Тоқ машиналары мен құрылғылары

Жоспар
Кіріспе

1. Тұрақты ток машинасының құрылысы мен жұмыс жасау принципі
2. Тұрақты ток қозғалтқышын тиристорлы басқару. Механикалық сипаттамалары
3. Асинхронды машиналар. Құрылысы және жұмыс жасау принципі
4. Синхронды қозғалтқышты асинхронды іске қосу
5. Синхронды генератор . құрылысы мен жұмыс жасау принципі.
6. Синхронды машиналардағы якорь реакциясы
7. Синхронды генераторлардың негізгі сипаттамалары
8. Синхронды қозғалтқыштың құрылысы мен жұмыс жасау принципі.
9. Синхронды қозғалтқыштар және олардың жұмыстық сипаттамалары
10. Синхронды қозғалтқыштың жұмыстық сипаттамалары
11. Синхронды қозғалтқыштың электромагнитті қуаты мен айналдыру моменті
12. Автотрансформаторы
13. Тұрақты токты тізбектей қоздырылатын қозғалтқыштардың негізгі сипаттамалары және қолданылуы.
14. Тұрақты ток тахогенераторлары, шығыс сипаттамасы және тх.ң қателігі.
15. Келтірілген трансформатордың ауыстыру схемасы, теңдіктері
16. Трансформатордың векторлық диаграммасы мен ауыстыру схемасы
17. Тұрақты ток қозғалтқыштарын қоздыру тәсілдері
18. Параллель қоздырылатын тұрақты ток қозғалтқышы. Механикалық және жұмыстық сипаттамалары

Тұрақты ток -генераторлары мен қозғалтқыштары – қазіргі кезде де кеңінен қолданылады. Олар негізгі екі бөлік қозғалмайтын полюстер мен айналатын якорьдан құралады 1- суретте төрт полюсті машинаның қимасы және оның негізгі бөліктерінің атаулары келтірілген. Машинаның қозғалмайтын бөлігі индуктор ойықшаларына сәйкесінше қоздырғыш және теңгергіш орамдар орналасатын негізгі және қосымша порлюстерден және олар бекітілген станинадан құралады. Индуктродың негізгі қызметі машинада негізгі магнит ағынын туғызу. Қосымша полюстер негізгі полюстер арасына орналасады және қуаты 1000 Вт жоғары машиналарда қарастырылады, олардың негізгі қызметі коммутацияны жақсарту.
Машинаның қозғалатын бөлігі якорь мен коллектордан құралады. Якорь қозғалысқа келгенн кезде ол магниттенетін болғандықтан құйынды ток пен гистерезис шығындарын азайту мақсатымен қалыңдығы 0,35-05 мм электротехникалық болат табақшалардан жиналады (1.2, б - сурет). Якорь ойықшаларында коллектор пластиналарына бір ұштары жалғанған орамдар орналасады.
Коллектор цилиндр пішінінде жиналған бір-бірінен оқшауланған мыс пластиналардан құралады (1.2, а - сурет).
Коллекторға якорь орамдарын сыртқы тізбекпен байланыстырып тұратын щеткалар жанасып тұрады.
ТТМ екі жолмен электромагниттік немесе магниттік жолмен қоздырылуы мүмкін. Электромагниттік жолмен қоздырылатын машиналарда негізгі магнит ағыны қоздырғыш орамдарға берілетін тұрақты ток әсерінен пайда болса, магниттік жолмен қоздыру кезінде негізгі магнит ағыны тұрақты магниттер арқылы пайда болады.
Қоздырылу әдiсiне байланысты электормагниттік жолмен қоздырылатын ТТМ байланыссыз және өздiгiнен қоздырылатын машиналар болып екiге бөлiнедi.
Бiрiншi жағдайда қоздырғыш орамдарға бөлек тұрақты ток көзінен қоздырғыш ток берілсе, екінші жағдайда қоздырғыш орам сол машинаның якорь тізбегінен қоректенедi.
Қоздырғыш орамдардың якорь орамдарымен байланысу жолына байланысты өздігінен қоздырылатын машиналар параллель, тізбектей және аралас қоздырылатын болып бөлінеді.
Генераторлық режим кезінде электромагнитті жолмен қоздырылатын тұрақты ток машинасының якорын бірінші ретті қозғалтқыш арқылы n - жылдамдықпен айналдыратын болсақ, машинаның негізгі полюстерінің қалдық магнит ағыны әсерінен якорь орамдарына электр қозғағыш күші еніп, якорь орамдарымен ток өтеді, ал қоздырғыш орамдар якорь орамдарымен электрлік жолмен байланысып тұрғандықтан олардың бойында да ток пайда болады да негізгі полюстердің магнит ағынының шамасы күшейеді сәйкесінше якорь орамдарына енгізілген ЭҚК шамасы жоғарылайды. Егер якорь орамдарына жүктеме электр қабылдағышы жалғанған болса, онда якорь орамдарына енгізілген ЭҚК әсерінен жүктемеге тұрақты ток беріледі. Негізінде якорь орамдарындағы ток айнымалы болып табылады, бірақ жүктемеге берілетін ток коллекторлы пластиналар көмегімен түзетіліп беріледі.
Қуатты жартылайөткізгішті техниканың дамуы айнымалы кернеуді реттелетін тұрақты кернеуге түрлендіретін басқарылатын статикалы түзеткіштердің кеңінен қоланылуына ықпал етті. Басқарылатын түзеткіштер тұрақты ток қозғалтқышының айналу жиілігін кең аралықта реттеуге мүмкіндік береді.

Пән: Автоматтандыру, Техника
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 27 бет
Таңдаулыға:

1.2 Тұрақты ток машинасының құрылысы мен жұмыс жасау принципі
Тұрақты ток -генераторлары мен қозғалтқыштары – қазіргі кезде де
кеңінен қолданылады. Олар негізгі екі бөлік қозғалмайтын полюстер мен
айналатын якорьдан құралады 1- суретте төрт полюсті машинаның қимасы және
оның негізгі бөліктерінің атаулары келтірілген. Машинаның қозғалмайтын
бөлігі индуктор ойықшаларына сәйкесінше қоздырғыш және теңгергіш орамдар
орналасатын негізгі және қосымша порлюстерден және олар бекітілген
станинадан құралады. Индуктродың негізгі қызметі машинада негізгі магнит
ағынын туғызу. Қосымша полюстер негізгі полюстер арасына орналасады және
қуаты 1000 Вт жоғары машиналарда қарастырылады, олардың негізгі қызметі
коммутацияны жақсарту.

1.1-Сурет- Тұрақты ток машинасының негізгі бөліктері

Машинаның қозғалатын бөлігі якорь мен коллектордан құралады. Якорь
қозғалысқа келгенн кезде ол магниттенетін болғандықтан құйынды ток пен
гистерезис шығындарын азайту мақсатымен қалыңдығы 0,35-05 мм
электротехникалық болат табақшалардан жиналады (1.2, б - сурет). Якорь
ойықшаларында коллектор пластиналарына бір ұштары жалғанған орамдар
орналасады.
Коллектор цилиндр пішінінде жиналған бір-бірінен оқшауланған мыс
пластиналардан құралады (1.2, а - сурет).
Коллекторға якорь орамдарын сыртқы тізбекпен байланыстырып тұратын
щеткалар жанасып тұрады.

1.2 – Сурет-Тұрақты ток машинасының коллекторы (а) мен якорь табақшасы (б)
Тұраты ток машинасының құрылысының кескіні 13-суретте көрсетілген.

1.3 – Сурет-Тұрақты ток машинасының құрылысы
ТТМ екі жолмен электромагниттік немесе магниттік жолмен қоздырылуы
мүмкін. Электромагниттік жолмен қоздырылатын машиналарда негізгі магнит
ағыны қоздырғыш орамдарға берілетін тұрақты ток әсерінен пайда болса,
магниттік жолмен қоздыру кезінде негізгі магнит ағыны тұрақты магниттер
арқылы пайда болады.
Қоздырылу әдiсiне байланысты электормагниттік жолмен қоздырылатын ТТМ
байланыссыз және өздiгiнен қоздырылатын машиналар болып екiге бөлiнедi.
Бiрiншi жағдайда қоздырғыш орамдарға бөлек тұрақты ток көзінен
қоздырғыш ток берілсе, екінші жағдайда қоздырғыш орам сол машинаның якорь
тізбегінен қоректенедi.
Қоздырғыш орамдардың якорь орамдарымен байланысу жолына байланысты
өздігінен қоздырылатын машиналар параллель, тізбектей және аралас
қоздырылатын болып бөлінеді.
Генераторлық режим кезінде электромагнитті жолмен қоздырылатын тұрақты
ток машинасының якорын бірінші ретті қозғалтқыш арқылы n - жылдамдықпен
айналдыратын болсақ, машинаның негізгі полюстерінің қалдық магнит ағыны
әсерінен якорь орамдарына электр қозғағыш күші еніп, якорь орамдарымен ток
өтеді, ал қоздырғыш орамдар якорь орамдарымен электрлік жолмен байланысып
тұрғандықтан олардың бойында да ток пайда болады да негізгі полюстердің
магнит ағынының шамасы күшейеді сәйкесінше якорь орамдарына енгізілген ЭҚК
шамасы жоғарылайды. Егер якорь орамдарына жүктеме (электр қабылдағышы(
жалғанған болса, онда якорь орамдарына енгізілген ЭҚК әсерінен жүктемеге
тұрақты ток беріледі. Негізінде якорь орамдарындағы ток айнымалы болып
табылады, бірақ жүктемеге берілетін ток коллекторлы пластиналар көмегімен
түзетіліп беріледі.

Тұрақты ток қозғалтқышын тиристорлы басқару. Механикалық сипаттамалары
Қуатты жартылайөткізгішті техниканың дамуы айнымалы кернеуді
реттелетін тұрақты кернеуге түрлендіретін басқарылатын статикалы
түзеткіштердің кеңінен қоланылуына ықпал етті. Басқарылатын түзеткіштер
тұрақты ток қозғалтқышының айналу жиілігін кең аралықта реттеуге мүмкіндік
береді.
Айнамалы кернеудің тұрақтыға түрлену процессін үшфазалы көпір
схемасымен жасалған басқарылатын түзеткіш мысалымен қарастырайқ.
Тиристорларды ашатын басқарушы импульстер тізбегімен 600 ығысып
беріледі, яғни m = 6 және , тиристорлары фазалық кернеудің оң
жартыпериодында, ал және - тиристорлары теріс жарты периодында
беріледі.
Әрбір тиристордың өткізгіштік интервалы 120° болғандықтан, әрбір
уақытта екі тиристор ашық болып табылады және якордағы кернеу
трансформатордың екіншіретті екі орамдарындағы фазалық кернеулердің айрымы
арқылы анықталады, яғни сызықты кернеу арқылы. Жүктемедегі кернеудің орташа
мәні (5.9) теңдікке сәйкес:
(6.1)
мұндағы - трансформатордың екінші ретті ормадарындағы сызықты
кернеудің әсерлік мәні.
(5.4) орнына кернеу шамасын қойып және (5.6) теңдіктегі
басқарылатын түзеткіш схемасынан тәуелділігін қойып жүйенің механикалық
сипаттамасының өрнегін аламыз:

(6.2)
- қосымша кедергісі дросселдің активті кедергісінен және
түзеткіштің активті кедергісінің балама мәнінен құралады.

6.1 –Сурет – Үшфазалы басқарылатын түзеткіштің
схемасы

Түзеткіштің активті кедергісінің балама (эквивалент) мәні:

(6.3)
мұндағы — ток көзі жиілігі, Гц; , — түзеткіштің фазалық
орамының активті және индуктивті кедергісі.
Басқарылатын түзеткіш- қозғалтқыш жүйесінің механикалық сипаттамасы
түзу сызықты және жұмсақ болып келеді. 6.2- суретте (6.2) теңдеуі арқылы
тұрғызылған түзулер ордината осін идеалды бос жүріс нүктелеріне сәйкес
қиып өтеді.
Негізінде бос жүріс нүктесі мәнінен айырмашылығы болады, себебі
(6.2) теңдік үздіксіз ток режиміндегі түзеткіштер үшін жазылған. Жүктеме
моменті төмендегенде бұрыштық жылдамдық жоғарлайды, сәйкесінше
қозғалтқыштың қарсы ЭҚК жоғарлайды, ал ток бұл кезде төмендейтін
болғандықтан үзілмелі ток режимі орын алады. 6.2-суретте шынайы
сипаттаманың учаскелері штрихталған сызықтар арқылы көрсетілген.
Вентилдердің бір жақты өткізгіштігікенеуінің полярлылығын өзгерту
арқылы қозғалтқышты реверстеуге мүмкіндік бермейді, реверс жасау үшін
қоздыру орамдарындағы немесе якорь орамдарындағы кернеудің бағытын
ауыстырып қосқыш арқылы өзгерту керек.
Бірінші әдістің кемшілігі қоздыру орамдарының уақыт тұрақтылығының
үлкендігіне байланысты реверстеу уақытының ұзақтығы. Екінші әдістің
кемшілігі якорь тізбегіндегі ток коммутациясы.

6.2 –Сурет – БТ-Қ жүйесінің механикалық
сипаттамалары

Жоғары жылдамдықты және сенімді ревестелінуді қажет ететін
электржетектері үшін реверсивті басқарылатын түзеткіштер қолданылады. (6.3
- сурет). Жүйе рекуперативті тежеу режимінде жұмыс жасаған кезде
түзеткіштердің бірі инверторлық режимде жұмыс жасаса, екіншісі түзету
режимінде жұмыс жасайды бұл кезде (6.4) шарт орындалуы қажет.
Түзеткіштердің бірге жұмыс жасауы кезінде (6.4)шарттың орындалуынан
басқа түзеткіштер арасында пайда болатын теңгергіш токтарды да шектеу
қажет. Бұл үшін түзетілген ток тізбегіне теңгергіш дроссельдер L1 және L2
жалғанады.
Реверсивті жүйедегі түзеткіштерді басқарудың екі әдісі бар: бірге және
жеке. Бірге басқару әдісі кезінде:

(6.4)
болғанда , теңдігі орындалуы керек.

6.3 – Сурет – Реверсивті БТ-Қ жүйесінің схемасы
Реттеу және механикалық сипаттамалары 6.4, а және б –суреттерде көрсетілген.
Бірге басқарудың кемшілігі теңгергіш токтардың болуы және оларды шектеу үшін
дроссельдің қажеттілігі.
Теңгергіш токтарды толығымен жою үшін жеке басқару, яғни басқарушы импульстер
тек жұмыс жасап тұрған түзеткішке берілетін схеманы қолданған дұрыс. Екінші
түзеткіштің вентильдері бұл кезде жабық болады. Жұмыс режимі өзгерген жағдайда
бірінші түзеткіш жұмысын тоқтатқаннан кейін импульстер екінші түзеткіштің
вентильдеріне қандайда бір уақытқа кешігіп беріледі.
Жеке басқару жүйесінің механикалық сипаттамалары 6.4,в-суретте көрсетілген.
Сипаттамалардың ара жігінің болуы өтпелі процесстер уақытын айтарлықтай ұзартып
жіберетін үзілмелі ток режимімен сипатталады. Сондықтан көп жағдайда бірге
басқару схемасы қолданылады.

6.4 – Сурет – БТ-Қ жүйесінің бірге (б) және жеке (в) басқару кезіндегі
реттеу (а) және механикалық сипаттамалары

Асинхронды машиналар. Құрылысы және жұмыс жасау принципі
Жұмыс механизмдерінің негізгі электржетегі ретінде қолданылатын
электрмашиналарының басым бөлігі асинхронды қозғалтқыштар болып табылады.
Асинхронды қозғалтқыштар құрылысының қарапаймдылығы, жұмыс жасау
барысындағы сенімділігі, жоғары басқарылымдылығы, бағасының төменділігі
секілді және т.б. ерекшеліктеріне байланысты жұмыс механизмдерін автоматты
басқару жүйесінің негізгі элементі ретінде кеңінен қолданылады.
Асинхронды қозғалтқыштар екі бөліктен( қозғалмайтын статор мен
қозғалатын бөлік ротордан құралады. Үш фазалы асинхронды қозғалтқыштың
статор өзекшесінің ойықшасында жұлдызша немесе үшбұрыш схемасымен
жалғанатын үш фазалы орамдар орналасады.
Ротордың құрылысына байланысты асинхронды қозғалтқыштар қысқа
тұйықталған роторлы және фазалы роторлы аснхронды қозғалтқыштар болып екіге
бөлінеді.
Егер статор орамдарына үш фазалы ток беретін болсақ, онда статор мен
ротор арасындағы бос ауа қуысында синхронды айналу жиілігі мынаған тең:
,
магнит өрісі пайда болады, мұндағы( f1 – ток көзі жиілігі, Гц; p –
полюстер жұбының саны.
Айналмалы магнит өрісі ротор орамдарын қиып өткенде олардың бойына ЭҚК
енгізеді, егер ротор орамдары тұйық контур құрайтын болса, онда ротор
орамдары бойымен жиілігі f2 ток өтеді (ротордың қозғалыссыз күйінде, яғни
n=0 болса, f2 (f1(. Бұл ток өз кезегінде бағыты мен айналу жиілігі
статордың магнит өрісінің бағытымен бағыттас айналу жиілігі бірдей магнит
өрісін бөліп шығарады. Сондықтан екі магнит өрісі қосылып машинаның толық
магнит ағынын құрайды.
Тоғы бар орамдарды толық магнит ағыны қиып өткенде электромагнитті
индукция заңына сәйкес ол орамдарға белгілі бір механикалық күшпен әсер
етеді, сәйкесінше ротор орамдарының әрбір тармағына әсер ететін күштердің
қосындысы айналдырғыш электромагнитті момент шамасын береді. Егер
электромагнитті момент шамасы ротордың білігіне түскен жүктеме моменттен
үлкен болса, қозғалтқыш n - айналу жиілігімен қозғала бастайды.
Ротрдың айналу жиілігі статордың магнит өрісінің синхронды айналу
жиілігінен әрқашанда кіші. Статордың магнит өрісі мен ротордың айналу
жиіліктерінің арасындағы айырмашылық ығысу деп аталатын салыстырмалы
шамамен өрнектеледі (процентпен(:
.

Егер ротордың айналу жиілігі синхронды жиілікке тең болса (n=n1),
яғни ротор білігінде жүктеме жоқ болса, онда s=0, бұл кезде статордың
магнит өрісі ротор орамдарын қиып өтпейді сондықтан ротор орамдарына ЭҚК
еңбейді сәйкесінше айналдырғыш электромагнитті момен пайда болмайды.
Егер қозғалтқыштың білігіне түсетін момент номиналь шамаға тең болса
және қозғалтқыш бұл кезде номиналь параметрлермен жұмыс жасап тұрса, онда
бұл режим номиналь режим болып табылады, ал бұл кездегі қозғалтқыштың
сипаттамасы өзіндік механикалық сипаттама болып табылады. Бұл кезде
айналдырғыш момент номиналь моментке тең.
Жалпы асинхронды қозғалтқыштың айналу жиілігі синхрондыға тең болмайды,
сондықтан қозғалтқыштық режим үшін 0nn1 немесе 1s0 теңсіздігі
әрқашанда орынды.
Егер ротрдың айналу жиілігі статордың магнит өрісінің синхронды
жылдамдығынан үлкен болса, онда жоғарыдағы теңдікке сәйкес ығысу теріс
мәнге ие болады, сәйкесінше айналдырғыш моменттің шамасы да теріс таңбалы.
Мұндай режим тежеу режимі болып табылады.

Синхронды қозғалтқышты асинхронды іске қосу
Синхронды қозғалтқышты ток көзіне тікелей қосу мүмкін емес, себебі,
ротор өзінің айтарлықтай инерциясына байланысты статордың магнит өрісінің
соңынан бірден қозғалмайды. Нәтижесінде статор мен ротор арасындағы магнит
байланыстары берік болмайды. Сондықтан синхронды қозғалтқыштарды іске қосу
үшін арнайы әдістер қолданылады: көмекші қозғалтқыш арқылы (пуск
посредством вспомагательного двигателя) немесе асинхронды іске қосу.
Көмекші қозғалтқыш арқылы іске қосу кезінде қозғалыстағы ротор
жылдамдығы көмекші қозғалтқыш арқылы синхронды жылдамдыққа дейін
жеткізіледі, сонан соң көмекші қозғалтқыш ажыратылады.
Асинхронды іске қосу кезінде синхронды қозғалтқышқа берілетін кернеу
арнай құрылғылардың көмегімен, яғни реактор немесе авторансформатор арқылы
шамаға дейін төмендетіліп беріледі.
Іске қосу (15.2- сурет) мына тәртіппен жүргізіледі алғашқыда
қосқышын сонан соң қосқышын қосамыз, ротордың айналу жиілігі
синхрондыға таяп қалғанда және қосқыштарын қосып, ал
қосқышын ажыратамыз.

Синхронды генератор – құрылысы мен жұмыс жасау принципі.
Роторының айналу жылдамдығы статордың магнит өрісінің айналу
жылдамдығына тең болатын айнымалы ток машинасы, яғни , р-полюстер
жұбының саны f1=50 Гц (ротор мен статордың полюстер жұбының саны өзара
тең).
Синхронды машиналарда екі бөліктен статордан және ротордан құралады.
Синхронды машинаның статорының құрылысы асинхронды машиналардікінен
айырмашылығы жоқ, (корпус – тұрақ, өзекше – сердечник және үшфазалы
орамдардан құралады) бірақ, машинаның габариттік өлшемдері мен арналуына
байланысты әртүрлі болуы мүмкін. Мысалы, көпполюсті қуатты машиналардың
статорының өзекшесінің сыртқы диаметрі 900 мм үлкен болса, статор
өзекшесінің пластиналарын жеке сегменттерден жасайды, жеке сегменттер
құрастырған кезде цилиндр тәрізді форма құрайды.
Синхронды машиналар роторының құрылысына байланысты екіге: айқын
полюсті – (явнополюсный) және айқын емес полюсті (неявнополюсный) болып
бөлінеді (14.1- сурет).

а –айқын емес полюсті; б –айқын полюсті.
14.1 – Сурет – Синхронды машиналардың құрылысы
Синхронды машиналардың ең көп қолданылатын саласы олардың генератор ретінде
қолданылуы (жербетіндегі электр-энергиясы синхронды машиналар көмегімен
өндіріледі.) Синхронды генератор бірінші реті энергия көзіне байланысты,
яғни механикалық энергияны қандай жолмен алуына байланысты үшке бөлінеді.
Турбо генератор – бу турбинасы ( 1500 – 30000 обмин.) гидравликалық
турбина – гидрогенератор (50 – 600 обмин.) Дизель –генератор – дизель,
іштен жану қозғалтқыш (600-1500 обмин.) Турбо және дизель генераторлардың
білігі көбінесе – горизонталь орналастырылатын болып келуі генераторлық
режимде жұмыс жасау принципі келесідей болады, яғни ротор өзекшесінде
орналасқан қоздырғыш орамдарға қоздыру тоғын беріп, роторды қозғалысқа
келтіретін болсақ, ротор орамдары магнит ағымын туғызады, осы магнит ағымы
статор орамдарына () жиілігі ЭҚК енгізеді.
14.2 синхронды машиналардағы якорь реакциясы
Синхронды генератордың жұмыс процессі барысында онда екі МҚК, яғни
қоздырғыш және статордың магнит қозғағыш күші әрекет етеді.
Бұл кезде статор МҚК қоздырғыш МҚК әсер етіп, оны
күшейтеді немесе оның формасын өзгертіп, әлсіретеді. Статордың МҚК (якорь)
қоздырғыш орамдардың МҚК әсері якорь реакциясы деп аталады.
Якорь реакциясы синхронды машинаның жұмыс жасау қасиеттеріне әсер
етеді, яғни машинаның магнит өрісінің өзгерісі статор орамдарына
енгізілетін ЭҚК және басқада шамалардың өзгеруіне әкеліп соғады. Якорь
реакциясының синхронды машинаның жұмысына әсер етуі жүктеменің түрі мен
шамасына байланысты.
Синхронды генератор аралас жүктемеге (активті-сыйымдылықты немесе
активті-индуктивтілікті) жұмыс жасайды, бірақ якорь реакциясының әсерін
білу үшін генератордың шеткі жағдайларда жұмыс жасауын қарастырамыз, олар:
активті, сыйымдылықты және индуктивтілікті жүктемелерге жұмыс жасау кездері
болып табылады. Ол үшін МҚК векторлық диаграммасын қарастырған дұрыс. Бұл
кезде ескеретін жағдай статор орамдарына қоздырғыш магнит ағыны енгізілетін
ЭҚК осы магнит ағынынан 900-қа фаза бойынша қалып жүреді, ал статор
орамдарындағы ток векторы , векторына қарағанда жүктеме түріне
байланысты кезкелген φ-бұрышпен ығысып орналасуы мүмкін.
Жүктеме индуктивті (φ=900), таза индуктивті жүктеме кезінде
генератордың статорлық тоғы , ЭҚК 900-қа қалып қояды, сондықтан
ол максималь шамаға ЭҚК-нің максималь мәніне сәйкес келетін орнынан
900-қа алға жылжыған кезде ие болады. Бұл кезде статордың МҚК
қоздырғыш орамдардың МҚК қарама-қарсы ротор полюстерінің осі бойынша әрекет
етеді. Статордың МҚК мұндай әсері машинаның өрісін әлсіретеді, яғни якорь
реакциясы индуктивті жүктеме кезінде бойлық-магнитсіздендіргіш әсерде
болады, бірақ магнит өрісінің формасы бұзылмайды (ерекшелігі осы)
Жүктеме сыйымдылықты φ=-900 тоғы ЭҚК-ін 900-қа озып жүретін
болғандықтан ол өзінің максималь мәніне ЭҚК қарағанда ертерек жетеді. Бұл
кезде статордың да, ротордың да магнит қозғаған күштері ротор полюстерінің
осі бойымен бір бағытта әсер етеді, демек қоздырғыш магнит өрісінің
күшейетінін көруге болады. Сонымен сыйымдылықты жүктеме кезінде якорь
реакциясы бойлық-магниттендіру әсерінде болады, магнит өрісінің формасы
өзгермейді.
Жүктеме индуктивті немесе сыйымдылықты болғандағы синхронды машинаның
векторлық диаграммалары сәйкесінше 14.2, а және б - –суреттерде
көрсетілген.

14.2 –Сурет - Жүктеме индуктивті, сыйымдылықты болғандағы синхронды
машинаның векторлық диаграммалары

Жалпы алғанда аралас жүктеме кезінде статор тогы негізгі ЭҚК
қарағанда 900 - -900 аралығында орналасатын кез-келген ψ – бұрышқа фазалық
ығысып жүреді. Жүктеме активті-индуктивті болғандағы якорь
реакциясының МҚК негізгі полюстердің МҚК әсерін 14.5- сурет
арқылы талдауға болады.

14.3 – Сурет - Жүктеме активті-индуктивті болғандағы синхронды
машинаның векторлық диаграммасы
14. 3. Синхронды генераторлардың негізгі сипаттамалары
Синхроннды генераторлар үшін де тұрақты ток генераторлары үшін алынатын
сиаттамалар алынады (14.4 -сурет).

14.4 Сурет – Синхронды генераторды сынақтау схемасы

Бос жүріс сипаттамасы болғандағы (14.5- сурет). тәуелділігі болып
табылады. Синхроннды генератордың магниттік жүйесі тұрақты ток генераторынан
өзгеше болғанмен, оның бос жүріс сипаттамасы тұрақты ток генераторынікіне ұқсас.
Сыртқы сипаттама (14.6 -сурет) болғандағы тәуелділігі болып саналады.
, яғни жүктеме активті-сиымдылықты болғанда алынған сипаттаманы қарастырайық
(1-қисық). Жүктеме азйған сайын якорь реакциясының магнитсізендіру әсері мен
индуктивті кедергідегі кернеу түсуі төмендейді.

14.5- Сурет – Синхронды генератордың бос жүріс сипаттамасы

Бос жүріс кезінде , ендеше кернеудің номиналь ток кезінде өзгеруі

.
Активті жүктеме (2-қисық) кезінде аз, себебі якорь реакциясының
бойлық магнитсіздендіру әсері мардымсыз (незначительно). Жүктеме
сиымдылықты болғанда (3-қисық) мәні теріс санға тең, себебі якорь
реакциясы бойлық магниттендіргіш сипатта болады.

14.6- Сурет – Синхронды генератордың
сыртқы сипаттамалары

Реттеу сипаттамалары (14.7-сурет) болғанда тәуелділігі.
Ретеу сипаттамалары арқылы белгілі бір жүктеме кезінде кернеудің номиналь
мәнін өзгеріссіз ұстап тұру үшін қоздыру тогын қаншалықты өзгерту керек
екенін білуге болады.Бұл сипаттамалар да жүктеме түріне байланысты

14.7 – Сурет - Синхронды генератордың реттеу сипаттамалары

Синхронды қозғалтқыштың құрылысы мен жұмыс жасау принципі.

а –айқын емес полюсті; б –айқын полюсті.
14.1 – Сурет – Синхронды машиналардың құрылысы

Синхронды қозғалтқыштар және олардың жұмыстық сипаттамалары
Синхронды қозғалтқыштар көбінесе айқынполюсті болып жасалады.
Синхронды қозғалтқыштардың негізі қасеті, яғни асырақоздырғанда оның
қуаттық коэффициенттің жоғары мәнімен жұмыс жасай алатын қасиетін ескеріп,
оларды және м2ндер3мен номинальрежимде жұмыс жасай алатындай
етіп жасайды.
Статорының құрылысы синхронды генератор статорынан еш айрмашылығы
жоқ. Іске қосу процессін жеңілдету үшін статор мен ротор арасындағы бос ауа
кеңістікті аз етіп жасайды. Полюс ұштарына арнайы орамдар іск қосу
орамдарын орналастырады, ал қоздырғышты көбінесе білікке орнатады, ал қуаты
үлкен қозғалтқыштарда жеке қарастырады.
Синхронды қозғалтқыштар басқарылмайтын жетектерде, яғни әрқашан
біркелкі жылдамдықпен қозғалатын механизмдердің жетегі ретінде қолданылады.
Қозғалтқыш ретінде жұмыс жасау принципі келесі ретпен жүреді.
Статордың үшфазалы орамдарына айнымалы ток берілген кезде статор қуысында
айналмалы магнит ағыны пайда болады. Оның жылдамдығы , егер роторды
жылдамдықпен қозғалысқа келтіріліп, қоздырғыш орамға қоздыру тоғын
беретін болсақ, ротор орамдары магнит ағынын туғызады. Бұл магнит ағыны
статордың магнит ағынымен бірдей қозғалатын болғандықтан екі магнит ағыны
қосылып толық магнит ағынын құрайды. Толық магнит ағыны роторды синхронды
жылдамдықпен қозғалысқа келтіреді.

Синхронды қозғалтқыштың жұмыстық сипаттамалары
Синхронды қозғалтқыштың жұмыстық сипаттамалары дегеніміз ротордың
айналу жылдамдығының , пайдаланатын қуаттық, пайдалы моменттің
, қуаттық коэффициенттің және статор орамдарындағы токтың
пайдалы қуатқа тәуелділігі болып табылады.

15.1- Сурет – Синхронды қозғалтқыштың жұмыстық сипаттамалары
-түзу сызық параллель x-абсцисса осіне болғандықтан
координаталар басынан шығатын түзу сызық, жұмыстық сипаттамалары.
шарт үшін тұрғызады.

Қозғалтқыш білігіне түсетін жүктеме өскен сайын - шығындарда
өседі, сондықтан - шамасын қисық сызықты болады. - қисығы
қозғалтқышта бос жүріс ретінде қоздыруға байланысты болады, егер бос жүріс
режимі кезінде болса, жүктеме өскен сайын -кемиді.
- болғандықтан жүктеме өскен сайын - төмендейтін
болғандықтан -тоғы пайдаланылатын қуатқа қарағанда тез өседі.

15.2 Синхронды қозғалтқыштың электромагнитті қуаты мен айналдыру
моменті
Егер статор орамдарының активті кедергісін ескермесек қозғалтқыш
тұтынатын қуат шамамен электромагнитті қуатқа тең:

. (15.2)

Векторлық диаграммадан (14.4- сурет) үшін:

;

. (15.3)

(15.3) теңдікті (15.2) өрнекке қойып, аламыз:

мұндағы - негізгі және қосымша электромагнитті қуаттар.
Синхронды қозғалтқыштың момент теңдігі:

(15.4)

мұндағы - негізгі және қосымша айналдыру моменттері.
Электромагнитті момент екі құрашыдан құралған. Ротор өрісі мен статор
өрісі өзара әсерлесіп негігі құраушыны түзйеді:

.
(15.5)

Қосымша құраушысы , болғанда пайда болады, бұл құраушыны
реактивті деп атайды
.

5.1 – Сурет – Басқарылатын біржартыпериодты түзеткіштің схемасы

Бұл гарфиктер екіфазалы біржартыпериодты (5.3,а -сурет) және бірфазалы
көпірлік схемаларғада (5.3, б -сурет) ортақ. Тиристорларды ашу 5.1-
суреттегідей трансформатордың екінші ретті кернеуінің оң жарты периодында
басқарушы электродқа уақытында Т1 тиристорына, уақытында Т2
(5.3, а -сурет) тиристорына басқарушы импульстер беру арқылы жүргізіледі.
5.1- суреттен айырмашылығы L индуктивтіліктің болуына байланысты ток
бірден жоғарлап кетпейді және тиристорға берілетін кернеу ноль арқылы
өткенде, L - индуктивтілігін өздік индукцияның әсерінен ток жоғалмай
қандайда бір уақыт ішінде тиристордан өте береді. Тиристор β уақытында,
яғни одан өтетін ток нольге теңескенде ғана жабылады, 5.3 –суретте
пунктирмен L –индуктивтіліктегі кернеудің төмен түсуі көрсетілген.
Сонымен жүктеменің индуктивті сипаты болғанда, түзетілген кернеу
қисығының оң және теріс учаскелері болады, сондықтан жүктемедегі кернеудің
орта мәні схеманың екі фазалылығын ескеріп мына түрде жазылады:
(5.3)
5.1,а және 5.3, а, б суреттеріне де қатысты 5.2- суреттегі
сипаттамалардан кернеудің вентильдердің ашылу бұрышына, қатынасы
арқылы анықталатын жүктеме тізбегінің салыстырмалы уақыт тұрақтылығына
тәуелді екенін көруге болады. Сондай-ақ 5.3- сурет үшін , яғни 5.1, а
–суреттегіден екі есе жоғары екенін көруге болады.

5.2 – Сурет- Басқарылатын түзеткіш шығысындағы кернеудің ашылу бұрышына
тәуелділігі

5.3- Сурет – Жүктемесі активті-индуктивті сипттағы екі фазалы
біржартыпериодты (а) және бірфазалы көпірлік схемалы басқарылатын
түзеткіштердің схемасы және оның сипаттамалары

Жүктеме тізбегіндегі ток айнымалы және тұрақты құраушылар арқылы
көрсетілген. Тұрақты құраушысы қозғалтқыштың айналдыру моментімен
анықталатын болса, айнымалы құраушысы -- бұрышынан және схеманың
кернеу пльсациясын тегістей алу мүмкіншілігіне байланысты. Ток неғұрлым
үзілмелі болса айнымалы құраушысы соғұрлым жоғары болады. Токтың бұл
құраушысы жүктемедегі қосымша шығындарды жоғарлататын болғандықтан,
қозғалтқышты басқару кезінде токтың үзілмелі (непрерывность) болмауын
қамтамасыз ету үшін якорь тізбегіне тізбектей қосымша дроссель жалғайды,
яғни τ жоғарлатамыз.
Бұл кезде жүктемедегі кернеудәң орташа мәні:

(5.4)
мұндағы U – трансформатордың екінші ретті орамдарындағы кернеудің әсерлік
мәні.
Ескеретін жағдай қосымша дроссельдің индуктивтілігі электромагниттік,
ал активті кедергісі қозғалтқыштың электромеханикалық уақыт
тұрақтылықтарының жоғарлатып жібереді, яғни электржетегінің динамикалық
қасиеттерін нашарлатады.

9.3 Автотрансформаторы
Автотрансформатор дегеніміз орамдарының бір бөлігі бірінші ретті
тізбеккке де екінші ретті тізбекке де қатысы бар трансформатор.
Автотрансформатордың схемасы 9.5- суретте көрсетілген.
Автотрансформатордың бос жүріс режимі () кәдімгі трансформатордың
бос жүріс режимінен еш айырмашылығы жоқ.
Бірінші ретті кернеу бірінші ретті орам тармақтарында біркелкі
таралатын болғандықтан, екінші ретті кернеу:

мұндағы — автотрансформатордың трансформациялау коэффициенті.
Қысқа тұйықталу кезінде оның бірінші ретті тізбегінен тогы, ал
екінші ретті тізбектен , - тогы өтеді.
Егер орамдар және қарапайым трансформатордағы секілді
байланыспаған болса, онда магниттедіру тогын ескрмей мына теңдеулерді
жазуға болады:

Автотрансформаторда тогы орамның бөлігінен ғана өтеді. Ал
ортақ орамнан тогы өтеді. Сонымен төмендеткіш
автотрансформаторда тогы орамның ортақ бөлігімен ,
тогына кері , тогымен бір бағытта өтеді

Егер автотрансформатордың қысқа тұйықталу кезіндегі параметрлерін
қарапайым трансформатормен салыстырсақ, мыналарды алуға болады:
трансформатордың мыс сымындағы қуаттар шығыны .
Автотрансформаторда тогы, усакесімен өтеді, оның активті
кедергісі:
.
Сәйксінше .
орамдары қарапайым трансформатордың тогы өтетін
бөлігіндей боып табылатын тогы бар екінші ретті орам ретінде
қарастырылады.
Сонымен автотрансформаторды кәдімгі трансформатор ретінде қарастыруға
болады.
Бұл кезде қуаттар шығыны:

Осы қатынаспен автотрансформатор оапрмдарының мысының салмағы да
өзгереді. Индуктивті кедергісі:

Сәйкесінше, қысқа тұйықталу кезінде автотрансформатор кернеуі:

Автотрансформатордың қысқа тұйықталу үшбұрышының қабырғалары қарапайым
трансформатордікіне қарағанда есе кіші.
Автотрансформаторға берілетін қуаттың бір бөлігі екінші ретті
тізбекке орамы арқылы өтетін электромагнитті энергия ретінде, ал
қалған бөлігі орамы арқылы өтетін эленктрлік қуат ретінде
тасымалданады, сәйкесінше:

.
Автотрансформатордың векторлық диаграммасы мен ауыстыру схемасының
қарапайым трансформатордікінен айырмашылығы жоқ. Автотрансформатордың ПӘК
жоғары мәндері арлыққа сәйкес келеді.
Автотрансформаторлардың кемшілігі қарапайым трансформатормен
салыстырғанда, олардың қысқа тұйықталу тогының жоғарылығы және кіші
мәні кезінде үлкен кернеудің екінші ретті тізбекке өтіп кету ықтималдығы.
Қуаты аз автотрансформаторлар автоматика схемаларында,
радиоэлектроникада, байланыс жүйелерінде қолданылады. Түйіспесі жылжымала
автотрансформаторлар лабораторялық мақсаттарда кеңінен қолданылады. Олар
екінші ретті тізбектегі кернеуді 0 ден 1,21U1 аралықта реттеуге
мүмкіндік береді.

Тұрақты токты тізбектей қоздырылатын қозғалтқыштардың негізгі
сипаттамалары және қолданылуы.
Тізбектей қоздырылған қозғалтқышытың схемасы 4.3-суретте көрсетілген.
Бұл қозғалтқыштарды іске қосу параллель қозғалтқыштарды іске қосу секілді,
тек айырмашылығы бұл қозғалтқыштарды жүктемесіз қосуға болмайды, себебі
айналу жиілігінің шмасдан тыс жоғарлап кетуі ықтимал. Сондықтан бұл
қозғалтқыштарды кем дегенде номиналь жүктемнің 25 % аз емес жүктемемен
іске қосу қажет, тек қуаты 100 Вт дейінгі қозғалтқыштарды бос жүріс
режимімен іске қосуға болады, себебі олардың механикалық шығындары үлкен
айналу жиілігі кезінде оның номиналь шамасымен пар-пар.

4.3 –Сурет - Тізбектей қоздырылатын қозғалтқыштың схемасы
Төменде 4.4-суретте қозғалтқыштың жұмыстық сипаттамалары көрсетілген.
Тізбектей қоздырылатын қозғалтқыштарда I = Iв = Iя. Білікке түсетін жүктеме
өзгерсе I тогы да, сәйкесінше Ф магнит ағыны да өзгереді, нәтижесінде
магнитті жүйенің аз қанныққан кезіндеғ, яғни магнит ағыны токқа
пропорционал болған кезде, айналдыру моменті токтың квадратына пропорционал
болады.
Жүктеменің шамасы жоғарлауымен қатар машинаның магнитті жүйесі қанығады
да ток пен магнит ағыны арасындағы пропорционалдық қатынас бұзылады.
Қозғалтқыштың жылдамдықтық сипаттамасын сараптау үшін төмендегі
теңдеуді зерттейміз:
. (4.3)
Жүктеме шамасы аз кезде магниттік жүйе қанықпағандықтан Ф- магнит ағыны
I – токқа пропорционал, сондықтан U = const болған кезде жылдамдықтық
сипаттама гипербола тәрізді болды жүктеме жоғарлаған сайын машина қаныға
түседі де сипаттама қисаяды. Тізбектей қоздырылатын қозғалтқыштың
жылдамдықтық сипаттамасы жұмсақ болып табылады.

4.4- Сурет - Тізбектей қоздырылатын қозғалтқыштың жұмыстық сипаттамалары
Тізбектей қоздырылатын қозғалтқыштың U = const болған кездегі n = f(М)
механикалық сипаттамалары 4.5-суретте көрсетілген. Ra = 0 болғандағы
сипаттама өзіндік деп аталады, якорь тізбегіне Ra,кедергісін қосып әртүрлі
жасанды сипаттамаларды алуға болады және ол келергінің мәні неғұрлым үлкен
болса сипаттаманың қаттылығы да соғұрлым төмен болады.

4.5- Сурет - Тізбектей қоздырылатын қозғалтқыштың механикалық
сипаттамалары

Айналу жылдамдығын реттеу параллель қоздырылатын қозғалтқыштың
жылдамдығын реттеу әдістерінедей, бірақ магнит ағынын өзгерту арқылы
жылдамдықты реттеу қоздыру не болмаса якорь орамдарының бірін шунттау
арқылы ғана іске асады.
Мепханикалық сипаттамаларының жұмсақ болуына байланысты тізбектей
қоздырылатын қозғалтқыштар әртүрлі электр жетектерінде, әсіресе жүктеме
моменті үлкен аралықта өзгеретін және іске қосу процессі ауыр жетектерде
(жүк көтергіш механиздер, бұрау механизмдері, тарту жетегі жәе т.б.).

Тұрақты ток тахогенераторлары, шығыс сипаттамасы және тх-ң қателігі.
Автоматты басқару жүйелерінде кеңінен қолданылатын құрылғылардың бірі
тұрақты ток тахогенераторлары.
Тахогенератор дегеніміз айналу жиілігін электр сигналына
түрлендіретін аз қуатты электр генераторы болып табылады.
Тахогенераторларды жалпы алғанда электромагнитті (2.2, а- сурет) және
магнитті электрлі (2.2, б- сурет) жолмен қоздырылатын екі топқа бөлуге
болады.
Тахогенераторларға мынадай негізгі шарттар қойылады: а) шығыс
сипаттамасы сызықты болуы тиіс; б) шығыс сипаттамасының жоғары тіктігі
(большая крутизна); в) қоршаған орта температурасы мен жүктеменің шығыс
сипаттамасына әсер етпеуі; г) коллектордағы кернеудің төмен пулсациялы
болуы.
Тахогенератордың шығыс сипаттамасы тәуелділігі болып табылады.
Шығыс сипаттамасының сызықтылығын қаматамасыз ету үшін шығыс кернеуі
мен айналу жиілігінің арасында қатаң пропорционалды қатынасы
орнауы тиіс, немесе
,
(2.1)
мұндағы k- тұрақты күшейту коэффициенті; - бұрыштық айналу жиілігі.
Шығыс сипаттамасының тіктігі дегеніміз кернеу өсімшесінің айналу жиілігі
өсімшесіне қатынасы болып табылады:

(2.2)
Бос жүріс кезінде якорь ЭҚК айналу жиілігіне тура пропорциональ:
, (2.3)
мұндағы , Ф – қоздыру магнит ағыны.
Тахогенератор шығысына жүктеме жалғанса онывң шығысындағы кернеу
төмендейді:

,
мұндағы , RH – жүктеме кедергісі.

2.2 –Сурет – Тұрақты ток тахогенераторларының схемасы
Якорь тогы шамасын (2.3) теңдікке қоятын болсақ , , ендеше:
.
Егер Rя, RН және Фв шамалары тұрақты болса:

(2.4)
мұндағы:
(2.5)
Теңдіктен Ф, RH шамалары қанша үлкен және RЯ қанша кіші болса шығыс
сипаттамасының тіктігі с1 сонша үлкен болатынын көруге болады.
Электромагнитті тахогенераторлардың шығыс сипаттамасының тіктігі
магниттіэлектрлі тахогенераторлардікіне қарағанда жоғары болады.
(2.5) теңдіктен U шығыс кернеуі жүктеме кезінде де айналу жиілігіне
сызықты байланысты болатынын көруге болады, бірақ шығыс сипаттамасы Ф
қоздыру магнит ағынын әлсірететін якорь реакциясының әсеріне байланысты
сызықтылықтан ауытқиды (2.3 - сурет).
Якорь реакциясының магнитсіздендіру әсерінен шығыс сипаттамасының
сзықтылықтан ауытқуы тахогенератордың қателігі болып есептеледі. Оны азайту
үшін тахогенератордың шығысына RH үлкен жүктеме кедергісін жалғау керек
және айналу жиілігінің шектеулі диапазонын қолдану керек. Тағы да бір
қателік коллектро мен щеткалар арасындағы ауыспалы түіспенің болуына
байланысты, Rщ ауыспалы түйіспедегі ΔUщ кернеу түсуін шамамен тұрақты деп
есептеуге болады және оны азайту үшін мысты-графитті немесе күмісті-
графитті щеткалар қолданылады.
Электромагнитті жолмен қоздырылатын тахогенераторларда полюстер
орамдарының қызып кетіне байланысты болатын шығыс сипаттамасының
тұрақсыздығын байқауға болады. Шығыс сипаттамасына температураның әсерін
азайту үшін тахогенераторлардың магниттік жүйесі қанықтырылып жасалынады,
бұл жағдайда орамдардың кедергісінің температура әсерінен кедергісінің
өзгеруі нәтижесінде қоздыру тоғының өзгерісі шығыс сипаттамасына
айтарлықтай әсер етпейді.
Тахогенераторлар: а) 0-10000 айнмин дейінгі диапазондағы біліктің
айналу жиілігін өлшеу үшін: б) есептеу операцияларын жүргізі үшін: в)
айналу жиілігін автоматты реттеу және ілеспелі жетек жүйелерінде айналу
жиілігіне пропорциональ сигнал өндіру үшін қолданылады.

2.3 - Сурет - Әрлтүрлі RH шамалары кезіндегі тахогенератордың
шығыс сипаттамалары

Тахогенераторлардан патенциометрлер, электромашиналы немесе
электромагнитті құрылғылар мен элементтер, сондай-ақ релелер қоректенуі
мнмкін. Қайсібір жүйелерде тахогенераторларға электронды немесе жартылай
өткізгішті күшейткіштердің кіріс ұштары да жалғануы мүмкін.

Тұрақты токты электр жетегін тиристорлармен реттеу.(???)
Тиристорлар және басқарылатын түзеткіштер
Қазіргі заманғы автоматты басқару жүйелерінде жартылайөткізгішті
түрлендіргіштер: басқарылатын түзеткіштер, инверторлар, жиілік
түрлендіргіштері кеңінен қолданылады. Басқарылатын түзеткіштер көп жағдайда
тұрақты ток қозғалтқыштарын басқару үшін қолданылады. Ток көзі ретінде
айнымалы ток торабы қарастырылады. Басқару принципі келесідей: айнымалы
токтың оң жарты периодында вентиль ашылады да қозғалтқыштың якорына кернеу
беріледі. Түрлендіргіштің шығысындағы ток пен кернеу тұрақты және айнымалы
құраушылардан құралады. Қозғалтқыштың жұмыс режимдерін талдау үшін осы
шамалардың тұрақты құраушысын анықтау қажет, ол тораб кернеуінің период
ішінде өзгеруіне сәйкес келетін осы шамалардың орташа мәні болып табылады.
Вентильдің ашылу уақытын (фазасын) өзгертіп, яғни якорға берілетін
кернеудің орташа мәнін өзгерте отырып қозғалтқышты басқарамыз.
Вентиль ретінде ашылу уақытын өзгертуге болатын вентилдер –
тиристорлар қолданылады. Басқарылатын түзеткіштердің бірнеше түрі бар,
жұмыс жасау принципі мен құрылысына байланысты екі топқа бөлуге болады:
біржартыпериодтты (нольдік сымы ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.