Синхронды машиналар


Синхронды машиналарда ротордың айналу жылдамдығы статордың айналмалы магнит өрісінің айналу жылдамдығына тең. Осы себептен мұндай машиналар синхронды деп агалған.
Синхронды машиналар үш элпінде жұмыс істей алады: генератор, қозғалтқыш және синхронды карымталауыш ретінде. Сондыктан да синхронды машиналар генератор, козғалтқыш және синхронды карымталауыш түрінде шыгарылып, қолданылады.
Электр энергиясы негізінен синхронды генераторлармен алынады. Олар жылу, гидравликалық, атом, дизельді (іштен жану), жел энер гетикалык, т.б. электр стансаларын да колданылады. Жылу және атом электр стансаларында біріншігәр козғалтқыш бу турбинасы болса, гидравликалык электр стансаларында су турбинасы, дизель электр стансаларында іштен жану қозғалтқыштары, ал жел электр стансаларында желқалактар болып табылады. Генераторларда бастапқы қозғалтқыштардың энергиясы электр энергиясына түрленетіндігінен, олардың қуаты біріншігәр қозғалтқыштың қуатына тікелей байланысты. Осы себепті және қолданылатын материалдардың берікгтігіне байланысты генераторлардың қуаты жылу және атом стансаларында 1200 МВт және одан да коп, гидравликалык стансаларда 800 МВтқа дейін, дизель электр стансаларында мындаган киловатқа дейін, ал жел электр стансаларында 250 кВтқа дейін барады. Аса куатты турбогенераторлар мен гидрогенераторлардың пайдалы әсер коэффициент! оте жоғары 9899%ға дейін, ал куаг коэффициент! 0,80,9 шамасында болады. Турбогенераторлардыц айналу жиілігі 3000 айн/минке дейін, ал гидрогенераторлар негізінен жэй жүрісті болады айналу жиілігі 150 айн/минке дейін.
Бір энергетикалық жүйе, әдетте, бірнеше электр стансаларын бірік тіреді. Мұнда ондаған, тіпті, жүз деген генератор бір желіге жалғанатындьцохан, олардың кернеулері мен жииіктерінің бірдей және өзгер мей қалуы бүлжытпай орындайтын шарт болып есептеледі. Өйткені, егер генераторлардың кернеулері мен жиіліктері бірдей болмаса, онда генераторлардың өздерінің арала рында энергияның ағыны пайда бола ды да, энергияның шығыны көбейеді, ал кейбір генераторлар энергия көзі емес энергия қабылдагыш ретінде жұмыс істеуі мүмкін. Сондықтан генераторлардың кернеуі мен жиілік тері, активті және реактивті қуаттары бір ортадан диспетчерлік ортадан бакыланып және реттеліп отырылады.

Пән: Автоматтандыру, Техника
Жұмыс түрі:  Материал
Көлемі: 17 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 1600 теңге
Таңдаулыға:   




СИНХРОНДЫ МАШИНАЛАР
9.1. Синхронды машиналардың қолданылуы
Синхронды машиналарда ротордың айналу жылдамдығы статордың айналмалы магнит өрісінің айналу жылдамдығына тең. Осы себептен мұндай машиналар синхронды деп агалған.
Синхронды машиналар үш элпінде жұмыс істей алады: генератор, қозғалтқыш және синхронды карымталауыш ретінде. Сондыктан да синхронды машиналар генератор, козғалтқыш және синхронды карымталауыш түрінде шыгарылып, қолданылады.
Электр энергиясы негізінен синхронды генераторлармен алынады. Олар жылу, гидравликалық, атом, дизельді (іштен жану), жел энер гетикалык, т.б. электр стансаларын да колданылады. Жылу және атом электр стансаларында біріншігәр козғалтқыш бу турбинасы болса, гидравликалык электр стансаларында су турбинасы, дизель электр стансаларында іштен жану қозғалтқыштары, ал жел электр стансаларында желқалактар болып табылады. Генераторларда бастапқы қозғалтқыштардың энергиясы электр энергиясына түрленетіндігінен, олардың қуаты біріншігәр қозғалтқыштың қуатына тікелей байланысты. Осы себепті және қолданылатын материалдардың берікгтігіне байланысты генераторлардың қуаты жылу және атом стансаларында 1200 МВт және одан да коп, гидравликалык стансаларда 800 МВтқа дейін, дизель электр стансаларында мындаган киловатқа дейін, ал жел электр стансаларында 250 кВтқа дейін барады. Аса куатты турбогенераторлар мен гидрогенераторлардың пайдалы әсер коэффициент! оте жоғары 9899%ға дейін, ал куаг коэффициент! 0,80,9 шамасында болады. Турбогенераторлардыц айналу жиілігі 3000 айнминке дейін, ал гидрогенераторлар негізінен жэй жүрісті болады айналу жиілігі 150 айнминке дейін.
Бір энергетикалық жүйе, әдетте, бірнеше электр стансаларын бірік тіреді. Мұнда ондаған, тіпті, жүз деген генератор бір желіге жалғанатындьцохан, олардың кернеулері мен жииіктерінің бірдей және өзгер мей қалуы бүлжытпай орындайтын шарт болып есептеледі. Өйткені, егер генераторлардың кернеулері мен жиіліктері бірдей болмаса, онда генераторлардың өздерінің арала рында энергияның ағыны пайда бола ды да, энергияның шығыны көбейеді, ал кейбір генераторлар энергия көзі емес энергия қабылдагыш ретінде жұмыс істеуі мүмкін. Сондықтан генераторлардың кернеуі мен жиілік тері, активті және реактивті қуаттары бір ортадан диспетчерлік ортадан бакыланып және реттеліп отырылады.
Синхронды қозғалтқыштардың айналу жиілігі тұрақты болатындық тан, олар жиіліктің өзгерісіне қатты талап койылатын жерлерде қолда нылады. Мысалы, сығымдау тұ рыкгарында, кеніпггерде, өндірістік тоңазытқыштарда, т.б. өте қуапы машиналарда олардың жетегі ретінде пайдаланылады. Синхронды қозғалткыштардың қуаты ондаған мегаваттқа дейін де, ал кернеулері 10 кВқа дейін. Қуаты бірнеше гана ватт, ал кернеулері бірнеше вольт синхронды қозғалтқыштар электрлік сағаттарда, өзі жазатын аспаптарда, кинотехникада, автоматтық басқару жүйелерінде қолданылады.
Синхронды машиналарға тән бір ерекшелік қоздыру тогын өзгер ту аркылы олардың желіге бере тін реактивті куатын реттеуге бо лаггындығы. Бұл жағдай синхронды қозгалтқыштарды асинхронды қоз ғалтқыштардың жұмысы үшін ке ректі реактивті қуаттың көзі ретінде пайдалануға болатындығын көрсетеді. Осы мақсатта қолданылатын синхронды қозғалтқыштарды син хронды қарымталауыштар (компен саторлар) деп атайды.
9.2. Синхронды
машиналардың құрылысы
Синхронды машиналардың статорының асинхронды машиналардың статорынан ешқандай айырмашы лығы болмайды. Статор арнаулы электротехникалық болаттан жа салған цилиндр тәрізді өзектен (1) және оның ішкі шеңберінің бойын дағы ойықтарда өзара 120°пен орналастырылатын үш орамадан (2) тұрады (9.1сурет). Генера торларда статор орамаларына электр қабылдағыштарды жалғаса, қозғалтқыштарда оларды кернеу көзіне қосады. Статор өзегі қалыңдыгы 0,3 0,5 мм парақшалардан жинастырыла ды. Олар құйынды токтардың салда рынан туатын энергияның шығынын азайту мақсатында бірбірінен лак пен оқшауланады.
Синхронды машиналарда ротор машинаның негізгі магнит өрісін тудырады. Ротордың конструкция сына қарай олар полюстері көрініп тұратын айқын полюсті (9.1, асурет)
мандаты р статордың жұп магнит пахюстерінің саны;
п магнит өрісінің статор орама ларын қиып ету жылдамдығы, яғни ротордың айналу жылдамдығы.
Егер жиіліктіц мәнін алдыңгы өр некке койса, онда ЭҚК

мұндағы СЕ -- 0,074 ир теракты шама.
Бул теңдікген статор орамасында пайда болатын ЭҚКтің шамасының ротордың айналу жылдамдығынан және оның магнит агынынан тәуелді екендігі көрінеді.
Синхронды генератордың әрекет тік паркының логосенті

бойынша айналысқа келтірілетін ротор орамасына Ю. s берілген тұрақты кернеу U онда ток тудырады. Ай налып тұрған ораманың тогы ротор өзегінде айналып тұратын (рогордың айналуына байланысты, ротор ай налмаса, магнит өрісі де айналмай ды) магнит өрісін Фр [Q қоздырады. Айналып тұрған ротордың магнит өрісі электромагниттік индукция заңы (ЭМИЗ) бойынша өзара 120° жасап орналасқан статор орамасында ^Д3*120°] үш фазалы ЭҚК 3~Е[3* 120°] тудырады.
9.4. Синхронды генератордың электромагниттік күйі
Генератор жүктелген кезде статор орамаларымен ток жүреді. Бұл токтар бірбірінен периодтың үштен біріне қалып отыратындықтан және орамалар 120° бұрыш жасап орнала сатындықтан, статор өзегінде ай налмалы магнит өрісін тудырады. Айналмалы магнит өрісінің айналу жиілігі ротордың айналу жиілігіне тең. Сондықтан статор мен ротордың магнит өрістері өзара қозғалмайды деп есептеуге болады.
Жүктемелі генератордың қорыткы магнит өрісі ротор мен статордың
магнит өрістерінің бірлескен (қабат тасқан) әсерінен қалыптасады:

мұндағы Фр, Фсротор мен статордың магнит ағындары.
Сондықтан статор орамаларының ЭҚКі

мұндағы Фт генератордың қорыткы магнит ағынының амплитудасы.

93сурет. Активті (а), индуктивті (б) жэие сыйымдылықты (в) жүктемелі синхронды маіиинаның магнит өрістері
Статордың магнит өрісінің ма пшнаның негізгі магнит өрісіне (ротордың магнит өрісіне) әсерін статордыц реакциясы деп атайды. Статордьщ магнит өрісінің бағыты жүктеменің сипатына байланысты бо лады, ал ол активті, активтіиндуктив ті немесе активтісыйымдылықты болуы мүмкін. Жүктеме активті бол са, онда орамадағы токтың фазасы ЭҚКтің фазасымен сәйкес келеді (9.3, асурет). Суретген көрініп тур ғандай, активті жүктемеде статордьщ магнит өрісі ротордың магнит өрісін полюстің бір ұшында маг нитсіздендірсе (әлсіретсе), ал екін ші ұшында магниттендіреді (кушей теш). Сондықтан қорытқы магнит өрісінің пішіні өзгергенмен, шамасы өзгермейді.
Индуктивті жүктемеде ток ЭҚК тен 90°ка калып отыратындықтан, токтьгң максимал мәні ораманың алғашқы орнынан 90°қа ығысқан орамада байқалады (9.3, бсурет). Мұнда статордың магнит өрісі ро тордың магнит өрісіне қарамақарсы багытталатындықтан оны магнитсіз дендіреді, яғни магнит өрісін әлсі ретеді.
Сыйымдылықты жүктемеде ток ЭҚКтен 90°қа озып отыратындық тан, тоістың максимал мәні ораманың алгашқы орнынан 90°қа ыгысқан орамада байқалады (9.3, всурет). Мұнда статордың магнит өрісі ротордың магнит өрісімен багыттас болғандықтан, машинаның магнит өрісі күшейеді.
Жалпы алғанда, статордың ЭҚКі

мұндағы Е0 және Ес статор орама сында ротордың магнит өрісі мен статордың айналмалы магнит өрісі тудырған ЭҚКтер.

а) б) в)
9.4сурет. Активті (а), индуктивті (б) және сыйыидылықты (в) жүктемелі синхронды генератордың вектордық диаграмма!ары
Әр түрлі жүктемелі генератордағы магнит ағынының, ЭҚКтің және токтың векторлық диаграммалары 9.4суретте келтірілген.
Активті жүктемеде (ф = 0) негіз гі магнит ағыны Фр тудырған ЭҚК Е0 одан 90°қа қалып отырады (9.4, асурет). Ток (7) ЭҚКпен (Е^) және статордың айналмалы магнит ағынымен (Фс осы ток қоздырған) бағыттас та, ал айналмалы магнит өрісі тудырған ЭҚКтен (Ес) 90°қа озып отырады.
Индуктивті жүктемеде (ф[]0) статордың магнит өрісі Фс негізгі магнит өрісіне (Фр) қарамақарсы, ал айналмалы магнит өрісі тудыратын ЭҚК Ес одан 90°қа қалып отырады (9.4, бсурет). Сондықтан машинаның магнит өрісі Ф әлсірейді, ал ол ЭҚК тің (Е) азаюына әкеліп соғады.
Сыйымдьшыкты жүктемеде (ср0) статордың магнит өрісі Фс ротор дын магнит өрісімен (Ф ) бағыттас болғандықтан машинаның қорытқы магнит өрісі Ф күшейеді, осы себепті қорытқы ЭҚК Е артады (9.4, всурет).
Сонымен, егер жүктеме индуктивті болса, статордың ЭҚКі азаяды да, ал жүктеме сыйымдылықты болса, ЭҚК көбейеді.
Әдетте, жүктеме активті индуктивті болып келетіндіктен, жүктелген генератордың фазасының электрлік күйі жоғарыда 9.4, бсуретте қарастырылған электрлік күйінен өзгеше болады. Өйткені, ораманың тогы оның активті (R) және реактивті (Хс) кедергілерінде кернеудің түсуін тудырады, яғни

Трансформатордағы сияқты электр машиналарында да магнит ағыны толықтай өзекпен тұйықталады деу ге болмайды. Магнит ағынының бір бөлігі ауа арқылы өтетіндіктен (ша шыранды магнит агыны) шашыранды

9.5сурет. Синхронды генератордың бір фазасының орынбасаріық сұлбасы (а) мен векторлық диаграммасы (б)

индуктивтік пайда болады және осы шашыранды индуктивтік кедергіде Хш кернеудің түсуі орын алады, яғни

Осы айтылғандарды ескере оты рып, статордың орынбасарлық сұлба сын түзуге (9.5, асурет) және оның электрлік күйінің теңдеуін жазуға болады.
Статор орамасының орынбасар лық сұлбасында Кирхгофтың екінші заңы бойынша

немесе

Міне, осы теңцік синхронды генератор фазасының электрлік күйінің теңдеуі деп аталады. Бұдан жүктеме артқан сайын генератор орамасының кернеуі азаятындығы көрінеді.
Егер шашыранды магнит ағынын Фш ескерсе, онда (9.4) теңдіктегі ма шинаның қорытқы магнит ағыны:

Бұл теңдік синхронды генератор дың магниттік күйінің теңдеуі деп аталады. Әдетте, шашыранды магнит ағыны аз болатындықтан оны ескермей, генератордың магниттік күйінің теңдеуі ретінде (9.4) теңдігі алынады.
Синхронды генератордың вектор лык диаграммасы (9.5, бсурет) оның бір фазаеы үшін (9.4) және (9.8) тен деулері бойынша түрғызылған.
Векторлық диаграмманы түрғызу логосенті темендегідей:

Векторлық диаграмманы тұрғыз ғанда қазық вектор ретінде токтың () векторын алған дұрыс. Одан кейін оған ф бұрыш жасата кернеудің (U), 0°пен активті және 90°пен реактивті кернеулердің векторларын тұргызып, осы үш кернеудің қосындысы ретінде ЭҚКтің Е0 векторы тұрғызылады. Ротордың магнит ағыны Фр ЭҚКтен (EJ 90°қа озып отырса, статордың магнит ағынының (Фс) фазасы оны ту дыратын токтың (7) фазасымен сэйкес келеді. Қорытқы магнит агынының (Ф) векторы осы екі вектордың қо сындысы ретінде тұрғызылады.
9.5. Синхронды генератордың электромагниттік қуаты.
Генератордың активті және реактивті қуатын реттеу
Егер қуатгың статордағы шығы нын оның аздығы себепті ескермесе, яғни R = 0 деп алса, онда 9.5, бсурет тегі векторлық диаграммада АВ = XI және генератордың электромагниттік
қуатын оның активті қуатына тең деп алуға болады:

ABC үшбұрышынан

ал АОС үшбұрышы бойынша

Ендеше, генератордыңэлектромагниттік қуаты

Бұл өрнек генератордың электромагнитны қуатының кернеуден, ЭҚК тен, статор орамасының индуктивтік кедергісінен және кернеу мен ЭҚК тің фазалар айырымының синусынан тәуелділігін көрсетеді.
Ө бұрышы ротордың магнит ағыны мен статордың қорытқы магнит ағы нының арасындағы бұрыш екенін ескерсе, кернеу мен ЭҚК түракгы болған жағдайда электромагнитгік қуатты өзгерту үшін ротордың маши наның қорытқы магнит ағынына қара гандағы орнын өзгерту керек, ягни
Синхронды қозғалтқыштың әрекеттік парқы. Синхронды қозғалтқышты жүргізіп жіберу
Синхронды қозғалтқыштардың стагорлық орамалары жұлдызша немесе үшбүрышша жалғанады да, үш фазалы желіге қосылады (9.8, асурет).
Статор орамалары біріменбірі 120° жасап орналасқандыкган және оларға берілетін кернеулер бірінен бірі периодтың үштен біріне қалып отыратындықтан, статордың өзегінде айналмалы магнит өрісі пайда бо лады (8.3такырып). Ал ротордың орамасы тұрақты ток көзіне қосылатындыкган, онда тұрақты магнит өрісі қоздырылады. Ендеше, осы екі магнит өрісінің әсерлесуі және статордың магнит өрісінің айналып

98сурег. Синхронды қозгалтқыиітың жалгану сұлбасы (а) мен магнит navocmepi (б): 1 статор; 2 -- айнагмаш магнит өрісінің полюсі; 3 ротор полюсінің ұштамасы; 4 -- асинхронды жіберу орамасы; 5 қоздыру орамасы; 6 ротордың полюсу

тұратындығы салдарынан роторға айналдырушы момент әсер етуі керек. Бірақ, ротордың магнит полюсіне қарсы келетін статордың магнит полюсі тез өзгеріп кететіндіктен, яғни ротордың полюсіне статордың бірде солтүстік полюсі (iV), бірде оңтүстік полюсі (5) қарсы келеді де, тартылыс күші тебіліс күшімен ал масып отырады. Осы себепті және инерциялылығынан ротор айналып үлгермейді, теңселіп, орнында қалып қояды.
Егер әуелі роторды айналмалы магнит өрісінің жылдамдығына жақын жылдамдықпен айналдырып жіберсе (шамамен 0,95пс айнмин), одан кейін қоздыру орамасын қосса, онда статор мен ротордың аттас емес полюстері бірінбірі тартып, ротор айналмалы магнит өрісінің жылдамдығындай жылдамдықпен, яғни онымен синхронды айналатын болады. Сондықтан бастапқы ай ыалдырушы моментті тудыру үшін синхронды қозғалтқы штарды ң рото рына ... жалғасы
Ұқсас жұмыстар
Синхронды машиналар туралы
Синхронды электр машиналар
Синхронды триггерлер
Электрлі машиналар
Синхронды сандық желілер
Синхронды машиналардың құрылысы
Синхронды машинасын қолдану аймағы
Жүктелінген синхронды генератор жұмысы
Салқындатқыш машиналар
Бақша шаруашылығында қолданылатын машиналар
Пәндер
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь