Электр Машиналар

Тұрақты токтын электр машиналары

Тұрақты токтың электр машиналары өзінің қолдананылу саласына қарай механикалық энергиялық энергияны кернеуі тұрақты болатын электр энергиясына түрлендіретін электр генераторлары және тұрақты токтын электр энергиясын түрлендіретін электрқозғалтқыштары деп бөлінеді.Бұл механикалық энеригия іс жүзінде,өндірісте қандай да болмасын орындаушы механизмдерді іске қосу үшін қызмет етеді.Туракты токтын электр машинасынын ишки кориниси(1 сурет).

1. 2. катушка 3.Вал. 4.негизги полюс. 5.косымша полюс.6.статор

Ең алғашқы электр машинасы тұрақты токтың электр қозғалтқышы болды.Қазіргі уақытта,өндірістен шығарылатын арнайы электр машиналарының түрлері көп,мысалы,тұрақты токтың энергиясын айнымалы ток энергиясына түрлендіретін машиналар немесе керісінше,автоматты реттеу жүйелеріндегі өлшеу,санау-есептеу құрылғыларында датчик есебіндегі микромашиналар және т.б.

Электротехника өндірісінде әр түрлі кернеуге және куаттарға арналған тұрақты токтың машиналарын шығарады.Оларды қуаттарына қарай шартты түрде мынадай топтарға бөлуге болады.

1 микромашиналар – қуаты ваттың үлесінен 500 Вт-қа дейін;

Қуаты аз машиналар – 500 Вт-тан 10 кВт-қа дейін;

Қуаты орташа машиналар – 10 кВт-тан бір неше жүз киловаттқа дейін;

Қуаты үлкен машиналар – бірнеше жүз киловаттан жоғары.

Тұрақты ток машиналарының автокөлікте пайдаланады кернеуі 6...12 В-ке дейін болса,радиотехникалық құрылғыларда пайдаланатын кернеуі 30 кВ-ке дейін өзгеріледі.

Тұрақты токтың ең көп қолданылатын машиналарының қуаты 200 кВт-ке дейін,кернеуі 110...400 В,айналу жиілігі бірнеше айналымнан 30000 айн/мин-ке дейін жетеді.

Өнеркәсіпте,көлікте және ауыл шаруашылығында электроқозғалтқыштар кең қолданылады.Генераторларды байланыс құрылғыларын,радиотехниқалық қырылғыларды және т.б коректендіру үшін қолданылады.Соңғы жылдарда,түрақты ток көздері ретінде,көп колданылады тауып жүрген экономикалық жағынан тиімді,діргіштерді атап өтуге болады.

Тұрақты ток машиналарының құрылысы

Тұрақты ток машиналарының негізгі бөлігі-статор,якорь,колектор және щеткалық аппарат.

Тұрақты ток машинасының конструктивтік схемасы баска түрлі электр машиналарынан айрмашылығы аз,машинаның қозғалмайтын негізгі бөлігі статор,оның ішінде ротор орналысқан.Статорды куаты аса үлкен емес машиналарда куыс цилиндр түрінде,ал қуаты өте үлкен машиналарда көп кырлы цилиндр түрінде дайындайды.Статорды дайындауда материал ретінде магнит өтімділігі жоғары электротехникалық болат пайдалынады.Роторға тірек болып,қызмет ететін подшипниктер.Олар бүйірлік қалқандарға бекітіледі.

Магнит полюстерінің қоздыру орамы қозғалмайды,ал негізі якорьге тән орамы магнит өрісінде айналады.

Тұрақты токтың генераторының э.қ.к-і және айналдырушы моменті.

Туракты токтын промышленный генераторы (2 сурет).

2 сурет.

Тұрақты ток генераторының э.қ.к-інің машинаның параметрлері болып саналады якорьдің айналу жылдамдығынан және магнит ағынынан қалай тәуелді болатынын анықтайық.

Ұзындығы өткізгіш, жылдамдықпен индукциясы болатын магнит өрісінде бірқалыпты орыс ауыстырған кезде,электромагниттік индукция заңы бойынша, э.қ.к-і туады:

Енді якорь орамының өткізгішінің полюстердің магнит өрісіндегі қозғалысын қарастырайық.Бұл өткізгіштегі э.қ.к-інің орташа мәнін анықтау үшін,орташа индукция деген ұғым енгіземіз.

Тұрақты ток машиналарының қайтымдылығы.

Электр машиналарында белгілі қайтымдық принципі тұрақты ток машиналарына да қатысты генераторлық режимде,машина жұмыс жасағанды,роторды айналдыратын қозғалыстың механикалық моментін тудырады.

Бұл теңдік,бірінші қозғалтқыштан генераторға берілетін механикалық энергия,толығымен электр энергиясына түрленетінін көрсетеді.

Енді электрқозғалтқышқа тоқталайық.Генераторға қарағанда электрқозғалтқышта электр қабылдағыштарының орынына электр энергиясының көзін қосады,ал оның білігін механикалық беріліс,арқылы механикалық энергияны қабылдаушы жұмысшы машинаға қосады.

Якорьдің реакциясы

Магнит ағыны ток жүретін машинаның барлық орамдарында жасалады.Бос жүріс режімінде генератордың якорінің орамында ток болмайды,ал электроқозғалтқыштың якорінің орамында бос жүріс кезінде токтың шамасының мәні аз болады.Сондықтан машинада тек бас полюстердің қоздыру орамы тудыратын,өс сызығымен салыстырғанда симметриялы,тек қана негізгі магнит ағыны болып саналады.

Коммутация туралы түсінік

Электр машиналарының щеткаларының астында пайда болатын барлық құбылыстарды коммутация деп түсінеді.

Егер щеткалар ұшқынданса,онда машинаның коммутациясы жаман;ал егер ұшқын шығаруы болмаса,онда коммутациясы жақсы деген пікірлер айтылады.Ұшқындану дәрежесін электр машиналарына арналған арнайы мемлекетік стандарттіқ шкала боынша бағалайды,олар: 1,2 және 3.

Коммутацияның сапасы белгілі дәрежеде машинаның жұмыс істеу қабілетін және оны пайдалануда сенімділігін анықтайды.

13-лекциялық дәріс. Тұракты ток машиналары

1.Тұракты ток машиналарының колданылу аймактары және кұрылысы.

2.Тұракты ток генераторының әрекеттік паркы.

3. Якрьдін ЭҚК-і және электрлік күйінің тендеуі.

Тұракты ток машиналары куаты онымен бірдей айнымалы ток машиналарына Караганда үлкен жүргізіп жіберу моментін тудырады және олардын айналу жиілігін карапайым тетіктермен біртіндеп реттеуге болады. Міне осы артыкшылыктарының аркасында Тұракты ток машиналары өндіріс-іі» әртурлі салаларында қолданылып келеді.

Тұракты ток машиналары генераторлар және қозғалткыш болып бөлінеді. Генераторларда механикалык энергия жұмсап электр энергиясы, aл козғалтқыштарда электр энергиясын пайдаланьп механикалык энергия алынады.

Тұракты ток машиналары металл сығымдау түрыкстарында, автомобиль, ұшак. троллейбус, трамвай, электрлік локомотивтердін электр кондырғыларында (генераторлар және козғалткыштар ретінде), пісірістіру жұмыстарында (генераторлар) колданылады. Бұдан баска тұракты ток машиналары автоматы баскару кұрылғыларында және әртүрлі механизмдердің айналу жиіліктерін өлшеуде колданылады.

Тұракты ток машиналарынын кернеулері мен куаты әртурлі болып келеді: мысалы. автомобиль генераторларынын кернеуі 12 В те куаты 500...800 Вт, трамвай және троллейбустарда электрлік козгалкыштардың кернеуі 550 В те куаты 45 кВт-ка дейін. электрлік локомотив козгалткыштарының кернеуі 3 кВ те куаты 450...550 кВт.

Тұракты ток машиналарыньң негізгі кемшілігі — түйіскі роліи аткаратын түкше мен коллектордын тез істен шыгатындыгы және онда элекгр үшқынының пайда болатындыгы. Электр үшкынының әсерінен коллектор тіліктері қатты кызады, жалып та кетуі мүмкін. үстері бұдырланып түкшемен арадағы түйіс нашарлайды және мұндай машиналарды жарылу каупі бар жерлерде қолдануға болмайды. Мұнымен катар. Тұракты ток. машиналары куаты осындай айнымалы ток машиналарына Караганда қымбатырақ. Тұракты және айнымалы ток машиналарына тән бір касиет - олардың кайтымдылығы, яғни бір электр машинасынын генератор және козғалткыш өлпінде жұмыс істей алатындығы. Әрине, бір оліпке бейімдел арнайы жасалған машинанын сипаттамалары баска адпіндегі сипаттамаларынан жақсырак болатындыктан электр машиналарын жасайтын кәсіпорындары оларды генератор немесе қозгалтқышты кана шығарады.

Тұракты ток машиналарының кұжаттық калақшларында машинанын аты, түрі. номинал қуаты Р„ номинал кернеуі £/,„ номинал тогы Л„ номинал айналу жиілігі пн, қоздыру түрі. коздыру керисуі VK, окшаулық сыныбы. жұмыс әлпі. саямағы. т. б. негізгі деректері беріледі.

Тұракты ток машиналары баска да электр машиналары секілді козғалмайтын статордан және айналмалы ротордан тұрады. Әдетте статордын сыртында машинаның каіггамасы болады. Бірак тұракты ток машиналарында (14.1-с.урет) калтама (6) статордын кызметін атқарады. Өйткені Тұрақты ток машиналарынын статорында кұйынды ток болмайтындықтан оны бөлек табакшалардан жинамай, тұтас электротехникалык болаттан жасайды. Машинанын калтамасына онын іш жағынан негізгі магнит полюстері (7) бекітіледі. Магнит полюстерін жүптап санайды: бір солтүстік полюс пен бір

оңтүстік полюс жүп магнит полюсін құраиды. Жүп магит полюстерінін санын р әрпімен белгілейді, ендеше машинанын магнит полюстерінң саны 2р болады. Жалпы алғанда. элекгр машиналары екі полюсті, төрт полюсті, алты полюсті, сегіз полюсті т.с.с. болып жасалынады. Магнит полюстері электротехникалык болаттан жасалган озектен (7), онын полюстік ұштамасынан (8) және орамадан (9) тұрады. Магнит полюстерінің орамалары машинаның негізгі магнит өрісін коздыратындыістан оларды коздыру орамалары деп атайды. Қоздыру орамаларына тұракты кернеу беріледі.

Магнит полюстерінін ішкі ортасына ротор орналастырылады. Тұрақты ток машиналарында роторды якорь деп атайды. Якорь жука болат паракшалардан жиналған өзектен (10) және орамалардан (II) тұрады. Өзек паракшалары штамтталып жасалған, дөңгелек, сыртында орама салатын ойыктары (12) бар және бір - бірінен оқшауланған.

Якорь білікке (1) отырғызылады да каптамаға ішпек (2) қалқандары (3) арқылы ұстатылады. Якорь мен магнит полюстернін арасыңдағы саңылау шеңбер бойымен біркелкі болуы керек. Машиналардын куатына байланысты саңалаудың и:».масы 0,5... 12 мм-дей болады. Білікке якорьдың жалғасы ретінде коллектор (5) отырғызылады. Коллектор бір - бірінен және біліктен ииканитпен оқшауланған мыс тіліктерінен тұратын цилиндр. Коллектор тіліктеріне якорь орамаларының ұштары шығарылып, дәнекерленген.

Коллектор тіліктерімен түкше (4) сырғанап отырады. Түкшелер аркылы козғалткыштарда якорь орамаларына кернеу беріледі де, ал генераторларда кернеу алынады.

Түкшелер мыс немесе кола косылған графиттен жасалады да, мыс-графитті не кола-графит түкшелер деп аталады.

Негізгі магнит полюстерінің арасына қосымша магнит полюстері (13) орналастырылады. Қосымша магнит полюстері якорьдің негізгі магнит поюстері коздыратың, өрісті бұрмалайтын әсерін болдырмау үшін колданылады.

Якорь орамалары тұзакты және толқынды деп аталатын екі турде жасалады (11.2- сурет). Мұнда орама сымдары бір ойыктан екінші ойыкка. екінші ойыктан үшінші ойыкха т.с.с. тұзак несе толкын тәрізді кіріп және шығып жатады: 1- 5-2-6-... (14.2, а- сурет) және 1-5-9-1.>-... (14.2. б- сурет). Ораманын ойыкта жаткан сымдары орама сымукыд активті бәлігі деп аталады. Жалпы алғанда орама сымдары бірізді және параллель жалганады. Мысалы, 14.2- суретте келтірілген орамаларда сымдар саны N=8: 1 мсн 5 сым, 2 мен 6 сым бірізді жалғанған да, ал 1 мен 2 сым, 3 пен 4 сым параллель жалғанған, ендеше төрт сым екі- екіден параллель жалғанған.Параллель жалғанған сымдар жүтстап саналады. Жұп параллель сымдар санын а әрпімен белгілесе 2a - 4. Ендеше карастырып отырған орамалардағы жұп параллель сымдар саны а — 2.

Магнит полюстерінін арасында тпип өрісінін индукциясы нөлге тең болатын нүктелер болады (14.1, б-сурет). Бұл нүктелерді геометриялык бейтарап нуктелер деп атайды. Осы нүктелердің жиынынан тұратын және якорь өсіне параллель болып келетін тузу геометриялық бейтарап сызық деп аталады. Якорь осГжене геомефйялык бейтарап сызыктары аркылы жургвшген жазықтыкты геометриялық бейтарап жазықтығы деп атай ды.

Якорь шенберінің бір полюске келетін ұзындығын полюстік бөлік деп атап, оны т әрлімен белгілейді - бұл геометриялық бейтарап сызыктардың якорь шеңбері бойынша есептегендегі ара кашыктығы. Ендеше полюстік бшіік аркылы өрнектелген якорь шеңберінің ұзындығы 2рт-га тең болады.

Түкшелер коллектордын геометриялық бейтарап жазыкгығы киып өтетін түзуінін бойына орналастырылады. Өйткені геометриякык бейтарап жазықтығы киып өтетін ойыктардағы сымдардын жэәне олар жалғанған коллектор тілікп ршін потенциалы нөлге тең болады.

Тұрақты ток генераторының әрекеттік ларкы. яғни онда ЭҚК-тің пайда болуы электромагниттік индукция заңына негізделген (14.3-сурет Полюстерде тұрақты магнит өpiciн қоздыру үшін. жалпы алғанда қоздыру орамаларына (сур ле Н1.Н2) Әрқашанда тұрақты кернеу (t../) берілуі керек. Орамалардың тогы күш сызықтары жоғарыдан төмен қарай бағытгалған тұрақты магнит өpiciн қондырады. Тұрақты ток машиналарында якорь мен магнит полюстерінің арасындағы санылау бірқалыпты етіліп, ал полкх: ұцітакаларының ені b..=<0.65...075)r болатындай eтіп жасалады.

Сондықтан саңылауда магнит өpici индукикясының эпюpi трапеция тәрізді де. ал жуықтап алғанда оның орташа мәні (В0) полюстік балктің ұзына бойына тұрақты болып қалады деп есептеуге болады.

Cypeттi және түсініктемені жеңілдету үшін якорьде біp ғана орама бар деп алынған. Егер якорьді қандай да болмасын бip қозғалтқышпен (бipiншігep қозғолтқыш) айналдырса, онда электромагниттік индукция заңы бойынша якорь орамасында ЭҚК пайда болады. Бұл

ЭҚК-тің мәні магнит индукциясына (Во), ораманың активті ұзындығын (i=AD+KM) ораманың индукция күш сызықтарын қиып өту жылдамдығына (v) және ораманың күш сызықтарын қиып өтетін бұрышына (а) синусына тура пропорционал:

Бірақ саңылауда магнит күш сызықтары (магннттік индукция векторы) якорь цилиндірінің жасаушысына перпендикуляр болғандықтан орамалар күш сызықтарын тік бұрышпен қиып өтеді яғни а= 90°.

Ендеше якорьдің ЭҚК-i

(14.1)

Магнит индукциясы полюстiк бөліктің ұзына бойына тұрақты болып қалатындықтан якорь орамасының ЭҚК-i (түкшелердің арасындағы потенциялдар айырымы)

(14.2)

мұнадағы:- 6ipiншi және екінші түкшелердің потенциалдары; ещ. екм - орама жақтаушаларының ЭҚК-тepi.

Орама жақтаушаларының ЭҚК -тepi (14.1) өрнегі бойынша

Егер ЭҚК- тердің мәндерін (14.2) өрнегіне қойса онда якорь орамасының ЭҚК-i

E=B_tv(AD+KM}.

Орама 180°-қа айналған кезде оның жақтаушалары орындарын ауыстырады, aл олардағы ЭҚК- тep бағыттарын өзгертеді (аАа ецм). Ендеше орама ұштарында трапеция (тік төртбұрыш деуге де болады) түрінде өзгеріп отыратын айнымалы ЭҚК пайда болады. Бipaқ орама ұштары коллектор тіліктерімен дәнекерленіп жалғанғандықтан және коллектр тіліктеpi түкшелерді жанай сырғыл айналып отыратындықтан түкшелерге әркез 6ip полярлы тіліктері келіп отырады. Сондытан түйіспелердің полярлық таңбалары өзгермейді. Мысалы, 143-суретте 1-түкшенің полярлығы әрқашанда плюс, ал 2- тукшенің полярлығы минус болады. Сөйтіп түкшелерден (оларды қысқыштар қалқаншасында Я1 және Я2 деп белгілеу қабылданған) Тұрақты ЭҚК алынады. Бұл коллектор мен түкшелердің якорь орамаларындағы айнымалы ЭҚК-ті тұрақты ЭҚК -ке түзету міндетін атқаратынын көрсетеді.

Жалпы алғанда, якорь орамасы N сымнан тұрса, ал оларда параллель жалғанған сымдар саны 2а болса, онда 6iрізді жалғанған сымдар саны N/(2a) болады (14.2-cурет). Ораманың толық ЭҚК-i бірізді жалғанған сымдардың ЭҚК- терінің қосындысына тең болатындықтан

(14.3)

Якорь орамаларының сышктық жылдамдығы

мұндағы: d - якорьдің диаметрі; - якорьдің айналу жылдамдығы (айн/ мин).

Егер якорь шеңберінің ұзындығын полюстік бөлік және полюстер саны арқылы өрнектесе, онда мұндағы: р - жұп магнит полюстерінің саны; - полюстің белік. Ендеше якорь орамасының сызықты і жылдамдығы

(14.4)

Якорь орамасының бip жақтаушасындағы ЭҚК-тің (14.1) және жылдамдықтың (14.4) мәндерін (14.3) тендігіне қойса онда

немесе (14.5)

мұндағы Ф – В0һ- полюстің магнит ai лтл.

Жұп магнит полюстерінің саны ортадаға сымдар саны және жұп параллель сымдар саны машинаны жобалау және жасау кезінде айдап алынатын шамалар болғандықтан дайын машиналарда олардың сан мәні тұрақты болады. Сондықтан оларды ЭҚК коэффициенті деп аталатын тұрақты коэффициентпен белгілесе, яғни

(14.6)

онда якорь ораш- гізрының ЭҚК-i

Бұл өрнек тұрақты ток генераторның ЭҚК-i оның габарттік тұрақты ток гевера-мөлшерлеріне якорьдің айналу жиілігіне және полюстердің магнит ағынына торыяыд суібаси тура пропорционал екендігін көрсетеді Егер генераторға электр қабылдағыш қосса,

яғни генераторды жүктесе, онда электр қабылдағышпен және якорь орамаларының ток жүреді (14.4- сурет). Бұл ток якорь орамаларының кедергісінде және электр кабылдағышта кернеудің түсуін тудыратындықтан Кирхгофтың екінші заңы бойынша

(14,8)

мұндағы; U - электр қабылдағыштағы (якорь қысқыштарындағы) кернеу; - якорь орамаларының кедергici; - якорьдің тогы (бұл ток қабылдағышпен де жүреді яғни 1=1,); RJM- якорь орамасының кедергісіндегі кернеудің түсуі.

Бұл өрнек тұрақты ток машинасының генератор элпіндегі электрлік күйінің тендеуі деп аталады.

Бақылау сұрақтары:

1. Тұрақты ток машинасы қандай бөлшектерден тұрады және олардың атқаратын жұмысын сипаттаңыз.

2. Полюстік бөлік деп нені айтады. Якорь шеңберін полюстік бөлік арқылы өрнектеңіз.

3. Тұрақты ток генераторының әрекеттік паркын түсіндіріңіз.

4. Якорьдің ЭҚК-I қандай шамалардан тәуелді? Өрнегін жазыңыз.

5. Якорьдің ЭҚК – ін. қандай шамалардың көмегімем реттеуге болады? Heгізгі әдебиет: 1 [ 144-150]; 3[358-366]

Қосымша әдебиет: 7[342-348;350]

14-лекциялық дәріс. Ассинхронды қозғалтқыштар

1. Асинхронды қозғалтқыштың қолдану аймақтары және жалпы техникалық сипатамасы.

2. Асинхронды қозғалтқыштың құрлысы.

3.Статордың айналмалы магнит өрісі.

Асинхронды машиналар генератор қозғалтқыш, түрлендіргіш, фазареттеуіш, тахогенератор және автоматика тетігі ретінде пайдаланылады. Асинхронды машиналардың генератор әлпіндегі. энергетикалық көрсеткіштері қозғалтқыштық әлпінде қарағанда нашар. Сондықтан асинхронды машиналар негізінен қозғалтқыш түрінде қолданылады. Электрлік қозғалтқыштардың ішінде ең көп тарағаны да осы асинхронды қозғалтқыш. Оның себебі: асинхронды қозғалтқыш басқа көзі алтқышарға қарағанда құрылысы жағынан қарапайым, қолданымға женіл, сенімді және арзан. Ал асинхронды қозғалтқыштардың негізгі кемшілігі оның айналу жиілігін реттеудің салыстырмалы қиындығы.

Дүние жүзінде өндірілетін электр энергиясының 40%-ын асинхронды қозғалтқыштар тұтынады, ал 2000 жылдарда барлық асинхронды қозғалтқыштардың қондырғылық қуаты 2 млрд. кВт шамасында болды. Асинхронды қозғалтқыштардың кернеуі стандарттық кернеулерге есептелген - 10 кВ-ке дейін, ал қуаты бірнеше ваттан мыңдаған киловатқа дейін барады. Мысалы, ең көп тараған 4А сериялы қозғалтқыштың қуаты 0.06 кВт-тан 400 кВт- қа дейін, ал кернеуі 200 В - тен 660 В- ке дейін.

Асинхронды қозғалттқыштардың айналу жылдамдығы қозғалтқышқа берілетін кернеудің жиілігіне және магнит полюстерінің санына байланысты. Мысалы, электрлік ықрықтықтың қозғалтқышы кернеуі 36 В те жиілігі 200 Гц кернеу кезінен қоректендірілед, ал айналу жылдамдығы 12000 айн/ мм н.

Қозғалтқыштар әр-түрлі жұмыстар үшін және әр-түрлі ауа райының жағдайында қолданылатындықтан оларды ылғалға, ыстыққа, аязға төзімді, ал шаңнан, су тамшыларынан, газдан және бөтен заттардың ішіне түсуінен сақтау үшін қорғалған жабық тамшыдан қорғалған, қопарылыстан қорғалған етіп жасайды, зерілетін кернеудің фазаларының санына қарай асинхронды машиналар бір фазалы және үш фазалы іиіініп. ал ротордың конструкциясына байланысты қысқа тұйықталған және фазалы роторлы деп аталады (17.1 -сурет).

Асинхронды машина басқа электр машиналары секілді негізінен екі бөліктен тұрады-статордан және ротордан.Статор(17,2 а-сурет)ферромагнит өзектен (1) және кеңістікте өзара 120 жасап орналасқан үш орамадан (2) тұрады.Өзек арнаулы электротехникалық бешаттан жасалған парақшалардан(3) жинастырылған. Парақшалардың ішкі шеңберінің бойында орамаларды орналастыруға арналған ойықтар (4) болады. Өзектегі энергияның шығынын азайту мақсатында паракшалар бір-бірінен лакпен оқшауланған да болттармен мен роторының (6, орамалары көрсетілмеген) тарттырылып бекітілген.

Статор(17,1-сурет) оны ұстап тұратын және әр-түрлі сыртқы нөсерлерден сақтайтын тұрыққа (1) бекітіледі. Тұрық алюминийдің қоспаларынан, шойыннан не болаттан жасалады. Ротор (17,2. б-сурет) өзектен (1) және орамалардан (17,3-сурет) тұрды. Өзек арнаулы болаттан жасалған парақшалардан (2) бір – бірінен лакпен оқшауланып, қысып жинастырылады. Роторда да ойықтардада (3) жататын және кеңістікте бір – бірімен жасап орналасқан (17,3 а – сурет) үш орама (1) болады. Олар жұлдызша жалғанады да қалған ұштары білікке кигізілген түйіскілік сақиналарға (2) шығарып бекітіледі. Осындай орамасы бар бар роторды ротор деп, ал қозғалтқышты фазалы роторды асинхронды қозғалтқыштар деп атайды.

Түйіскілік сақиналар және оларға тиіп тұратын түкшелер (3) арқылы ротор орамаларына бірізді етіп жүргізіп жіберу реостаты (4) жалғанады. Жіберу реостаты жұлдызша жалғанады және кедергісі реттемелі болады. Жүргізіп жіберу реостаты қозғалтқыштың жүріп кету тогын азайтуға, жіберу моментін көтеруге және кем емес аралықты қозғалтқыштың айналу жылдамдығын реттеуге мүмкіндік береді.

Қысқа тұйықталған роторлы асинхронды қозғалтқыштың роторында әдеттегідей сымнан жасалған орама болмайды. Мұнда (17,3. б-сурет) ораманың қызметін екі жағынан сақинамен (1) тұйықталған жасаушалары алюминий шыбықтары (2) болатын цилиндр атқарады. Мұндай орама ротор өзегінің ойықтарына балқытылған альюминийді құю арқылы алынады.

Ротор (17,1-сурет) білікке (7) отырғызылады да статордың ішіне орналастырылып ішпекті (8) қақпақтар (9) арқылы тұрыққа бекітіледі. Сондықтан ол ішпектер арқылы жеңіл айналып тұрады. Машина салқындату үшін білікке желдеткіш қалақшалар (11) отырғызылады. Желдеткіш қалақшалар (6) қысқа тұйықталған роторда да болады.

Орамаларды жұлдызша немесе үшбұрышша жалғау үшін олардың бастары мен аяқтары анықталған, белгілі болуы керек. Әдетте статор орамаларының бастарын С1, С2, С3 деп, ал оған сәйкесті аяқтарын С4, С5, С6 деп тұйықталған ротор (б) орамаларды белгілеу қабылдаған. Ротор орамалары жұлдызша жалғанады да, ұштары Р1, Р2, Р3 деп белгіленеді. Статор және ротор орамаларының ұштары қысқыштар қалқаншасына (қорапшасына) шығарылады.

Әр қайсысы бір ғана шарғыдан тұратын статор орамалары жұлдызша жалғанып, үш фазалы кернеу көзіне қосылған болсын (17,4. а – сурет).

Орамаларға берілген кернеу үш фазалы симметриялы кернеулер жүйесін құрайтындықтан яғни

орамалардың токтары да симметриялы токтар жүйесін құрайды, яғни

Мұндағы ,,,, - бірінші (С1-С4), екінші (С2-С5) және үшінші (С3-С6) орамалардың кернеуі мен токтары.

Орамалардың токтары фазалары бойынша бір бірінен - қа ығысқан және синусоидал болғандықтан олар қоздыраты магний өрістері де фазалары бойынша - қа ығысқан және синусойдал болады. Орамалар бірнеше тұрғыдан тұрғандықтан ораманың корыткы магнит өрісі шарғылардың магнит өрістерінің біріюкв өсерінен калыптасады. Ал машинанын корыткы магнит индукциясы осы үш ораманын магнит индукцияларышын алгебралык косындысына тең: (17,1)

Бірінші ораманың тогынын бастапқы фазасын нөлге тең деп алғандағы орама токтарының графиктері 17.4.6-суретте келтірілген.

Егер ток оң мәнді болса,онда ол ораманың басынан аяғына қарай бағытталған,ал теріс мәнді болса керісінше аяғынан басына қарай бағытталған деп алса, онда І,0 мезетте бірінші ораманың тогы.Олай болса бірінші орама магнит өрісін тудырмайды, яғни ВА0. Екінші орамада ток теріс мәнді. Ендеше бұл ораманың басында ток оқушыға қарай бағытталған да, ал аяғында сурет жазықтығына перпендикуляр оқушыдан әрі қарай бағытталған. Оң жүрісті бұранда ережесі бойынша ораманың С2 жақтауында магнит өрісінің индукциясы сағат тілі жүрісінің бағытына қарсы, ал С5 жақтауында сағат тілімен бағыттас. Ораманың қорытқы магнит индукциясы орама жазықтығына перпендикуляр болғандықтан нақты сандар өсімен -30 жасап орналасқан,яғни

Үшінші орамада ток оң мәнді, ендеше ток ораманын басынан аяғына карай бағытгалған. Ораманын корыткы магнит индукциясы накты сандар жасап орналаскан, яғни В_п,в = В_п,вехру (j30°) Орамалардын С2 және С 6 жактауларынын магнит өрістері бығыттас (сатат тілінін бағытына карсы), сондыктан олар косылып бір магнит өрісін кұрайды. Ал СЗ пен С5 жактауларында да магнит өрістері бағьттас (сагат тілінін бағытымен бағыттас) болғандыктан косылып бір магнит өрісін түзеді. Тұтас алғанда, машинанын магнит өрісі екі полюсті болып шыкты: солтүстік полюсі N (магнит куш сызыктары одан шығып жатыр) жоғарғы жағында, ал оңтүстік полюсі S (магнит күш сызыктары келіп кіріп жатыр) төменгі жағында. Өрістін корыткы магнит индукциясы

(17,2)

мұндагы В_т В_тв - в_тс- ораманын магнит өрісінің индукциясының амплитудалық мәні (олар өзара тең, ойткені ораматоктарынын амплитудалары өзара тең). Т/4 мезетте. (17.4«б-сурет), «гни бүрчіш oci бойынша токтын фазасынын өзгерісі 90 -ка тен болған кезде бірінші орамада ток оң мо<' j. екінші және үшінші орамадарда теріс мәнді. Бірінші ораманын магнит индукциясы накты сандар өсімен -90, екінші ораманын магнит индукциясы -30°, ал үшінші ораманың магнит индукциясы -150 жасайды. Мұнда C1 С5 және С6 жактауларынын магнит өрістері бағыттас болғандыктан бірін-бірі күшейтіп ортақ магнит өрісін түзеді (магнит күш сызыктары сағат тілінін бағытымен бағыттас). Ал С2, СЗ және С4 жактаулары коздырған магнит өрістері сағат тілінін бағытына қарсы бағытталған ортақ магнит өрістерін құрайды. Тұтас алғанда машинанын магнит өpici екі полюсті: солтүстік полюсі N он жакта горизонталь ось бойында, ал оңтүстік полюсі S горизонталь ось бойында сол жақта.

Машинанык корыткы магнит индукциясы

(17.3)

Бұл өрнек токтын фазасы 90°-ка өзгергенде, яғни уакыт бойынша ширек периодтан кейін,магнит полюстермше потенциалы жоғары орамадан потенциалы төмен орамага карай статор өзегінің бойымен 90°-ка орын ауыстырғанын көрсетеді.

I 3 = Т/2 уакыт өткеннен кейін (17.4,6-сурет), яғни бұрыш бойынша токтын фазасынын (бірінші ораманың) өзгepici 180°-кд тең болған кезде, бірінші орамада ток нөлге тек (магнит өрісін тугызбайды), екінші орамада он мәнді, ал үшінші орамада тepic мәнді Орамалардын С2 және Ci жактаулары күш сызыктары сагат тілімен бағыттас магнит өpiciн тудырады да, СЗ және С5 сағат тіліне карсы бағыттағы магнит өрісін тудырады. Машинаннын магнит өрісінің солтүстік полюсі N төменгі жағында да, ал онтустік полюсі S жоғарғы жағында орналасады. Өрістің корыткы магнит индукциясы

(17.4)

Бұл айтылғандардан және (17,4) өрнегінен /3-772 уакыт өткенде магнит полюстерінің 180° -ка айналғаны көрінеді.

Li = 2Т/3 мезетте (17.4.6- сурет) машинанын магнит өрісінің индукциясы (13.4, д- сурет)

(17,5) ал мезетте (17.4,б-сурет) магнитөpiciнің индукциясы (17.4. е-сурет) (17.6)

(17.5) және (17.6) өрнектepi магнит полюстерінің карастырылып отырған уакыт аралыктарында 90^е -ка айналып отырғанын көрсетеді.

Сонымен, үш фазалы асинхронды козғалткыштың статор орамалары бip - бірімен 120° жасап орналасканда, онда пайда болатын магнит өpici айналып тұрады және екі полюсті машинада период ішінде ол толык бip айналып шығады деп корытындылауға болады. Машинанын магнит өpiciнің айналу ceбe6i орамалардын ста тор бойымен ығысып (бұрыш жасап) орналасуынан және орамаларға берілетін кернеулердің симметриялы үш фазалы кернеулер жуйесінің курайтындығынан деп түсіндіріледі.Үш ораманың синусоидал магнит өpici түзетін машинанын корыткы магнит өpici де синусоидал болады. Ендеше жоғарыда келтipiлгeн екі шартты орындаған кезде статор өзегінде магнит өpici айналып тұруы керек.

Айналмалы магнит өрісінің жылдамдығын синхрондык жылдамдык деп атайды және оны п_е орнімен белгілейді. Жоғарыда карастырған eкi полюстi магнит өрісінің айналу жылдамдығы сан мәні жағынан иган берілген кернеудің жиілігіне тең, өйткені ол период ішінде бip per айналып шығады. Яғни

Немесе

(айн/мнн)

Жалпы алганда, асинхронды машинанын синхрондык жылдамдығы жүп магнит полюстерінің санынан тауелді болады және магнит полюстерінің саны өскен кезде магнит өpісінің айналу жылдамдығы азаяды:

айн/мин (17.7)

мұндағы машинанын жұп магнит полюстерінің саны.

Айиалмалы магнит өрісінің айналу бағытын калай өзгерту үшін статор орамадарындагы токтың бағытын өзгерту керек. Өйткені орамалардағы токтын бағыты өзгерсе, онда олардагы магнит өрісінің де бағыты өзгереді. Ал токтын бағытын ф|/члардын реттігін алмастыру аркылы өзгертуге болады. Егер статор орамаларына берілген кернеулер жүйесінің А-В-С реттігінде айналмалы магнит өpici сағат тілі жүрісіні бағытымен айналып тұpca, А-С-В реттігінде ол сағат тілі бағытына карсы айналатын болады. Сонымен, айналмалы Mai «мт өрісінің айналу бағытын өзгерту ушін кез-келген екі фазанын орнын алмастыру керек.

Бақылау сұрактары

1. Асинхронды козгалтк.ышгыи курылысын айтып беріңіз.

2.Кыска туйыкталган ротор мен фазалы ротордың айырмашылыктары кандай?

3.Статордың магнит өpici кандай жағдайд... айналмалы болалы?

4.Айналмалы магнит өpiciнің айналу жылдамдығы кандай шамалардан тәуелді

болады?

5.Айналмалы магнит өpicнің айналу бағытын калай өзгертуге болады?

Негізгі әдебиет: 1(173-182]; 3[355-357; 387-390]

Косымша әдебиет: 7(401-413]

15 -лекциялык дәріс. Синхронды козғалткыш

1.Синхронды козғалткыштын эрекегпк паркы.

2.Синхронды козғалткышты жүргізіп жіберу.

3.Синхронды козғалткыштың айналдырушы моменті.

Синхронды козғалткыштардың статорлык орамалары жұлдызша немесе үшбұрышқа жалғанады да үш фазалы желіге косылады (21 1.а-сурет).

Статор орамалары бірімен-6ipi 120° жасап орналаскандықтан және оларға берілетін

кернеулер бipiнен-бipi периодтын үштен бipiнe калып отыратындыктан статордын өзегінде айналмалы магнит өpici пайда болады, Ал ротордын орамасы тұракты ток көзіне

Косылатындыктан онда тұракты магнит өpici коздырылады. Ендеше осы екі магнит өpiсінің әсерлесуі және статордың магнит өpiсімен айналып тұратындығы салдарынан роторга айналдырушы момент әсер eтyi керек. Бірак

ротордын магнит полюсіне карсы келетін статордың магнит полюсі тез өзгepiп кететіндіктен, яғни ротордын полюсіне 21.1-сурет. Синхронды козғалтқышының жалғану статордын бірде солтүстік

оңтүстік полюсі (S) карсы келеді де, тартылыс күші тебіліс күшімен алмасып отырады. Осы себепті және инециялығынан ротор айналып үлгермейді, теңселіп орнында қалып қояды.

Егер әуелі роторды айналмалы магнит өрісінін жылдамдығына жакын жылдамдыкпен айналдырып жіберсе (шамамен 0.95пс айн/мин). одан кейін коздыру орамасын қосса, онда статор мен ротордын аттас емес полюстері бірін-бірі тартып, ротор айналмалы магнит өрісінің жылдамдығындай жылдамдыкпен, яғни онымен синхронды айналатын болады. Сондыктан бастапкы айналдырушы момент тудыру үшін синхронды козғалткыштардын роторына асинхронды жіберу орамасы деп аталатын орама салады (21.1,б-сурет). Бұл орама ротор полюсінін полюстік үштамасының үстіңгі жағына орналастырады және кыска тұйыкталған болады. Синхронды козғалтқышты жіберген кезде қоздыру орамасы реостатқа тұйыкталған болуы керек. Өйткені, егер коздыру орамасы ашык калса, онда онын изоляциясына кауіпті үлкен ЭҚК панда болуы мүмкін. Егер коздыру орамасы өзіне ғана қысқа тұйыкталған болса, онда қозғалткыштын айналдырушы моменті азайып кетеді де, ротор синхронды жылдамдыктан аз жылдамдыкта калып коюы мүмкін.

Статор орамаларын желіге косканда онда пайда болатын айналмалы магнит өрісінің әсерінен жіберу орамасында ЭКК пайда болады. Жіберу орамасы кыска тұйыкталғандыктан ЭҚК онда ток тудырады. Айналмалы магнит өрісі мен жіберу орамасынын тогы тудыратын ротордың магнит өрісінің өзара әсерлесуі нәтижесінде роторга айналдырушы момент түсіріледі. Сөйтіп синхронды козғалткышты желіге косканнан кейін ол асинхронды қозғалткыш секілді жұмыс істей бастайды. Синхронды козғалткышты былайша іске косу асинхронды жіберу деп аталады. Әдетге синхронды козғалткышының асинхронды жіберу моменті (0.7... 1,0)М» шамасында болады. Бұдан кейін ротордын жылдамдыгы 0,95iv (пс-айналмалы магнит өрісінің жылдамдығы) шамасына жеткен кезде коздыру орамасын тұракты кернеу кезіне косады. Роторда пайда болатын тұракты магнит өрісінін статордын айналмалы магнит өрісімен әсерлесуі салдарынан ротор айналмалы магнит өрісімен синхронды айналыска келеді. Келтірілген үрдістер төмендегідей логосентпен көрнекіледі:

Синхронды козғалткышты токтатканда оны ауелі желіден ағьтады да, одан кейін коздыру орамасын реостатпен тұйыктайды.

Синхронды козғалткыштың айналу бағытын өзгерту үшін фазалардың реттігін өзгерту керек (асинхронды козғалткыштағы сеюлді). яғни кез-келген екі фазаның орнын ауыстыру керек.

Синхронды козғалткыштарды екпіндглхіш, яғни роторды синхрондык жылдамдыкка жакын жылдамдыкка дейін айналдырып жіберетін козғалткыштар аркылы да іске косуға болады. Бірақ ол әдіс қосалқы машина керек кылатындьна сирек колданылады.

Электромагниттік айналдырушы момент электромагнитах қуатпен белгілі өрнек бойынша байланыскан:

(21.1)

Мұндағы w-ротордың (айналмалы магнит өрісінің)айналу жиілігі.

Егер осы өрнекке электромагниттік қуатын және айналу жиілігінің мәндерін қойса,онда

(21.2)

Егер полюстің магнит ағыны үшін алынған (20.6) өрнегін ескерсе,онда электромагнит айналдырушы момент

(21.3)

Мұндағы тұрақты шама( статор орамасының орам саны)

Бұл өрнек бойынша синхронды қозғалтқыштың айналдырушы моменті желінің кернеуіне,ротор полюсінің магнит ағынына және үйлесімсіздену бұрышының синусына байланысты,ал өзінің максимал мәніне бұрыш 90*-қа тең болғанда жетеді:

(21.4)

Айналдырушы моментгін үйлесімсіздену бұрышынан

Тәуелділігі,, ягнн М = f (Ө) графигі,

сипаттамасы деп аталады (2 1,2-сурет). Графиктен көрініп тұргандай синхронды козғалтқыш Ө ** 0... 90° аралығында орныкты жұмыс істейді, ал кедергі момент одан әрі көбейгенде. ярин Ө > 90 болған жағдайда айналдырушы момент азая бастайды. Олай болса графиктің бұл белігінд» синхронды козғалткыштын жұмысы орныксыз, ягни ол шіхронлылыктан шығып калады.

Жүктеменің шамасы өзгерген сайын айналдырушы моментте өзегеріп отырады. Мысалы, жүктін шамасы өскен кезде кедергі моментте (Mk) өседі. Кедергі моменттің өсуі үйлесімсіздену бұрышынын өсуін туызады, ал бұрыштын 90°-ка дейін өсуі айналдырушы моменттін, өсуіне әкеліп соғады. Ендеше айналдырушы момент өзінің максимал мәніне жеткенше кедергі моментті теңестіретіндей шамаға өзінен-өзі реттеліп отырады.

Бақылау сұрактары

1. Синхронды козгалтқыштын роторына кандай кернеу беріледі?

2.Синхронды козғалткыштың статорына кандай кернеу беріледі?

3.Синхронды козғалткышты асинхронды жүргізіп жіберу деген не?

4.Синхронды козгалткыштын әрекеттік паркын түсіндірініз.

5.Синхронды козғалтқыштын, айналдырушы моменті кандай шамалардан тәуелді?

Негізгі әдебиет: 1(212-214]; 3(423-425; 434-435]

Қосьшша әдебиет: 7(484-486:491-493]

16-лекциялык дәріс.

Дата добавления: 2014-01-04