Зәкір орамаларының есептеулері

Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 76 бет
Таңдаулыға:

1

2

3

4

5

Аңдатпа

Бұл дипломдық жобада «дірілі төмендетілген

тұрақты тоқ

қозғалтқышын жобалау» қарастырылған. Тақырыпқа сәйкес тұрақты тоқ

машинасы туралы жалпы мәліметтер, құрылымы және жұмыс істеу принципі

туралы жалпылама мағлұматтарға сүйене отырып, тұрақты тоқ

қозғалтқышының құрамды бөліктері мен магнитті дірілін төмендетуге

байланысты есептеулер жүргізілді.

Өмір тіршілік қауіпсіздігі бөлімінде тұрақты тоқ қозғалтқышын

пайдаланудағы техника қауіпсіздігі, тұрақты тоқ арқылы жарықтандыруға

есептеу және электр қауіпсіздігін қамтамасыз ету қарастырылған.

Экономикалық бөлімде тұрақты тоқ қозғалтқышын жобалай отырып,

экономикалық тұрғыдан есептемелер жүргізілді.

6

Аннотация

В данном дипломном проекте рассматривается «проектирование

двигателя постоянного тока с улучшенными вибрационными

характеристиками». Соответственно теме всеобщая информация о строении и

о принципе работы двигателе постоянного тока. Были сделаны расчеты по

проектированию двигателя постоянного тока с улучшенными вибрационными

характеристиками.

В разделе по безопасности жизнедеятельности было рассмотрено

техника безопасности по применению двигателя постоянного тока и

обеспечить электробезопасность жизни человека.

В разделе экономики было рассчитано денежные средства на

проектирование двигателя постоянного тока .

7

Annotation

This diploma project is considered «designing of the direct current motor

with improved vibration characteristics». Accordance with the general theme of the

information about the structure and operation of the principle of the direct current

motor. Was made a calcultions by designing of the direct current motor with

improved vibration characteristics.

In section of the safety of vital functions was discussed industrial safety how

to use direct current motor and accident protection of human life.

In section of economy was rated funds for the designing of the direct current

motor.

8

Белгілеу мен қысқартулар

ЭҚК - электр қозғаушы күш;

ПӘК - пайдалы әсер коэффициенті;

МҚК - магниттік қозғаушы күш;

ЖТ - жиілікті түрлендіргіш;

ҚО - қоздыру орамы;

З - зәкір;

ТҚО - түрлендіргіштің қоздыру орамы;

ГҚО - генератор қоздыру орамы;

ҚҚО - қозғалтқыш қоздыру орамы;

ЖМ - жетектік механизм;

ЖҚ - жетектік қозғалтқыш;

Қ - қозғалтқыш;

Г - генератор;

9

Мазмұны

Кіріспе

1

Электр машиналарына және соның ішінде тұрақты тоқ

қозғалтқыштарына жалпы шолу

1. 1

1. 2

1. 3

1. 4

1. 5

2

2. 1

2. 2

2. 3

2. 4

2. 5

2. 6

2. 7

2. 8

2. 9

2. 10

2. 11

2. 12

2. 13

2. 14

2. 15

2. 16

2. 17

2. 18

3

3. 1

4

4. 1

4. 2

4. 3

5

Электр машиналарының қысқаша даму тарихы

Жалпы электр машиналары жайлы түсінік

Тұрақты тоқ машиналарының құрылымы

Тұрақты тоқ машиналарындағы энергияның түрлендірілу

процестері

Тұрақты тоқ қозғалтқыштары

Тұрақты тоқ электр қозғалтқышын жобалауға есептеу

Тұрақты тоқ қозғалтқышын жобалауының берілгендері мен

бастапқы мәліметтер

Негізгі өлшемдерді таңдау

Зәкірдің орамдарын таңдау

Тісті ауданының геометриясын есептеу

Зәкір орамаларының есептеулері

Магниттік тізбектің өлшемдерін анықтау

Магниттік тізбектің қимасының есептелулері

Магниттік сызықтардың орташа ұзындықтары

Магниттік тізбектің есептік қимасындағы индукцияны анықтау

Магниттік тізбектің бөлек аудандарындағы магниттік кернеу

Параллель қоздыру орамаларының есептелулері

Коллектор және щеткалар

Коммутациялық параметрлер

Қосымша полюс орамаларының есептеулері

ПӘК және шығындар

Тұрақты тоқ қозғалтқышының жұмыстық сипаттамаларын

анықтау

Жылулық есептеулер

Желдету есептеулері

Арнайы бөлім

Тұрақты тоқ қозғалтқышының магниттік дірілінің есептеулері

Өмір тіршілік қауіпсіздігі бөлімі

Тұрақты тоқ қозғалтқышын пайдалануда (монтаж, жөндеу т. б)

техника қауіпсіздігін талдау

Мекемедегі апатты және эвакуациялық жарықты тұрақты тоқ

арқылы жарықтандыру жүйесіне есеп

Цехта жұмыс жасағанда электр қауіпсіздігін қамтамасыз ету.

Айнымалы тоқ пен тұрақты тоқ құрылғыларына сипаттама беру.

Нөлдеуге есеп жүргізу

Экономикалық бөлім

10

12

13

18

21

24

28

28

29

31

35

37

38

40

40

41

42

46

47

48

52

53

55

60

65

67

67

70

70

76

83

5. 1

5. 2

Экономикалық анықтамалар мен теориялық шолу

Экономикалық есептеу бөлімі

Қорытынды

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі

11

Кіріспе

Ең алғашқы электр машинасы тұрақты токтың қозғалтқышы Б. С.

Якобидің

электр

қозғалтқышы

(1838 ж. )

болды. Бүгінгі

таңда

мамандандырылған электр машиналарының көптеген түрлері жасалуда,

мысалы, тұрақты токтың энергиясын айнымалы ток энергиясына

түрлендіретін машиналар немесе керісінше, автоматты реттеу жүйелеріндегі

өлшеу, санау - есептеу құрылғыларында датчик есебіндегі микромашиналар

және т. б. Электр машиналары электр техникада және электр энергетикада

қолданылатын электр машиналар түрлерінің құрылымын, жалғау сұлбаларын

және қолданыстағы физика заңдарын қарастырады. Электр машиналар

түрлері: трансформаторлар, айнымалы ток машиналары, тұрақты ток

машиналары, асинхронды машиналар, синхронды машиналар, олар

қозғалтқыштар мен генераторлардың құрылысы мен жасайтын жұмысын

қарастырады. Электр энергетика электр машиналарын жасауда басты орын

алатын саланың бірі, оны өндірісте, транспортта, авиацияда, автоматты

басқару және реттеу саласында және құрылыста, механикалық энергияны

электр энергиясына немесе керісінше, электр энергиясын механикалық

энергияға түрлендіру үшін қолданылады. Тұрақты токтың электр машиналары

өзінің қолданылуы саласына қарай механикалық энергияны кернеуі тұрақты

болатын электр энергиясына түрлендіретін электр генераторлары және

тұрақты токтың электр энергиясын түрлендіретін электр қозғалтқыштары деп

бөлінеді. Бұл механикалық энергия іс - жүзінде, өндірісте қандай да болмасын

орындаушы механизмдерді (станокты, лебедканы, трамвай, троллейбустың,

электр поездың және т. б. ) іске қосу үшін қызмет етеді.

12

1 Электр машиналарына және соның ішінде тұрақты тоқ

қозғалтқыштарына жалпы шолу

1. 1 Электр машиналарының қысқаша даму тарихы

Электр машиналарының дамуы олардың жасалуына, жұмыстарын

ұйымдастыру теориясының даму жетістіктеріне байланысты болады. Электр

механикалық энергияның түсінігін тек жасап шығарушы және оны жөндейтін

инженер - механиктер ғана білуі тиіс емес, олардың қатарында электр

механикасымен байланысты басқа да мамандар да білуі қажет.

Кез-келген білім саласын жетік меңгеру үшін, ең алдымен, оның

тарихын, жасалу технологиясын білу керек. Электр машиналарының даму

тарихы жайлы мағлұматтар көңіл аударуға тұрарлық мәселе болып табылады.

Белгілі мағыналы жұмыстарға француз физигі А. Ампер, ағылшын

физигі М. Фарадей және орыс ғалымдары Э. Ленц, Б. Якоби және М. О.

Доливо-Добровольский ие болды, олардың жұмыстары айнымалы токты

пайдалануда қуатты серпіліс, басқа ойларға, пікірлерге үлкен соққы

бергендей. XX ғ. басында электр энергиясын халық шаруашылығында

пайдаланудың айрықша артықшылықтары және ауқымды мүмкіншіліктері

болды. Электр

энергиясын өндірудің қарапайымдылығы, түрлендіруі,

трансформациялануы, таратуы және алыс арақашықтыққа тасымалдануы

сияқты тамаша қасиеттері дәлелденіп және практика жүзіне өз кезеңдерінде

іске асырылып енгізілді.

Электр машиналарының дамуы негізінен 1821 жылы М. Фарадейден

бастау алады деп саналады. Ол жасаған құрылғысы (1. 1 сурет) тұрақты

магнит 1, ал оның айналасында тоғы бар өткізгіш 2 айналып тұратын электр

қозғалтқыштарын жасап, ойластырды. Айнымалы түйіспе бір жағында

сынаппен толтырылған тостағанмен 3, ал екінші жағында бекітпемен 4

бекітілген. Фарадей ойлап тапқан қозғалтқыш өткізгіштегі тұрақты токта және

тұрақты магнит көмегімен болатын тұрақты магнитті өрісте тұрақты электр

энергиясын механикалық энергияға ауыса отырып, түрлендіру жүзеге асады.

Сурет 1. 1 - М. Фарадейдің қозғалтқышы

13

Осы Фарайдейдің жаңалығы кездейсоқ болған жоқ, ол көптеген

физиктердің жасаған теориялары мен тұжырымдары, болжамдарының

арқасында жүзеге асты. 1799 жылы Итальян ғалымы А. Вольтаның жасаған

құралы вольтты тіреу атты электрмеханикалық генератор, ол құрылғы өзара

бөлінген және қышқылмен жағылған мырышты және мысты дискілерден

құралып жасалған.

1802 жылы орыс академигі В. В. Петров 1700 ЭҚК және 85 Вт пайдалы

қуаттан тұратын мыстан және мырыштан жасалынған 4200 пластиналы

батарея ойлап тапты. Ол бірінші рет электр доғаны бақылауға мүмкіндік алды.

Ал вольтты тіреуге байланысты тәжірибе электрлік токтың жылулық және

магнитті әсерлерін оқып білу жетістігіне жетті.

Жоғарыда айтылған ғалымдардың арасында ғылымға өз үлестерін

қосқан басқа да ғалымдар жеткілікті, олардың қатарында: Ж. Био, Ф. Савар, Г.

Эрстед, Ф. Араго, Х. Дэви, Г. Ом және тағы да басқалары бар.

Электр генераторлары және электр қозғалтқыштары ұзақ уақыт бойы

бір -біріне тәуелсіз дами келе, тек XIX ғ. 70 жылдары олардың даму жолдары

бірікті.

Тұрақты токтағы электрлік машиналардың дамуы төрт кезеңді өткерді:

а) тұрақты магниттегі магнитэлектрлік машиналар;

б) тәуелсіз қоздырылатын электрмагниттік машина;

в) қарапайым зәкірлердегі және өзі қоздырылатын электрмагнитті

машина;

г) зәкірлері және көп полюсті жүйелері жетілдірілген.

Электр машиналардың бастапқы даму кезеңі тұрақты токпен

байланысты, яғни электр энергиясының тұтынушылары ретінде, тек тұрақты

токта жұмыс істейтін құрылғылар (доғалы шамдар, гальванопластикалық

құрылғылар және т. б. ) болады.

Электр темір жолдарының дамуынан электр қозғалтқыштарына және

генераторларға деген сұраныстар ерекше артты, XVIII ғ. 80 жылдары электр

энергиясын арақашықтыққа тасымалдаудың қажеттілігі туындаған мен

тұрақты токтағы генераторлардағы жоғарғы кернеу коллекторлардың жұмысы

нашарлап, апатқа жиі ұшырап отырды.

Айнымалы токты дамытуда елеулі еңбек сіңірген орыс ғалымы П. Н.

Яблочковка 1876 жылы өзі ойлап тапқан электр шамдарын қоректендіру үшін

трансформаторларды пайдаланды.

1. 2 Жалпы электр машиналары жайлы түсінік

Электр механикасының заңдарынан білетініміз - барлық электр

машиналарының жұмыс істеу принциптері бір, яғни электр машиналары

мехникалық энергияны электр энергиясына немесе керісінше, электр

энергиясын мехникалық энергияға айналдырады. Ондағы ротор өрісі мен

статор өрісі бір - біріне байланысты қозғалыссыз болады.

14

Механикалық энергияны электрге түрлендіретін электр машинасы

генератор деп аталады. Электр стансыларда орнатылған барлық электрлік

энергия айнымалы токтағы (синхронды) генераторлармен өндіріледі. Электр

энергиясын механикалық энергияға түрлендіру электр қозғалтқыштармен іске

асырылады. Кез келген электрлік машинаны генератор негізі ретінде және

электрлік қозғалтқыш негізінде пайдалануға болады. Электрлік

машиналардың түрлендіретін энергияның бағытын өзгерту қасиеті

қайтымдылық деп аталады.

Егер тұрақты магниттердің полюстерінің магнит өрісіне немесе электр

магниттерге (1. 2 сурет) N және S өткізгіштерін орнатса және оған сыртқы

қандай да бір күшпен F1 әсер етіп оны айналдырса, онда ЭҚК пайда болады:

e = B ⋅ l ⋅ V ⋅ sin α = B ⋅ l ⋅ V

(1. 1)

мұндағы B - өткізгіштің тұрған жеріндегі магниттік индукция;

l - өткізгіштің ұзындығы (оның магнит өрісінде тұрған бөлігі) ;

V - өткізгіштің магнит өрісіндегі ығысу жылдамдығы;

α - магниттік индукция және өткізгіштің ығысу жылдамдығы

π

;

2

sin α = 1 ) .

Өткізгіштегі индукцияланатын ЭҚК бағыты, оң қол ережесімен

анықталады. Егер өткізгіш қандай да бір энергияны тұтыну кедергісіне

тұйықталса, онда пайда болған тізбекте ЭҚК әсерінен I ток жүреді, оның

бағыты ЭҚК бағытына сәйкес келеді. Нәтижесінде өткізгіш тогымен

полюстердің магниттік өрістерінің өзара әрекетінен электрмагниттік күш

пайда болады FЭМ=Ɩ·В·I , оның бағыты сол қол ережесімен анықталады. Бұл

күш F1 күшіне қарсы бағытталған және FЭМ=F1 болғанда, өткізгіш тұрақты

жылдамдықпен ығысады. Сонымен қатар, өткізгішті ығыстыруға жұмсалатын

механикалық энергия, сыртқы тұтынушылардың кедергісіне берілетін

түрленген электр энергиясында, машина генераторлық режімінде жұмыс

істейтін болады.

Сурет 1. 2 - Электр машинасының әрекет ету принципі

15

Егер сыртқы қорек көзіндегі электр энергиясын өткізгішке жіберсе, онда

өткізгіштегі токпен және полюстердегі магнит өрістерімен өзара әсерлесіп,

нәтижесінде электрмагниттік күш тудырады FЭМ , сол күштің әсерінен

өткізгіш магнит өрісінде қандай да бір механикалық энергияны қабылдағыш

кедергілерін жеңе отырып, машина қозғалтқыш режімінде жұмыс істейтін

болады. Сонымен бірге, электрмагниттік индукцияның және электрмагниттік

күштердің заңдарын жалпылама түрде негізге ала отырып, электрлік

машиналар генераторлық режімінде және қозғалтқыштық режімінде де жұмыс

істей алады.

Электр машиналары тұрақты және айнымалы токтардағы машиналар

деп жіктеледі. Айнымалы токтағы машиналарда айналатын магнит өрісі пайда

болады, айналу жиілігі желідегі токтың жиілігіне байланысты болады.

Кез келген электрлік машина негізгі екі бөліктен тұрады: қозғалмайтын

- статордан және айналатын - ротордан.

Айнымалы токтағы машинаны бір фазалы және үш фазалы, ал әрекет

ету принциптеріне қарай синхронды және асинхронды деп бөлуге болады.

Синхронды машиналарда энергияны түрлендіру үрдісі, магнит өрісінің айналу

жиілігіне тең ротордың айналу жиілігіндегі синхронды жылдамдықта өтеді.

Генераторлардың негізінде синхронды машиналар кеңінен қолданылады және

барлық өндірілетін электр энергиясы осы типтегі генераторлармен

шығарылады. Синхронды қозғалтқыштарды пайдалану арнайы

тағайындаудағы (жиіліктің тұрақтылығы, cosα жоғарылату және т. б. ) азғантай

топпен шектелген. Асинхронды машиналарда энергияны түрлендіру үрдісі

магнит өрісінің айналу жиілігіне тең емес, ротордың айналу жиілігіндегі

синхронды емес (асинхронды) жиілікте өтеді. Бірқатар маңызды

ерекшеліктеріне қарай, асинхронды машиналарды қозғалтқыштар негізінде

пайдаланылатын ең көп таралған электр машинасының типі болып табылады.

Электр машиналарының орамаларында уақытқа және бұрышына

байланысты айырмашылықтағы ток ағып өтеді. Электр машиналарын

жобалағанда бір ғана гормоникадан тұратын ауалық түйсікшедегі дөңгелек

айналымдағы магнитті өрістерді алуға тырысады. Егер қозғалыссыз тұрған

орамалар 900 ығыстырылса, онда айнымалы өріс екі фазалы токты жүйемен

жүзеге асады. Ал егер, орамалар кеңістікте 1200 ығыстырылса және ток

уақытқа байланысты 1200 ығыстырылса, онда үш фазалы жүйе арқылы

жасалынады. Жалпы жағдайда айнымалы өріс кеңістікте орамаларының

360 0

m

және тоқтарының уақытқа байланысты

360

m

ығыстырылса, m - фазалы ток

жүйесі арқылы жүзеге асады. Бұл жағдайда орамада тұрақты тоқ тарала

бастайды нәтижесінде машина іске қосылып жұмыс жасайды.

Барлық электр машиналарындағы қоздыру орамалары магнитті өрістің

пайда болуына әсер етеді, соның саладарынан энергияның электр

механикалық өзгерістерге ұшырап түрлендірілуі болады, бірақ активті қуат

16

ауалық түйсікшеге валдан немесе электр желісінен келеді. Тұрақты, қалыпты

режимде қоздыру орамаларынан қуат алынбайды.

Ал, айнымалы ток машиналарындағы магнитті өріс реактивті токтармен

жасалынады, сонымен қатар, олар қосымша энергияны түрлендіруге де

қатысады.

Сурет 1. 3 - Машинаның сұлбасының жалпы түрі

Электр машиналарының қарапайым сұлбасына екі фазалы машиналар

жатады, оларда статор мен роторда екі орамадан болады (1. 3 сурет) . Суретте

көрсетілгендей, статор ормалары ω s α және ω s β кеңістікте және магнитті өрісте

900 айырмашылықта, ротор орамалары ω r α және ω r β бір-біріне байланысты

900 ығыстырылған. Сәйкесінше статор ормаларына U s α және U s β кернеулері

берілген, ал ротор орамаларына U r α және U r β берілген.

Екі фазалы машиналардың ауалық түйсікшесінде айналмалы магнитті

өріс алу үшін, статор мен ротор орамаларына уақытқа байланысты 900

айырмашылықта болатын кернеулер берілуі керек. Сонда орамаларда уақытқа

байланысты 900 айырмашылықта болатын токтар тасымалданып, өте

бастайды. Осыдан шығатын электр механикасының үшінші заңынан

көретініміз: бір - біріне байланысты қозғалысссыз болатын статор мен ротор

өрістерде энергияның электрмеханикалық түрлендірілуі белгілі бір бұрыштық

жылдамдықтарға байланысты болады.

ω с = ω р ± ω п. р