Синхронды машиналар

Электромагниттік момент

Асинхронды қозғалтқыштың жұмыстық сипаттамалары

Механикалық сипаттамасы

Мж - жұмыстық момент; Мн - номинальдық момент; Мжб – жүргізіп жіберу (пусковой) моменті; Мк – шектік (критический) момент

Синхронды машиналар электр машиналардың көпшілігі сияқты қозғалтқыш режимде де, генераторлық режимде де жұмыс жасай алады. Бірақ өндірісте олар генератор ретінде кеңінен қолданылады. Барлық электр станцияларда электр энергиясын өндіруші негізгі қондырғы ретінде саналады.

Олар қозғалтқыш ретінде айналу жиілігінің тұрақты болуы қажет өндірісте қолданады (мысалы, газ және мұнай айдаушы станциялардағы компрессорлардың және насостардың жетегінде, металургиялық заводтарда, құрылыс өндірісінде).

Олардың статоры асинхронды машиналардың статоры сияқты корпустан, өзекшеден және орамадан тұрады. Өзекшенің ойықтарына кеңістікте бірі-бірінен 120° ығысқан үш ораманың өткізгіштері орналасады.

Синхронды машиналардың роторында қоздыру орамасы орналасады, олардың ұштары қозғалмалы сақиналар және қозғалмайтын щеткалар арқылы тұрақты ток көзіне қосылады.

Ротор екі түрлі болады: а) анық полюсті; б) анық емес полюсті

Анық полюсті ротор (а) цилиндрлік болат өзекшеден, оған бекітілген магниттік полюстардан және қоздыру орамасынан тұрады. Мұндай ротор ақырын қозғалатын (1000 айн/мин дейін) машиналарда қолданылады

Анық емес полюсті ротор (б) бітеу цилиндр болаттан жасалады. Цилиндрде ойықтар жасалып, оларға қоздыру орамасын орналастырады. Цилиндрдің 1/3 ойықтар болмайды, бұл бөлік полюстің өзекшесі ретінде саналады.

Синхронды машиналардың жұмыс істеу принципі

Ротордың қоздыру орамасына тұрақты ток бергенде N0 және S0 полюстері бар тұрақты магнит өрісі пайда болады.

Моменті тең жетектеуші қозғалтқыш (ЖҚ) арқылы роторды жиілікпен айналдырған кезде онымен қоса магнит өрісі де айналады. Бұл айналмалы магнит өрісі кезекпен статордың фазалық орамдарының өткізгіштерін қиып өткен кезде электромагниттік индукция заңы бойынша олардың бойында айнымалы Э.Қ.К.-тері () пайда болады. Ауалық саңылауда магниттік индукция синусоидалы заңдылықпен () өзгеретіндіктен және әр орамада w орам болғандықтан Э.Қ.К. –тің өрнегі

k-орамдық коэффициент; - пайда Э.Қ.К. –тің жиілігі; р – ротордың жұп полюстері саны; - магнит ағынының амплитудалық мәні

Фазалық орамалар статордың шеңберінің бойында бірі бірінен 120° бұрышпен ығысып орналасқандықтан, оларда пайда болған Э.Қ.К.-тер де бірі бірінен фаза бойынша 120° ығысады:

Сонымен, синхронды генератордың бос жүріс режимі кезінде негізгі магнит ағыны ротордың орамасы тудырады, Ф = Ф0.

Статордың фазалық орамаларын сыртқы жүктемемен Zn қоссақ, онда олардың бойымен токтар жүреді. Олар өз кезегінде статордың айналмалы магнит өрісін (ағынын Фя) тудырады. Бұл өрістің полюстері (N-S) ротордың магнит өрісінің полюстерінен (Nо –Sо) сәйкессіздік бұрышына θ кеш қалады.

Статор мен ротордың әр аттас полюстерінің өзара әрекеттесуі нәтижесінде роторға оның айналу бағытына қарсы бағытталған тежегіш момент () әсер етеді.

Тұрақталған режим кезінде

Ал генераторды жүктемеге қосқан кезде пайда болған статордың магнит өрісі мен ротордың магнит өрісінің өзара әрекеттесуін якорьдың реакциясы деп атайды. Ол жүктеменің сипатына қатты тәуелді. Жүктеме активті болғанда Ф0 90° бұрышқа Фя- дан озады

Қорытынды магнит ағынының Фрез бағыты ротордың n0 қарсы

Таза индуктивтілік жүктеме болғанда Фя бағыты Ф0 бағытына қарама-қарсы, демек, Фрез = Ф0 - Фя

Жүктеме сыйымдылықты сипатта болғанда Фя бағыты Ф0 бағытымен бағыттас, демек, Фрез = Ф0 + Фя

Якорьдың реакциясының зиянды әсерін (статордың орамаларының Э.Қ.К.-терінің мәніне әсері) азайту үшін ауалық саңылауды кеңейту арқылы статордың магнит ағынын азайтады.

Қозғалтқыштық режим

Электр желісімен параллель жұмыс істеп тұрған СГ-ды қозғалтқыштық режимге көшіру үшін ЖҚ-тың моментін азайтады. θ = 0 болғанда аралық режим орын алады. Егер ЖҚ тоқтатып, валды жүктесек, онда ротор айналмалы магнит өрісінен θ бұрышқа кеш қалады (θ<0). Активті қуат таңбасын өзгертеді, ал эл.маг. момент айналдырушы момент болады. Бұл жағдайда статордың магнит өрісі роторды жетектейді. Тежегіш момент көбейгенде бұрыш θ көбейеді, бірақ ротордың айналу жиілігі тұрақты болады, өзгермейді.

Синхронды машинаны генераторлық режимнен қозғалтқыштық режимге көшірудің мұндай жолы практикада қолданбайды.

Реалды жағдайда статордың орамалары үш фазалы желіге, ал ротордың қоздырушы орамасын тұрақты ток көзіне қосылса да ротор айналмайды. Өйткені қозғалмай тұрған ротордың инерциясы әсерінен оның магнит полюстері статордың магнит өрісіне ілесе алмайды. Сондықтан асинхронды жүргізіп жіберу қолданылады. Бұл үшін роторға орналасқан “ақтиіндік дөңгелек” тәрізді арнаулы жүргізіп жіберу орамасы қолданылады. Бірінші этапта қоздыру орамасы кедергіге қосылған кезде жүргізіп жіберу орамасы әсерінен қозғалтқыш асинхронды қозғалтқыш тәрізді үдей қозғалады да, синхронды жиіліктің 95% жетеді. Сол кезде, екінші этапта, қоздыру орамасы тұрақты ток көзіне қосылады, одан әрі айналу жиілігі синхронды жиілікке жетеді.

Синхронды генератордың сипаттамалары

Бос жүріс сипаттамасы

Сыртқы сипаттамасы

Реттеу сипаттамасы

Дата добавления: 2014-01-05