Айқын полюсті машинаның қҧрылғысы

Сабақтың тақырыбы: Іс-тәжірибе: синхронды машиналар
Топтар
Аэл 9-181

Сабақ өтетін күн
11.03.2021

САБАҚ БАРЫСЫ
І Ұйымдастыру бөлімі:
А) <<Топтық>> ашылған чатқа кіру;
Б) Чатқа оқытушы өзінің пәнін кесте бойынша жариялау;
В) Оқушылардың чатқа қосылғанын тексеру, қадағалау;
Г) Өтетін сабақтың тақырыбын чатқа жазу;
ІІ Үй тапсырмасын тексеру
А) Өткен тақырып бойынша үй тапсырмасын сұрау;
Б) Орындалған үй тапсырмаларын чат арқылы электронды қабылдау
В) Студенттерге үй тапсырмасынан сұрақтар қою;
Қандай электрлік машина синхронды деп аталады?
Синхронды машинаның қайтарымдылығы дегенде не тҥсіндіріледі?
Синхронды генераторлардың қолдану аясы қандай?
Г) Студенттерден ауызша түрде қабылдау;
ІІІ Жаңа оқу материалын баяндау (Электронды түрде: мәтін, сурет, видео)
Кез-келген электрлік машиналар секілді синхронды машиналарда статор мен ротор бар. Синхронды машинаның роторы тҧрақты токпен қоздырылатын электромагнит тәрізді. Қуаттылығы тӛмен синхронды машиналарды ротордағы ораманың орнына тҧрақты магниттер қолданылуы мҥмкін.
Синхронды машинаның статоры 1 (7.13 а-сурет) асинхрондікі секілді орындалған. Онда ҥш фазалы (жалпы жағдайда кӛп фазалы) орама 3 орнатылған. Тҧрақты ток кӛзінен қоректенетін ротордың орамасын 4 қоздыру орамасы деп атайды. Себебі ол машинада қоздырудың магниттік ағымын туындатады. Ротордың айналушы орамасын тҥйіспелі сақиналар 6 мен қылшақтар кӛмегімен тҧрақты токтың сыртқы кӛзімен байланыстырады (7.13 б-сурет). Ротордың 2 айналуы кезінде бірнеше жиілігі п2 қоздыру ағыны статор орамасының жетектерін кесіп ӛтеді және жиілікпен ӛзгеретін ондағы фазаларында ЭҚК индуцирленеді:

7.13-сурет. Синхронды машина:а -- электрмагниттік схема; б -- қосылу схемасы; 1 -- статор; 2 -- ротор; 3 -- ҥшфазалы орама; 4 -- ротор орамасы; 5 -- қылшақтар; 6 -- тҥйіспелі сақиналар
Егер статордың орамасын қандай да бір жҥктемеге жалғанғанда, онда осы орамамен ӛтетін кӛпфазалы ток 1а айналу жиілігі мынадай болатын айналушы магниттік ӛрісті туындатады:

(7.2) және (7.3) формулалардан л1 = n2, яғни ротор статордың магниттік ӛрісі айналу жиілікпен айналатындығын кӛруге болады. Мҧндай машинаны синхронды деп атайды.
Синхронды машинаның нәтижелеуші магнитті ағымы Ф қоздыру орамасының МҚК және статор орамасының бірлеске әрекеті нәтижесінде туындайды. Және нәтижелеуші магниттік ӛріс ротор секілді жиілікпен кеңістікте айналады.
ЭҚК индуцирленетін және жҥктеме тогы ӛтетін синхронды машинаның орамасын зәкір орамасы деп атайды. Ал қоздыру орамасы орналасқан машинаның бӛлігін - индуктор деп атайды. Демек, келтірілген машинада (7.13-суретті қараңыз) статор - зәкір, ал ротор - индуктор болады. Машинаның әрекет ету принципі мен жҧмыс теориясы ҥшін зәкірдің немесе индуктордың айналуы еш маңызды емес. Сондықтан кейбір жағдайларда кері қҧрылымдық схемасы бар синхронды машиналарды қолданады. Жҥктеме жалғанатын зәкірдің орамасын роторда орналастырады. Ал тҧрақты токпен қоректенетін қоздыру орамасы - статорда болады. Мҧндай машинаны кері деп атайды. Кері машиналар салыстырмалы тӛмен қуаттылыққа ие, себебі оларда ротор орамасынан қуатты іріктеу қиындатылған болады.

Синхронды машинаның орнатылған жҧмыс режимдеріне келесідей ерекшеліктері тән:
Қозғалтқыштық және генераторлық режимдерде жҧмыс істеуші машинаның роторы айналушы магниттік ӛрістің жиілігіне тең тҧрақты жиілікпен айналады. Яғни п2 = п1, сондықтан машина синхронды деп аталады.
Зәкір орамасында индуцирлеуші ЭҚК ӛзгеріс жиілігі ротор айналу жиілігіне пропорционалды;
Орнатылған режимде қоздыру орамасындағы ЭҚК индуцирленбейді. Осы ораманың МҚК тек қоздыру тогымен анықталады және машинаның жҧмыс режиміне байланысты емес.

7.2-мысал. Жиілігі 50 Гц ЭҚК алу ҥшін екі полюсті генератор 3000 айн/мин жасауы қажет

Ротордың қҧрылғысы бойынша синхронды машинаның екі тҥрі кездеседі: тҧрақты магниттің индуктивтік шарғылары шығарылыңқы полюстерінде орналасқан айқын полюсті роторы бар машина (7.14а-сурет) және тҧрақты токтың бӛлінген орамасы ротордың қималарында орналастырылған айқан емес полюсті роторы бар машина (7.14б-сурет).
Ротордың айналу жиілігі 1500 және 3000 айн/мин кезінде жҧмыс істейтін ҥлкен қуатты екі және тӛрт полюсті машиналарды әдетте айқын емес роторлы етіп жасап шығарады. Оларда айқын полюсті роторды қолдану полюстерді және қоздыру орамаларын бекітудің қажетті механикалық беріктігін қамтамасыз ету жағдайына байланысты мҥмкін емес. Мҧндай машинада қоздыру орамасын кӛлемді болат соғылмасынан жасалған ротордың ӛзекшелерінің қималарында орналастырады және магнитті емес сынамен бекітеді.

7.14-сурет. Синхронды машинаның роторы:а -- айқын полюсті; б -- айқын емес полюсті; 1 -- ротор ӛзекшесі; 2 -- қоздыру орамасы
Едәуір центрден тепкіш кҥштер әсер етуші ораманың қарсы бӛліктерін болатты кӛлемді бандаждармен бекітеді.
Айқын полюсті синхронды машина 1500 айн/мин дейінгі айналу жылдамдығы ҥшін жасап шығарылады және генератор немесе қозғалтқыш тҥрінде қолданылады. Аса ірі синхронды машиналар гидроэлектростанцияларды орнатады және айналым жиіліктері 50-500 айн/мин қҧрайтын гидравликалық турбиналармен келтіріледі. Осындай типтегі машиналар айналу жиілігі 100-ден 1500 айн/мин дейінгі іштен жану қозғалтқыштарымен әрекет ететін дизель-генераторлар ретінде қолданылуы мҥмкін.
Айқын полюсті машинаның қҧрылғысы 7.15-суретте келтірілген.
Турбогенераторлар айналымға тез қозғалушы бу немесе газдық турбиналармен келтіріледі және қҧрылымдық тҥрде айқын емес полюстермен орындалады. Ондағы білік кӛлденең орналасқан. Механикалық беріктік шарттары бойынша ротордың диаметрі 1-1,5 м ӛлшеммен шектелген. Ротордың шекті ҧзындығы 7,5 -- 8,5 м; ол мҥмкін болатын біліктің майысуымен шектелген. Турбогенераторлардың қуаттылығы - 800-1200 МВт.
Гидрогенераторлар айналымға айналу жиіліктері 50-500 айн/мин қҧрайтын гидравликалық турбиналармен келтіріледі. Генераторлар полюстер кӛп санымен және айқын полюсті роторлармен орындалады.

7.15-сурет. Айқын полюсті машинаның қҧрылғысы:1 -- корпус; 2 -- статор ӛзекшесі; 3 -- статор орамасы; 4 -- ротор; 5 -- желдеткіш; 6 -- орама шығарылымдары; 7 -- тҥйіспелі сақиналар; 8 -- қылшақтар; 9 -- қоздырғыш
Қуаттылығы 500 МВт асатын гидрогенераторларда ротордың диаметрі оның 2 м ҧзындығы бойында 15 м қҧрайды.
Дизель-генераторлар айналымға іштен жану қозғалтқыштары арқылы келтіріледі. Оларды біліктері кӛлденең орналасқан айқын полюстілерден жасап шығарады. Мҧндай генераторлардың қуаттылығы 100-ден 1500 айн/мин дейін айналу жиілігінде бірнеше киловольт-амперден бірнеше мегавольт-амперге дейін жетеді.
Айқын емес полюсті синхронды машина негізінен жылу электрстанцияларында генератор ретінде қолданылады және айналымға айналу жылдамдығы 3000 айн/мин болатын бу турбинасымен келтіріледі (50 Гц жиілікте).
Синхронды машинаның роторы айқын және айқын емес полюсті болады.
Синхронды генераторларды электрстанцияларында электр энергиясын жасаушы негізгі қҧрылғылар ретінде қолданады және оларды турбо, гидро және дизель-генераторлар деп жіктейді.
IV. Бағалау
А) Студенттерге жаңа тақырып бойынша сұрақтар қою
Б) Студенттерден ауызша түрде қабылдау;
Сұрақтар мен тапсырмалар
Синхронды машиналардың асинхрондылардан қандай принципиалды айырмашылығы бар?
Синхронды машиналарда қайтарымдылық принципі бар ма?
Синхронды генератор жҧмыс принципінің мәні қандай?
Айқын полюсті және айқын емес полюсті синхронды машиналар қалай қҧрастырылған?
Синхронды машина роторының айналу жиілігі қандай параметрлерге тәуелді?
В) Студенттердің тапсырма жауаптары бойынша баға қою.
V. Үй тапсырмасын беру
Үй тапсырмасы
Жаңа сабақты оқып, пысықтау.
Сұрақтар мен тапсырмаларға жазбаша және электронды түрде жауап беру.