ оның үшінші (басқарушы) электроды болады. Өнеркәсіпте кремнийлі және селенді диодтар мен кремнийлі тиристорлар кеңінен қолданыс тапқан.

Жартылай өткізгішті диодтар мынадай негізгі параметрлермен сипатталады: тура бағытта өтетін токтың орташа І_аорт және максимальды І_аmax мәнімен; вентильде ішкі кернеудің төменде шамасымен ∆U_а; вентильдегі кернеудің кері бағытты максимальды шамасымен U_вmax шекті қызу температурасымен Т_max . сонымен қатар, вентиль жұмысын сипаттайтын басқа да көрсеткіштер бар: вентильдің төзімділігі (ұзақ мерзім жұмыс істеуі), ПӘК және т.б. Тура бағытта кернеу шамасының төмендеуі неғұрлым аз болса, вентильдің сапасы соғұрлым жоғары болады.

Басқарылымды тиристорлар негізінен диодтарға тән көрсеткіштермен сипатталады, бірақ олардың өздеріне тән ерекшеліктері бар: қайта қосылыстыру кернеуі U_қ ; қосу тогының минимальды мәні І_б (немесе басқару тогы І_б –нің мәні i_а).

Тиристорларда тура бағытта керне төмендеуінің шамасы жоғарылау болып келеді. Сондықтан жүктемелік токтың шекті мәні бұларда сәйкес диодтармен салыстырғанда төмен. Тиристорлардың шекті қызу температурасы 100-110 ⁰ С. Асқын жүктемелікке сезімталдығы кремнийлі диодтармен бірдей.

Бір фазалы айнымалы токты түзету сұлбасы 28-суретте көрсетілген. Ол күштік трансформатор мен көпірлі сұлбамен қосылысқан төрт диодтан тұрады.

Түзету сұлбасының мұндай нұсқасында әрбір жартылай периодтан соң мәні нөлге дейін төмендейтін үздіксіз түзетілген лүпілдеген ток алынады.

28-сурет. Ток түзетудің бір фазалы екі жартылай периодты сұлбасы (а) және сыртқы тізбек (б) пен түзетілген тізбек (в) түрі

Пісіру түзеткіштерінде үш фазалы күштік трансформатор қолданылады, ол үшфазалы желінің бірқалыпты жүктелуін қамтамасыз етеді және түзетілген ток лүпілін төмендетуге мүмкіндік береді. Бұл жағдайда диодтарды екі жартылай периодты үш фазалы көпірлі сұлбамен қосылыстырады (29-сурет).

29-сурет. Үш фазалы айнымалы токты түзету:

а — қосылыстыру сұлбасы; б — сыртқы тізбектің үш фазалы тогы; в және г— түзетілген үш фаза тогы

Көпірдің әрбір иінінде вентильдер орнатылған. Әрбір фаза иінінде диодтар тізбектей жалғасқан. Әр фазаға екі түзеткіш вентиль орналастырылған, бұлардың өткізгіштігі қарама-қарсы бағытта. Үш иіндегі катодтар өзара қосылысып түзеткіштің катодтар тобын, ал анодтары қосылысып анодтар тобын құрайды.

Коммутацияланудың кез келген сәтінде екі вентиль жұмыс істейді, біреуі анод тобынан, ал екіншісі катод тобынан. әр вентиль айнымалы ток периодының 1/3 мерзімінде ток өткізеді. Түзетілген кернеу қисығына, айнымалы ток жиілігіне қатысты қарастырғанда, оған бағыт өзгерісінің алты еселенген жиілікті сипаттамасы тән. Өндірістік жиілік 50 Гц, ал түзеткіштегі жиілік 300 Гц. Жұмыс ұзақтылығы 2π/3-ке сәйкес вентильдегі анод тогының орташа шамасы төмендегі формуламен анықталады:

, (32)

мұндағы I_д - түзеткіш тогының орташа шамасы.

Негізгі әдебиет: 1 [39-43], 2 [140-144], 3 [326-331]

Қосымша әдебиет: 1 [130-157]

Бақылау сұрақтары:

1. Пісіру түзеткіштерінің құрылымы мен жұмыс принципі.

2. Түзеткіш блокты құрастыру сұлбаларының қандай түрлері болады?

3. Жартылай өткізгішті вентильдердің жұмыс ерекшелігі қандай?

4. Түзеткіштерде пісіру тогын реттеудің қандай тәсілдері бар?

5. Тиристорлар мен диодтардың қандай аырмашылықтары болады?

12-дәріс. Теңдестіруші реакторлы алты фазалы түзеткіштер

Мұнда трансформатордың алты екінші реттік орамасы екі үш фазалы топқа бөлінген. әр топтағы орама жұлдызшалы сұлбамен жалғастырылған (29-сурет). Топтардың нөлдік нүктелері бір бір фазалы теңдестіргіш реактормен (ω_р) жалғастырылып, ортаңғы нүктесі сыртқы беріліске шығарылған. Теңдестіруші реактор алма кезек екі фазаның кернеуін түзетіп теңестіреді.

Дата добавления: 2017-01-14