Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Казахский национальный технический университет им. К. И. Сатпаева

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

jomartov_elektrlik_umk_kz.pdf

Скачиваний:

307

Добавлен:

13.03.2015

Размер:

1.33 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 32 3 > Следующая >>>

(2.9) теңдеулерден I1 тогын анықтаймыз. (2.9) теңдіктің бірінші теңдеуіне сəйкес, E1 , I1¢r1¢

¢ ¢

векторларын

қосыпU1 кернеуінің векторын жəне

мен I1 векторлары

жəне - jI1 xS1

арасындағы j1

фазалық ығысуды анықтаймыз.

Осындай жолмен жүктеме активті-сыйымдылықты

болғандағы

трансформатордың

векторлық диаграммасы 2.3, б - суретте көрсетілген.

Трансформатордағы қуаттар шығыны мен оның пайдалы əсер коэффициенті

ПƏК жүктемедегі активті қуат пен ток

көзінен

тұтынылатын

активті

қуаттардың

қатынасы ретінде анықталады:

U 2 I 2 cos j2

h =

U1 I1 cos j1

Көбінесе мына формула қолданылады:

h =

U 2 I 2 cosj2

P2 + åP

U 2 I 2 cosj2 + PCT + PM

мұндағы åP = PCT + PM - трансформатордағы қуаттар шығынының толық шамасы.

Болат өзекшедегі PCT

қуаттар шығынын трансформатордың қуатына байланысты бос

жүріс режимі кезіндегі P0

қуаттар шығынына тең деп есептейді. PCT жүктемеге тəуелді емес

сондықтан оны тұрақты деп есептейді.

шығыныPM

Трансформатор

орамдарындағы

қуат

токтың квадрат

дəрежесіне

тура

пропорционал: P

= P = I 2 r

0 . Əншейінде cosj

= const;U

= U

2 HOM

= const .

Ендеше:

1 k 75

h =

U 2 HOM I2 (I 2 HOM / I 2HOM )cosj2

2HOM

2 HOM

/ I

2 HOM

)cosj

+ P

+ I 2 r

0 (I

1HOM

/ I

1HOM

Немесе:

k 75

kH PHOM cosj2

h =

cosj

+ P

+ k 2

HOM

kHOM

мұндағы PHOM = U 2HOM × I2 HOM .

ПƏК максималь мəнін болат өзекшедегі

қуат шығыны электрлік шығындарға тең

болатын кездегі kH

коэффициентінің белгілі бір тиімді мəнінде алуға болады:

k 2

= P ,

H opt kHOM

Бұл теңдіктен kHopt =

PCT / PkHOM

Қуатты

трансформатордың

ПƏКh = 0,96 - 0,99 ;

аз

қуатты

трансформаторларда:

h = 0,6 - 0,92 ,

жүктеме

мына

мəндерге

сəйкес

келетін

болғандаkHopt = 0,5 - 0,8

ПƏК

максималь мəніне қол жеткізуге болады.

Негізгі əдебиет 4. [104-118]. Қосымша əдебиет 3. [17-35]. Бақылау сұрақтары:

1.Қысқа тұйықталу режимі дегеніміз не?

2.Неге трансформатордың п.ə.к. жүктемеге байланысты?

3.Трансформаторда шығындардың қандай түрлері бар жəне олар неге байланысты болады?

4.Векторлық диаграмма дегеніміз не?

№3 дəріс конспектісі. Үш фазалы трансформаторлар. Магниттік сұлбалар (схемалар).
Орамалардың қосылу схемалары. Трансформаторлардың параллель жұмыс істеуі.
			Үш фазалы трасформаторлар
Қуаты орта жəне үлкен болатын өндірістік қондырғыларды қоректендіру үшфазалы
айнымалы ток козінен қоректенетін түзеткіш схемалар қолданылуы мүмкін. Бұл схемаларды
қоректендіру үшін үшфазалы трансформаторлар қолданылады. Үшфазалы трансформаторлар
топтасқан болып жасалуы мүмкін(3.1-сурет), яғни трансформатор үш бір фазалы
трансформаторлардан			құралады	жəне	əрбір	трансформатор	кəдімгі	бір	фа
трансформатор ретінде жұмыс жасайды. Екінші түрі үш стерженді (3.2-сурет).
Бірінші жəне екінші ретті орамдарын жұлдызша(Y) немесе үшбұрыш ( ) схемаларының
бірімен жалғауы мүмкін, қандай схемамен жалғанғанын трансформатордың құжаттық
берілгендері болып табылады,яғни қандай схемамен жалғанғаны көсетіледі, мысалы Y/Y
(3.2-сурет үшін) бөлшектің алымы бірінші ретті , ал бөлімі екінші ретті орамдардың жалғану
схемасын көрсетеді
Топтасқан		трансформаторда магниттік			жүйе симметриялы болады, оларды зерттеу
кезінде	əрбір	тарнсформаторды		жек	қарастыруға , боладысондықтан		бір	фазалы

трансформатор үшін жазылған теңдіктердің барлығын, оның векторлық диаграммасын, ауыстыру схемасын топтасқан үшфазалы трансформатордың əрбір фазасындағы процесстер үшін дұрыс деп есептеуге болады.

3.1-сурет. Топтасқан үшфазалы трансформатор

Үш стерженьді трансформатордың жекелеген стержендерінің магнит ағындарының геометриялық қосындысы кез-келген уақытта нольге тең, сондықтан магнит тізбегінің тұйық контурлы болуын қамтамасыз ету үшін қарастырылатын магнит өткізгіштің арнай учаскелерінің қажеті жоқ. Үшстерженьді трансформатордың артықшылығы да осы, яғни магнит өтікізгіш массасының аздығы болып табылады. Бірақ бұл оның кемшілігі болыпта табылады, себебі ортадағы жіне шеткі стрежендердегі магнит ағынының жолы əртүрлі болғандықтан олардың магниттік кедергілері де əркелкі. Магниттік кедергілердің əртүрлілігі магниттендіру токтарының бір-бірінен айырмашылығына алып келеді.

Үш стерженьді трансформаторда барлық алты орамдар ортақ өзекшеге орналасқан, сондықтан есептеулер кезінде орамдардың бір-біріне əсерін де ескеру керек. Көбінесе бұл трансформаторлардыңда теңдеулерін бірфазалы трансформатор теңдеулеріне келтіреді, сондықтан осыған дейін үшфазалы трансформатордың əрбір фазасы үшін алынған теңдеулер бұлар үшін де дұрыс болып табылады.

Бұл трансформатордың трансформациялау коэффициенті сызықты кернеулердің қатынасыретінде анықталады, сондықтан ол орамдардың тармақ саны ғана емес сонымен қатар орамдардың жалғану схемасына да байланысты.

3.2-сурет. Үш фазалы үш стерженьді трансформатордың схемасы

Орамалардың қосылу схемалары Бір фазалы трансформаторды қарастырайық

3.3-сурет. Бір фазалы трансформатор орамаларының қыспақтарының белгіленуі
МЕСТ-ке сəйкес орама қыспақтары	берілген		суретте	көрсетілгендей	белгіленеді.
Жоғарғы кернеу орамаларының басы мен	аяғы	сəйкесіншеА жəне X бас əріптерімен
белгіленеді. Төменгі кернеу орамаларының	басы	мен	аяғы	сəйкесіншеа жəне х	кіші

əріптермен белгіленеді.

Үш фазалы трансформаторлардың орамаларының қыспақтары 3.4-суретте көрсетілгендей белгіленеді.

3.4-сурет. Үш фазалы трансформатор орамаларының қыспақтарының белгіленуі Орама қыспақтарының белгіленуін біле отырып, біз үш фазалы трансформатордың жəне

үш фазалы топтың орамаларын жұлдызшаға немесе үшбұрышқа дұрыс жалғай аламыз. Оларды сонымен қатар трансформаторлардың параллель жұмыс істеу кезінде де білу қажет.

Ораманы қосу, мысалы жоғарғы кернеудің орамасын жұлдызшаға қосу3.5-суретте көрсетілген.

3.5-сурет. Ораманы жұлдызшаға қосу

Бұл жағдайда сызықтық кернеу3 есе фазалық кернеуден үлкен, ал сызықтық ток фазалы токқа тең.

3.6-суретте ораманы үшбұрышқа жалғау көрсетілген.

3.6-сурет.Ораманы үшбұрышқа жалғау

Бұл жерде сызықтық кернеу фазалық кернеуге тең, ал сызықтық ток фазалық токтан 3
есе үлкен. Орамаларды жұлдызша-жұлдызша		етіп	жалғаудыY/Y	етіп	белгілейді.
Орамаларды жұлдызша-үшбұрыш етіп жалғаудыY/		етіп	белгілейді. Егер жұлдызша етіп
жалғанған орамадан нөлдік нүкте шығарылса, онда мұндай жалғануды Y0				белгілейді жəне
нолі бар жұлдызша деп атайды.
Трансформатордың Uсыз.1 жəне Uсыз.2	сызықтық		кернеулерінің		қатынасы	орама

орамдарының санына ғана емес олардың қосылу тəсілдеріне де байланысты болады.

Y/Y кезінде	Uсыз.1	=	w
			1
			w2
	Uсыз.2

Y/∆ кезінде	Uсыз.1	=		3w
			1
	Uсыз.2		w2

∆/Y кезінде	Uсыз.1	=	w
			1
	Uсыз.2
				3w2

Жалғану топтары

Фаза бойынша ығысуға байланысты сызықтық бірінші жəне екінші ретті э.қ.к-ң арасында бірдей қыспақтарда трансформаторларды жалғану топтарына бөледі.

Жалғану топтарын белгілеу үшін 1-ден 12-ге дейін бүтін сандар таңдалады. Бұл жерде бір саны 300-қа сəйкес келеді деп шартты түрде қабылданған. Жоғарғы кернеу орамаларының э.қ.к.-ң векторымен жалғану топтарын анықтау кезінде минуттық тілді, ал төменгі кернеу орамаларының э.қ.к.-ң векторымен сағаттық тілді салыстыру керек. Бұрыштың саналуы минуттық тілден сағаттық тілге қарай олардың айналу бағыты бойынша жүргізіледі.

Орамалары 3.7-суретте көрсетілген бір фазалы трансформаторды қарастырайық.

3.7-сурет Бір фазалы трансформатор 1/1-12.

Егер олар ораудың бірдей бағыты кезінде орындалса (мысалы, сағат тілі бойынша, егер А дан X-ке жəне a-дан х-ке қарай қараса), онда оларға келтірілген э.қ.к.бір жаққа бағытталған векторлар болып көрсетіледі. (3.7-сурет). Мұндай трансформатор 12 санымен белгіленетін жалғану тобына жатады. Оның шартты белгіленуі 1/1-12.

Егер сол трансформаторда төменгі кернеу орамасы болса жəне онда алдыңғы жағдаймен салыстырғанда қыспақтардың белгіленуі көрсетілсе, онда э.қ.к.-ң арасындағы жылжу 1800-қа тең болады. (3.8-сурет).

3.8-сурет. Бір фазалы трансформатор 1/1-6. Мұндай трансформатор 6 санымен белгіленетін жалғану тобына жатады.

Орамаларының жалғануы Y/∆ үш фазалы трансформаторды қарастырайық (3.9-сурет).

3.9-сурет. Үш фазалы трансформатор Y/∆-11.

Осы суретте келтірілген э.қ.к.-ң векторлық диаграммалар сызықтық э.қ.к.-ң арасындағы ығысу 3300-қа тең екенін көрсетеді. Яғни, трансформатор 11 топқа жатады. Ол Y/∆-11 деп белгіленеді.

Орамаларды Y/∆ (немесе ∆/Y) қосу кезінде барлық тақ топтарды 1, 3, 5, 7, 9, 11 аламыз. Жалғану топтарының тек екеуі ғана12 жəне 11 топтар стандартталған. Барлық

шығарылатын бір фазалы трансформаторлар жəне орамалары Y/Y етіп жалғанған үш фазалы трансформаторлар 12 топқа жатады, ал орамалары Y/∆ етіп жалғанған үш фазалы трансформаторлар 11 топқа жатады

Трансформаторларды параллель жұмыс істеуі Əдетте электрмен жабдықтау сенімді болу үшін трансформатор лаустанцияларында екі

немесе одан да көп трансформаторлар қояды. Екі не одан да көп трансформаторлар бір трансформатордың қуаты электр қабылдағыштарың қуатынан аз болған жағдайда да қойылады.

Бұл трансформатордың кірмелік орамалары бір кернеулі желіге жалғанады , даал шықпалық орамаларына номинал кернеулері бірдей электр қабылдағыштар қосылады. Ендеше номинал кернеулері бірдей электр қабылдағыштарды жабдықтайтын жəне бір желіге жалғанатын лаустанциялық трансформаторлар өзара параллель жалғанған.

3.10-сурет. Трансформаторларды параллель қосу (а) жəне олардың шықпалдық орамаларының орынбасарлық схемасы (б).

Осы айтылғандардан жəне3.10, а-суреттен көрініп тұрғандай, трансформаторларды жүмысқа параллель қосу үшін олардың кірмелік жəне шықпалық орамаларының номинал кернеулері өзара тең болуы керек. Бұл шарт егер трансформаторлардың трансформация коэффициенттері езара тең болса ғана, орындалады. 3.10, б-суретте параллель жалғанған екі трансформатордың шыкпалық орамалары тізбегінің орынбасарлык схемасы келтірілген. Егер шықпалық орамалардың ЭҚК-тері өзара тең болмаса, ягни Е1—Е2 шарты орындалмаса, онда тіпті бос жүріс əлпінде де шықпалық орамалармен ток жүреді. Бұл ток орамаларды қыздырып қосымша шығын тудырады. Ал Е1 =Ег шарты орындалуы үшін трансформаторлардың жалғану группалары бірдей болуы керек, яғни шықпалық орамалардың ЭҚК-терінің сан мəндері ғана емес фазалары да өзара тең болуы керек.

Орынбасарлық схема бойынша трансформаторлардың шықпалық орамаларының тогы

I1	=	E -U				I2	=	E1 -U	2	.
		1		2	,
								Z2k
		Z k	1
	1							2

Е1=Е2 шарты орындалады деп есептеп, бінінші теңдікті екінші теңдікке бөлсе

I	1	=	Zk	2	немесе	I	1	=	Zk	2
I 2			Zk1			I 2			Zk1

Егер қысқа тұйықталу кедергілерінің орнына олардың мəндерін (6.6) қойса, онда

uk 2 2%

S1H

I 2

S2H

uk1 %

Ал қысқа тұйықтау кернеулері өзара тең болса, яғни Uk1=Uk2 , онда

S1H

I 2 S2H

Бұдан

қысқа

тұйықтау

кернеулері

тең

болған

кезде

параллель

трансформаторлардың жүгі олардың номинал қуаттарына пропорционал болады, ягни ортақ

жүк олардың номинал қуаттарына қарай бөлінеді(қуаты үлкен трансформатордың жүгі де

үлкен, ал қуаты аз трансформатордың жүгі де аз) деген қорытынды туады.

Сонымен, трансформаторларды жұмысқа параллель қосу үшін

үш шартты орындау

керек:

1)трансформация коэффициенттері тең болуы керек, яғни k1=k2;

2)жалғану группалары бірдей болуы керек;

3)қысқа тұйықтау кернеулері өзара тең болуы керек, яғни uқ1=uқ2.

Негізгі əдебиет 4. [104-118]. Қосымша əдебиет 3. [17-35]. Бақылау сұрақтары:

1.Үш фазалы трансформаторлардың қолдану аймағы қандай?

2.Үш фазалы трансформаторлардың орамаларының қосылуының қандай типтері жəне топтары болады?

3.Трансформаторлардың параллельді жұмысын қандай мақсатпен қолданады?

4.Параллельді жұмыс жасайтын трансформаторлар арасында жүктемені тарату неге байланысты?

№4 дəріс конспектісі. Трансформаторлардың арнайы типтері. Автотрансформаторлар. Өлшеуіштік трансформаторлар. Жарылуға қауіпсіз трансформаторлар. Дəнекерлеу трансформаторлары. Реакторлар

Автотрансформатор дегеніміз орамдарының бір бөлігі бірінші ретті тізбеккке де екінші ретті тізбекке де қатысы бар трансформатор. Автотрансформатордың схемасы 4.1-суретте көрсетілген.

Автотрансформатордың бос жүріс режимі( I 2 = 0 ) кəдімгі трансформатордың бос жүріс режимінен еш айырмашылығы жоқ.

Бірінші ретті кернеу U1 (U AX ) бірінші ретті орама тармақтарында біркелкі таралатын болғандықтан, екінші ретті кернеу:

= U

U AX

wAX

wAX / waX

K AT K AT

мұндағы K AT

— автотрансформатордың трансформациялау коэффициенті.

Қысқа

тұйықталу кезінде

оның

бірінші

ретті

тізбегіненI

тогы, ал екінші ретті

тізбектен a - X , - I 2 тогы өтеді.

Егер орамдар A - X жəне a - X қарапайым трансформатордағы секілді байланыспаған болса, онда магниттендіру тогын ескермей мына теңдеулерді жазуға болады:

I1wAX + I 2 waX = 0

I1 + (1/ K AT )I 2 = 0

I1 = -I 2 / K AT

U¢2

4.1-сурет – Автотрансформатор схемасы

Автотрансформаторда I1

тогы ораманың A - a бөлігінен ғана өтеді. Ал ортақ орамнан

a - X I aX

= I1 + I 2

= I2 (1 -1 K AT ) тогы

өтеді. Сонымен

төмендеткіш автотрансформаторда

I aX тогы орамның ортақ бөлігімен a - X , I1 тогына кері,

I 2 тогымен бір бағытта өтеді

Егер автотрансформатордың қысқа тұйықталу кезіндегі параметрлерін қарапайым

трансформатормен

салыстырсақ,

мыналарды

алуға

болады: трансформатордың

мыс

сымындағы қуаттар шығыны P

= I

2 r + I 2 r .

1 1

2 2

Автотрансформаторда I тогы,

A - a учаскесімен өтеді, оның активті кедергісі:

RAa = r1 (wAa wAX )= r1 (wAX - waX ) wAX = r1 (1-1 K AT ).

Сəйксінше

P [Aa]= I 2 r

= I 2 r (1 -1 K

1 1

a - X

орамалары

қарапайым

трансформатордың I 2 тогы өтетін (1-1 K AT )бөлігіндей

болып табылатын I aX тогы бар екінші ретті орама ретінде қарастырылады.

Сонымен автотрансформаторды кəдімгі трансформатор ретінде қарастыруға болады. Бұл кезде қуаттар шығыны:

PkAT = Pk (1 -1K AT )

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

xskAT = xsk (1 -1 K AT )

Сəйкесінше, қысқа тұйықталу кезінде автотрансформатор кернеуі:

U kAT =U k (1-1 K AT )

Автотрансформатордың қысқа тұйықталу үшбұрышының қабырғалары қарапайым

трансформатордікіне қарағанда (1-1 K AT ) есе кіші.
Автотрансформаторға берілетін қуаттың P1			= U1I1 бір бөлігі екінші ретті тізбекке A - a
орамы арқылы	өтетін P12 электромагнитті энергия ретінде, ал			қалған	бөлігі a - X орамы
арқылы өтетін P3	эленктрлік қуат ретінде тасымалданады, сəйкесінше:
		P12 = UAaI1 = (U1 - U2 )I1 = P1 (1-1/KAT ),
		P3 = P1 - P12 = P1/K AT .
Автотрансформатордың		векторлық	диаграммасы	мен	ауыстыру	схемасының
қарапайым трансформатордікінен айырмашылығы .жоқАвтотрансформатордың						ПƏК
жоғары мəндері k AT =1,25 - 2 арлыққа сəйкес келеді.

Автотрансформаторлардың кемшілігі қарапайым трансформатормен салыстырғанда,

олардың қысқа тұйықталу тогының жоғарылығы жəUне	кіші мəні кезінде үлкен
kAT

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 U 2 кернеуді 0 ден 1,21U1 аралықта реттеуге мүмкіндік береді.

Өлшеуіштік трансформаторлар Жоғары кернеулі (1000 В-тен артық) жəне тогы үлкен қондырғыларда электрлік

шамаларды тікелей өлшейтін құралдар жоқ. Себебі амперметрлер үшін өте жуан сымдар керек болатын болса, жоғары кернеуді өлшейтін құралдар күшті электромагнйттік өріске төзуі керек. Ал, күшті электромагниттік өрістен өлшеуіш құралдардың тетіктерін қорғау жəне жоғары кернеулік үшін күшті изоляция жасау техникалық оңай шешілетін мəселе емес.


4.2-сурет. Кернеу өлшеуіштік трансформатордың құрылысы жалғану схемасы.
Сондықтан төменгі кернеулі өлшеуіш құралдармен жоғары кернеулі тізбектердің
электрлік	шамаларын		өлшеу	үшін	трансформаторлар			қолданылады. Мұндай
трансформаторларды			өлшеуіштік	трансформаторлар			деп .	Өлшеушітікатайды
трансформаторларды қолдану амперметрлердің, вольтметрлердің жəне ваттметрлердің елшеу
шектерін кеңейтеді. Трансформаторлардың кірмелік жəне шықпалық орамаларының арасында
электрлік	байланыс		болмайтындықтан(автотрансформаторлардан				басқа),	өлшеуіштік
трансформаторлар жоғары кернеулі тізбекті төмен кернеулі тізбектен бөліп тұрады. Ендше
өлшеуіштік трансформаторлар төмен кернеулі өлшеуіш құралдарын жəне оларды қарайтын
адамдарды жоғары кернеуден сақтайды.
Өлшеуіштік		трансформаторлар		кернеу	өлшеуіштік	трансформаторлар			жəне	ток

өлшеуіштік трансформатор болып бөлінеді. Жалпы алғанда, құрылысы жəне əрекеттік парқы бойынша өлшеуіштік трансформаторлардың кəдімгі трансформаторлардан өзгешелігі жоқ.

Кернеу өлшеуіштік трансформаторлар бір фазалы немесе үш фазалы болады. Төмен кернеулі өлшеуіштік трансформаторлар ауамен тікелей қатысып салқындайды, ал жоғары кернеулі өлшеуіштік трансформаторлар май құйған құтыға салынып, май арқылы салқындатылады.

Кернеу өлшеуіштік трансформатордың кірмелік орамасы желінің кернеуіне жалғанады да, ал шықпалық орамасына темен кернеулі вольтметр немесе ваттметр мен электр энергиясын санауыштың кернеулік орамалары жалғанады(4.2-сурет). Сондықтан кірмелік ораманың орам саны көп болады да шықпалық ораманың орам саны кернеуі əдетте100 В болатындай етіп алынады.

ku = w1 = U1 w2 U 2

Электр желілерінің кернеулеріне сəйкесті0,38 кВ/100В, 6/100, 10/100 т.с.с. мəндерге ие болады.

Əдетте өлшеуіштік трансформаторларда кірмелік ораманың кернеуі киловольтпен, ал

шықпалық ораманың кернеуі вольтпен көрсетіледі.
Мысалы, 4.2-суреттегі		вольтметр	98 В кернеу	көрсетіп		тұр делік. Сонда өлшеуіштік
трансформатордың трансформация			коэффициенті10/100		болса,	жоғары кернеулі электр
желісінде кернеудің мəні қандай болғаны?
Электр желісінің кернеуі U1 =kUU2= 1000/100 98=9800 В.
Сонымен, жоғары: кернеулі электр			желісінің кернеуін		өлшеуішті: трансформатор арқылы
кəдімгі	вольтметрмен	өлшегенде, вольтметрдің		көрсеткен		кернеуін	трансформация

коэффициентіне көбейту керек. Ал, трансформация коэффициенті өлшеуіш аспаптардың

бетінде жазулы болады.
Кернеу	өлшеуіштік	трансформаторлардың	құжатында	:кірмелікжəне	шықпалық

орамаларының кернеулерінен басқа оның өзегі бойынша дəлдік сыныбы жəне қуаты көрсетіледі. Мысалы, НТМК-10 кернеу өлшеуіштік трансформаторының кірмелік кернеуі10 кВ, шықпалық кернеуі 100 В, ал қуаты 3-дəлдік сыныбында 5000 ВА, массасы 110 кг.

4.3-сурет. Ток өлшеуіштік трансформатордың құрылысы мен жалғану схемасы (а) жəне шартты белгісі (б).

Ток өлшеуіштік трансформатордың кірмелік орамасы желілік сымға бірізді жалғанады, яғни тогын өлшейін деп отырған сымның тогы кірмелік орамамен жүруі керек(4.3 сурет). Сондықтан ток өлшеуіштік трансформатордың кірмелік орамасы жуан сымнан жасалады да орам саны өте аз болады(əдетте 1-2 орам). Ал, шықпалық ораманың орам саны тогы5А

болатындай етіп жасалады. Оған амперметр жəне ваттметр мен санауыштың токтық орамалары жалғанады. Амперметрдің жəне ваттметр мен санауыштың токтық орамаларының кедергілері өте аз болатындықтан шықпалық орама қысқа тұйықталу əлпінде істейді деп айтуға болады.

Трансформация коэффициенті

kI = I1 I 2

мұндағы I2 — шықпалық ораманың тогы (əдетте барлық токтық трансформаторларда ол 5Аге тең).

Трансформация коэффициенті бөлшек түрінде көрсетіледі: 15/5; 25/5; 75/5; т.с.с. Токтық трансформаторлардың құжатында олардың түрі, мысалы, НПЛ-10 (мұндағы цифр

кірмелік орама жалғанатын тізбектің кернеуін көрсетеді), кірмелік ораманың номинал тогы, дəлдік сыныбы, осы дəлдік сыныбындағы шықпалык орама тізбегінің кедергісі жəне массасы көрсетіледі.

Суреттегі амперметр 4А ток көрсетіп тұр делік. Егер трансформация коэффициенті 400/5 болса, жоғары кернеулі тізбектің С фазасында қандай ток жүріп тұр?

Кірмелік ораманың – тізбектің С фазасының тогы

I1 = k1 I 2	=	400	× 4 = 320 A ,

	5

мұндағы k1 – токтық трансформация коэффициенті өлшеуіш аспаптыңбетінде жазулы болады.

Əдетте кернеу өлшеуіштік трансформатор үш фазалы , бтоклса өлшеуіштік трансформаторлар бір фазалы болады. Сондықтан үш фазалы тізбектің тогын өлшеу үшін үш токтық трансформатор қойылады.

Токтық трансформатордың шықпалық орамасының орам саны көп болатындықтан бос жүріс кезінде онда үлкен ЭҚК пайда болады. Сондықтан өлшеуіш аспаптарды ағытқан жəне олар ағытулы тұрған кезде сақтық үшін шықпалық ораманы қысқа тұйықтап қою керек жəне ол əрқашанда жерлестірілген болуы керек.

Дəнекерлеу трансформаторы Электрмен дəнекерелеу деп– екі металл нəрсені электр тогымен қыздыру арқылы

балқытып барып біріктіруді айтады. Электрмен пісірістіру кезінде электрод пен нəрсенің арасында электр доғасы пайда болады. Ал, электр доғасы материалдың ерекше күйі – плазма екені белгілі. Оның температурасы 5000...8000 К-ге дейін жетеді.

Электр доғасының вольт-амперлік сипаттамасы (4.4-сурет) тікқұлама болып келеді: əуелі тоқ аздап өскен кезде кернеу тез азаяды да (сипаттаманың em бөлігі) , кейін тоқ көбейген сайын ол өзгеріссіз дерлік қалады(сипаттаманың mn бөлігі). Сипаттаманың бұл бөлігінде доға орнықты жанып тұрады.

Электр доғасының сипаттамасынан доғаны тудыратын қондырғының вольт-амперлік сипаттамасы осындай болуы керек деген қорытынды туады. Сонымен қатар ол қондырғыда токты біршама реттеу мүмкіндігі болу керек. Өйткені массасы, қалыңдығы жəне материалдары əр түрлі нəрселерді балқыту үшін мəндері əртүрлі токтар керек.

Мұндай шарттарды дəнекерлеу трансформаторларының параметрлері мен сипаттамалары қанағатандыра алады. Басқа дəнекерлеу қондырғыларына қарағанда олар қарапайым, алып жүруге қолайлы жəне арзан. Сондықтан да дəнекерлеу трансформаторлары өндірісте кеңінен тараған.

4.4-сурет. Дəнекерлеу электр доғасының вольт-амперлік сипаттамасы.

Дəнекерлеу трансформаторларының басқа транформаторлардан құрылымды айырмашылығы – олардың дəнекерлеу тогын реттейтін реактивті шарғысы болады. Бұл шарғы шықпалық орамаға бағыттас немесе қарсы жалғанады да жеке өзекке немесе кірмелік жəне шықпалық орамалармен ортақ ортақ өзекке орналасады. Бөлек өзекке орналасқан реактивті шарғы жұмыс кезінде өзекті дəнекерлеу трансформаторлары қолданылады(4.5- сурет) .

Шықпалық орамының кернеуі

U 2 = U д +U ш = U д + XIn

мұндағы: U д ,U ш – доғаның жəне реактивті шарғының кернеулері; Х – реактивті шарғының кедергісі; I n – дəнекерлеу тогы.

Бұл теңдеуден дəнекерлеу тогының

I n = U 2 -U д

реактивті шарғының кедергісіне байланысты екені көрініп. Ендешетұр реактивті

шарғының кедергісін өзгерте отырып, дəнекерлеу тогын			реттеуге	болады. Реактивті
шарғының кедергісін электрод пен нəрсе қысқа тұйықталған			кезде (U д	= 0) шықпалық
ораманың кернеуі тудыратын токқа есептеп алады
X =	U 2	,
X =		,
	I к
мұндағы Iк – шықпалық ораманың қысқа тұйықталу тогы.

Реактивті шарғының кедергісі ондағы ауа саңылауының енін(суретте d деп белгіленген) өзгерту арқылы реттеледі.

4.5-сурет. Дəнекерлеу трансформаторының схемалық құрылысы.

Саңылау кеңейген сайын реактивті шарғының ферромагнит өзегінің кедергісі артады. Егер магниттік кедергі артса, магнит тізбегі үшін Ом заңы бойынша, яғни

Фш = wш I n ,

оның магнит ағыны Фш азаяды ( мұнда wш – реактивті шарғының орам саны, ал RM –

реактивті шарғының магнит өткізгішінің магниттік кедергісі).

Магнит ағынының азаюы өздік индукция ЭҚК-ін азайтады, ал өздік индукцияның азаюы шарғының индуктивтік кедергісінің азаюына əкеліп соғады. Егер индуктивтік кедергі азайса, онда дəнекерлеу тогы да азаяды.

Дəнекерлеу трансформаторларының құжатында олардың түрі, мысалы ТД-500, кірмелік ораманың номинал кернеуі(U1H = 380 В ), номинал дəнекерлеу тогы ( І Н = 500 В), дəнекерлеу тогын реттеу аралығы(І=100...560 А), шықпалық ораманың бос жүріс кернеуі

(60...76 В), шықпалық ораманың номинал кернеуі( U1H = 40	),В номинал қуаты
( S H = 32 кВА) жəне массасы (120 кг) келтіріледі.

Негізгі əдебиет 4. [104-118]. Қосымша əдебиет 3. [17-35]. Бақылау сұрақтары:

1.Күштік трансформаторларға қарағанда дəнекерлеу трансформаторларының құрылымдық айырмашылығы қандай?

2.Өлшеуіштік трансформатордың трансформация коэффициенті10/100 тең. Электр торабының жоғарғы кернеуі неге тең?

3.Автотрансформатордың трансформатордан айырмашылығы қандай?

4.Қандай трансформаторларды өлшеуіштік деп атайды?

№5 дəріс конспектісі. Айнымалы ток машиналар теориясының жалпы сұрақтары. Айнымалы ток машиналардың негізгі түрлері. Статор орамдары. Айнымалы ток машиналар статорының орамаларындағы ЭҚК. Жоғары гармоникалар туралы түсінік. Жоғары гармоникаларға статор орамаларының қысқаруы мен таратылу əсері. Айнымалы ток машина орамаларындағы магниттеу күші.

Асинхронды машиналар айнымалы ток машиналарына жатады. Оларды 1880...1390 жылдары Г, Феррарис, Н. Тесла жəне басқа өнертапқыштар ойлап шығарған.

Асинхронды машиналар генератор, қозғалткыш, түрлендіргіш, фазареттеуіш, тахогенератор жəне автоматика тетігі ретінде пайдаланады. Асинхронды машиналардың генератор əлпіндегі энергетикалық көрсеткіштері қозғалтқыштық əлпіне қарағанда нашар. Сондықтан асинхронды машиналар негізінен – қозғалтқыш түрінде қолданылады. Электрлік қозғалткыштардың ішінде ең көп тарғаны да осы асинхронды қозғалтқыш. Оның себебі: асинхронды козғалтқыш басқа қозғалтқыштарға қарағанда кұрылысы жағынан қарапайым, қолданымға жеңіл, сенімді жəне арзан. Ал асинхронды. козғалтқыштардың негізгі кемшілігі оның айналу жиілігін реттеудің салмстырмалы қиындығы.

Дүние жүзінде өндірілетін электр энергиясының40%-ын асинхронды қозғалтқыштар тұтынады, ал 2000 жылдарда барлық асинхронды қозғалтқыштардың қондырғылық қуаты7 млрд. кВт шамасынды болмақшы.

Асинхронды қозғалтқыштардың кернеуі стандарттық кернеулерге есептелген– 10 кВ-ке дейін, ал қуаты бірнеше ваттан мыңдаған киловаттқа дейін барады. Мысалы, ең көп тараған 4А сериялы қозғалтқыштың қуаты 0,06 кВт-тан 400 кВт-қа дейін, ал кернеуі 220 В-тен 660 В-ке дейін.

Қозғалтқыштың типтік белгілеуінде(мысалы, 4АН160М4УЗ) бастапқы цифр (4) сериясын, бірінші əріп (А) түрін (асинхронды), екінші əріпі (Н) жасалу ерекшеліктерін (Н-қорғауы 1Р23, А-тұрқы жəне қалқандары алюминий, Х-тұрқы алюминий де қалқандары шойын, т.с.с), одан кейінгі цифр (160) айналу осінің табанынан биіктігін (50...355 мм), келесі əріп (М) тұрқының ұзындық өлшемін (S – қысқа, М – орташа, L – ұзын), одан кейінгі цифр (4) магнит полюстерінің санын, келесі əріп (У) климаттық дайындалуын (У – қоңыржай, Т – тропиктік), одан кейінгі цифр (3) орналастыру категориясын керсетеді.

4А сериялы қозғалтқыштардың айналу жылдамдығы(жиілігі) 500 айн/мин – тең 3000 айн/мин-ке дейін барады. Жалпы алғанда асинхронды қозғалтқыштардың айналу жылдамдығы қозғалтқышқа берілетін кернеудің жиілігіне жəне магнит полюстерінің санына байланысты.


Мысалы электрлік қырықтықтың қозғалтқышы кернеуі36 В те жиілігі200 Гц электр көзінен
қоректендіріледі, ал айналу жылдамдығы 12000 айн/мин.
Қозғалтқыштар	əртүрлі	жұмыстар	үшін		жəне	əртүрлі	ауа	райының	жагдайы
қолданылатындықтан оларды ылғалға, ыстыққа, аязға төзімді, ал шаңнан, су тамшыларынан,
газдан жəнс бөтен	заттардың	ішіне түсуінен		сақтау үшін		қорғалған,	жабык, тамшыдан
қорғалған, қопарылыстан қорғалған етіп жасайды.
Асинхронды	қозғалтқыш деп айнымалы			ток	электрлік энергияны			механикалық

энергияға түрлендіретін, роторының айналу жылдамдығы жүктемеге тəуелді болатын машинаны айтады. Асинхронды қозғалтқыштар үшфазалы, екіфазалы, бірфазалы болады жəне екі негізгі бөліктен тұрады: статор жəне ротор.

Статор — қозғалтқыштың қозғалмайтын бөлігі(5.1,а-сурет). Оның ішкі жағынан паздар жасалған, оларға фазалық орамалар орнатылады.

Үшфазалы асинхронды қозғалтқышта үш орама болады. Олар бірдей жасалған жəне 120°-пен орналасқан. Орамалар арқылы

n = 60 f , p

жиілігімен айналатын магниттік өрісті тудыратын үшфазалы ток өтеді.

мұндағы п — айналу жиілігі, мин -1; f — айнымалы ток жиілігі, Гц; р — полюстер жұбының саны.

5.1-сурет. Асинхронды қозғалтқыштың құрылысы:

а– статор; б – ротордың қысқаша тұйықталған орамы (тиіннің торы);

в– жиналған түрдегі ротор; 1 – клеммалық қалқан; 2 – станина;

3 – орама; 4 – өзекше; 5 – табан Ротор — қозғалтқыштың айнымалы бөлігі. Ол қысқаша тұйықталған жəне фазалық

бола алады. Қысқаша тұйықталған роторлы қозғалтқыштарда орама шеттерінен тұйықталған мыс немесе құйылған алюминий стерженьдер түрінде жасалған (5.1,б,в-сурет).

Фазалық роторлы қозғалтқыштарда соңғысының фазалық орамалары болады(5.2,а,б- сурет). Олар статор орамасының түріне байланысты болады жəне фазаларының саны да сонша болады. Орамалары «жұлдызша» жалғанады, яғни шығыстары бір нүктеге жалғанған, ал бастары білікке бекітілген мыс сақиналарға жалғанады. Мұндай қозғалтқыштарда роторлық орамалы реостатпен іске қосу кезінде тізбектей жалғауға немесе оны жұмыс істеп тұрғанда қысқаша тұйықтауға мүмкіндік беретін құрал болады.

5.2-сурет. Фазалық роторлы асинхронды қозғалтқыш: а — жалпы түрі;
	б — қозғалтқыштың контактілі сақиналы роторы
Құйынды	токтарға	шығындарды	азайту	үшін	асинхронды	қозғалтқыштардың

статорлары мен роторы жеке бір-бірінен оқшауланған, қалыңдығы 0,5мм электротехникалық болаттан қаңытлырлардан жасалған.

Егер қозғалтқыштың статорлық орамаларын үшфазалы айнымалы ток желісіне қосса, онда статордың ішінде айналатын магниттік өрісі пайда болады. Бұл өріс бір уақытта статор

мен ротордың орамаларын қиып .өтедіСтаторлық	орамаларда орамның ток	күшін
анықтайтын теріс ЭҚК-тері индукцияланады.
Роторлық орамаларда ЭҚК индукцияланады, оның əсерінен орамаларда токтар өтеді. Ол
токтар статордың айналатын магниттік өрісімен	əсерлесіп айналу моментін	тудырады,

осының нəтижесінде ротор статордың өрісінің айналу жағына қарай айнала бастайды.

Демек, ротор айналғанда оның айналу жиілігі статор өрісінің айналу жиілігінен аз болу керек. Осыдан қозғалтқыш асинхронды деген(біруақыттылы емес) деген атқа ие болды.

Статордың өрісінің айналу жиілігіп мен ротордың айналу жиілігініңп1 айырмашылығы s сырғанау деп аталатын шамамен сипатталады:

s = n - n1 n

Асинхронды қозғалтқыш үшін сырғанау бірден нөлге жақын шамаға дейін өзгереді. Қозғалтқышты іске қосқанда, ротор қозғалмай тұрғанда(s=1), ротор орамасының

айналатын магниттік өріспен қиылысу жиілігі ең үлкен болады. Ротордың орамаларында үлкен ток күшін əкелетін ең үлкен ЭҚК-тері индукцияланады. Ротор орамаларының токтары өзінің айналатын магниттік өрісін тудырады, ол өріс статор айналатын магниттік өрісіне қарсы бағытталады жəне оны азайтады. Нəтижесінде теріс ЭҚК-і азаяды, ал статор орамаларындағы ток артады. Іске қосу тогы номиналдыдан 4-7 есе артық болады.

Қысқаша тұйықталған роторлы қозғалтқыштардың роторының айналу жиілігі полюстар

жұбын ауыстырып қосу арқылы немесе кернеудің шамасын өзгерту арқылы реттейді.
Фазалық	роторлы	қозғалтқыштың		айналу жиілігі ротордың орамасына қосылған
реостатпен реттеледі. Реостаттың кедергісін өзгерте бере, ротордағы ток күшін өзгертеді, бұл
кезде ротордың өрісі өзгереді, сəйкесінше ротордың жəне статордың өрістерінің əсерлесу
күші өзгереді. Демек, сырғанаудың шамасы өзгереді.
			Синхронды машиналар
Синхронды	машиналарда		көбінесе	генератор	ретінде	пайдаланады. Синхронды
электрқозғалтқыштарын		асинхронды		электрқозғалтқыштарына		қарағанда	сирек

қолданылады, оларды тек берілген қуатта жəне жұмыс режимінде тиімді болғанда ғана қолданылады.

Машинаның роторының жылдамдығы статордың орамасындағы ток тудыратын айналатын магнит ағынының жылдамдығымен бірдей болады, яғни ротор жəне магниттік ағын синхронды айналады, сол себепті бұл машинаны синхронды теп атайды.

Синхронды машинаның құрылысы. Синхронды машина асинхронды машина сияқты қозғалмайтын статордан жəне қозғалатын ротордан тұрады. Статор үшфазалы асихронды қозғалтқыштың статорынан айырмашылығы жоқ. Ротор айналатын электромагнит түрінде болады, оның орауыштары тұрақты токпен қоректенеді.

Құрылыс жағдайында жетегі ішкі жану қозғалтқышынан болатын синхронды генераторлар қозғалатын электрлік станциялар үшін қолданады.

Синхронды қозғалтқыштар абсолютті қатаң механикалық сипаттамаға ие, яғни айналу жылдамдығы тұрақты болады. Өндірісте жəне құрылыста бұл қозғалтқыштар компрессорлық жəне сораптық қондырғылардың жетектері үшін, сонымен қатар тас ұнтақтау жəне экскаваторлардың жетегі үшін қолданады.

Қозғалатын магниттік өрісті алу принципі

Статорда айнымалы ток iA = Imsinwt (w = 2pf1) өтетін орам (орауыш) А-Х (5.3,а,б- сурет)орналассын. Осы токтан пайда болған МҚКFА орамның осімен пульсацияланады (5.3,в-суреттегі көлденең штрих стрелкалары).

FА = Fmsinwt

а)

б)

в)

г)

5.3-сурет. Машинадағы айналатын магниттік өрістің пайда болуына

Егер 900 бұрышпен орналасқан орамды(орауышты) BY қосса жəне ол арқылы iB = Imcoswt тогын жіберсе, онда МҚК FВ осы орамның осі бойынша пульсацияланады(тік стрелкалар):

FВ = Fmcoswt.

Нəтижелік ЭҚК-інің векторының модулі

		F =	F 2	+ F 2	= F = const .
			A	B		m
Оның a фазасы келесі шарттан анықталады
		tga =	FA	= tgw t .
		tga =	FB	= tgw t .				p
			FB
Сонымен, қабылданған шарттарда, яғни кеңістікте екі							витоктың		бұрышына жəне
Сонымен, қабылданған шарттарда, яғни кеңістікте екі							витоктың		бұрышына жəне
	p						2
уақыт бойынша	p	-ге токтың	ығысуы		кезінде, нəтижелік		МҚК-інің векторыw = 2pf1
уақыт бойынша		-ге токтың	ығысуы		кезінде, нəтижелік		МҚК-інің векторыw = 2pf1
2
бұрыштық жылдамдығымен айналады, мұндағы f1 – орамдардағы ток жиілігі.
Жалпы алғанда, р полюстар жұбы (р=1,2,3...) бар машина үшін w0 ,									рад/с синхронды
бұрыштық жылдамдығы, яғни өрістің жылдамдығы, келесідей анықталады:
				w0 =	2pf1	;			(5.1)
				w0 =		;			(5.1)
					p

n0 айналу жиілігі, айн/мин:

n	=	60 f1	,	(5.2)

0		p

Яғни f1=50Гц	желіден	қоректенгенде	синхронды	айналу	жиілігімашинаның
құрылымына байланысты 3000, 1500, 1000, 750, 600... айн/мин бола алады.

(5.1) жəне (5.2) өрнектердің принциптік сипаттамасы бар: олар берілген машина үшін өрістің жылдамдығын өзгертудің бір ғана мүмкіндігі барын көрсетеді жəне ол – f1 қоректену көзінің жиілігін өзгерту.

w = w0 кезіндегі процесстер

Ротор w0 жылдамдығымен айналсын, яғни оның орамалары магниттік өрістің күштіік сызықтарын қимайды жəне процесстерге елеулі əсер етпейді.

Дөрекі, бірақ кейде пайдалы жақындауда статордың фазасының орамасын белгілі бір

идеалды

орауыш

түрінде

қарастыруға

,болады орауышқа

айнымалы

кернеу

u1 = Um1 sinwt

берілген. Əрі

қарай

біз

не бас əріптеріне

сəйкес

басқа

да синусойдалы

өзгеретін айнымалыларын белгілейміз, егер олардың əсер етуші мəндері керек болса, не

біз U m =

жоғарыда нүктені қосумен, онымен

амплитудасы жəнеj

фазасы

бар

уақытша вектор туралы айтылатынын көрсетеміз.

кернеуі

Берілген U1

Е1 өздік индукцияның ЭҚК-імен теңесетіні анық (5.4,а,б-сурет).

E1 = 4,44Ff1w1kоб ,

(5.3)

мұндағы

w – ораманың

орам

саны; kоб

– ораманың

нақты

орындалуына

байланысты

коэффициент.

Магниттік ағын берілген кернеумен, жиілікпен жəне орамның шама-шарттарымен

анықталады деп санауға болады:

F »

(5.4)

4,44 f

w k

об

1 1

Статордың орамасындағы (фазадағы)

ток –

магниттелу тогы кезінде тек магниттік

ағынмен жəне машинаның магниттелу сипаттамасымен анықталады (5.4,в-сурет):

I1 = I10

= I m

а)				б)	в)
5.4-сурет. w = w0	кезіндегі асинхронды машинаның идеалдандырылған моделі (а),
векторлық диаграмма (б) жəне магниттелу қисығы (в)
Сериялық машиналарда U1=U1н жəне f1=f1н кезінде, яғни номиналды						магниттік ағын
кезінде бос жүріс тогы I10 əдетте статордың I1н номиналды тогының 30%-40%-ын құрайды.
Жүктеме астындағы процесстер
Білікті жүктеген	кездеw ¹ w0 ; w		жəне w0		жылдамдықтарының	айырмашылығын
сырғанаумен сипаттайды.
	s =	w0 - w			(5.5)

		w0

Енді ротордың тізбегінде электромагниттік индукция заңымен шығатын ЭҚК Е2¢ пайда болады:

Е2¢ =E1¢s

(5.6)

Мұнда жəне əрі қарай штрихпен келтірілген шамалар белгіленеді, олар статордың жəне ротордың орамаларының бірдей еместігін ескереді. Шыққан ЭҚК-інің жиілігі:

f2=f1s					(5.7)
Кедергісі R2¢ жəне индуктивтілігі L2¢ ротордың тізбегінде ток I2¢ келесідей анықталады:
I2¢	=			E2¢

			(R2¢)2 + (2pf2 L2¢)2
			(R2¢)2 + (2pf2 L2¢)2
немесе қарапайым түрлендірулерден кейін
I2¢ =				U1		(5.8)

		(R2¢		)2 + ( X	2¢)2
		(R2¢		)2 + ( X	2¢)2
			s

мұндағы Х2¢ – f1 жиілігі кезіндегі екінші ретті ораманың шашырауының индуктивті кедергісі. Асинхронды қозғалтқыштың фаза алмастыру дəстүрлі сызбасына сəйкес теңдеуді алдық

(5.5-сурет), онда статордың да шама-шарттары R1 жəне Х1 ескерілген. Бұл қарапайым модель арқылы орныққан режимдерді симметриялы қоректенілетін симметриялы қозғалтқыш кезінде талдауға болады.

5.5-сурет. Асинхронды қозғалтқыштың фаза алмастыру сызбасы

Бақылау сұрақтары:

1.Айнымалы ток машиналарының түрлері.

2.Асинхронды қозғалтқыштың құрылысын түсіндіріңіз.

3.Қозғалатын магниттік өрісті алу принципі қандай?

4.Жүктеме астындағы процесстер.

№6 дəріс конспектісі. Асинхронды машиналар. Жұмыс режимдері. Сырғу мен айналу


саны. Ротор		айналып жəне айналмай тұрған кездегі үш фазалы асинхронды .машина
Электрлік алмастыру схемасы.
6.1-суретте		M = f (s) тəуелділігі графигі көрсетілген. Бұл қисықтың негізгі учаскелері
мыналар	болып табылады: 1) 0 < s < 1 қозғалтқыштық режим; 2)		1 < s < ¥ кері қосылу
режимі; 3)	- ¥ < s < 0 генераторлық режим.		немесе M = f (s)
U 1 = U 1 HOM		= const ; f = f HOM = const болғанда n = f (M )

тəуелділіктері механикалық сипаттама болып табылады.

Механикалық сипаттаманың кескініне қарап асинхронды қозғалтқыштың төмендегідей жұмыс режимдерін ажыратуға болады:

-іске қосылу режимі (қысқа тұйықталу режимі);

-бос жүріс режимі;

-номиналь режим;

-тежелу режимі (генераторлық режим).

Қозғалтқышты іске қосудың басында n=0, ендеше s=1, бұл кезде айналдырғыш моменттің шамасы іске қосу моментіне ( M = M П ) тең болып табылады.

Қозғалтқыштық режимді толығырақ қарастырамыз. Айналдыру моментінің MMAX максималь мəні фазалық кернеудің квадратына пропорционал жəне ротордың келтілілгенr2¢ кедергісіне тəуелді емес. Сондай-ақ r2¢ / xsk қатынасы неғұрлым үлкен болса, сырғанауда

соғұрлым үлкен болып табылады.

Қозғалтқышты жүктемемен қосқанда оның іске қосылу моменті максималь моментке тең

болғаны дұрыс, ол үшін sm = 1, яғни

немесе

= xsk

< xsk

R2 / xsk

= r2

+ rД

. Əншейінде r2

сондықтан

іске

қосу кезінде

ротор

тізбегіне

іске

қосу

реостатын

жалғайды

жəне оның

кедергісі мына теңдік бойынша анықталады:

+ rД

= R2 = xsk .

Бұл

жағдайда M = f (s)

механикалық

сипаттамасы6.2-суреттегі 1-қисыққа

сəйкес

болады. Егер қозғалтқыш айналу жиілігін дамытқаннан кейін іске қосу реостатын шығарып

тасталмаса, онда айналдыру моменті 1-қисыққа сəйкес өзгереді, ал M HOM жүктемесіне сəйкес

келетін бірқалыпты жұмыс а - нүктесіне сəйкес келеді.

Егер,

R2¢ < xsk болса,

онда

M n < M MAX .

R2¢ = 0,7xsk болғанда

айналдыру

моментінің

максималь

мəні sm

0,7 (б-нүктесіне

сəйкес

келетін2-қисық),

R2¢ = 0,4xsk болғанда

қалыптасқан жұмыс режимі 3-қисыққа сəйкес келеді. Іске қосу реостаты жоқ қозғалтқыштың

жұмыс

режимі 4-қисық

арқылы

сипатталады. Бұл

қисықтардың

жиынтығы

іске

қосу

процессінің бірізді жолмен жүргізілетіндігін көрсетеді. Іске қосу

реостаты

іске

қосу

моментін жоғарлатумен қатар іске қосу тогын шектеуге де мүмкіндік береді.

Айналдыру моментінің есептік формуласын алу үшін қозғалтқыштың екінші ретті тізбегі

үшін веторлық диаграммадан алынған I 2¢ r2¢ s = E2¢ cosy 2 теңдігін қоямыз, бұл кезде:

M =

m1 I 2¢

E2¢ cosy 2 ,

мұндағы E2¢ = 4,44 fw1kобм1Фm ;w1

= 2pf

Соңында

M =

m1 4,44 fw1kобм1 рФm

I 2¢ cosy 2

m1w1kобм1I 2¢ cosy 2 pФm = kI2¢Фm cosy 2 ,

(6.1)

2pf

мұндағы

m w k

обм1

p = k .

1 1

Асинхронды қозғалтқыштың айналдыру моменті екінші ретті токтың активті құраушысы

арқылы пайда болатын толық МҚК пен машинаның( pФm ) толық магнит ағыны арқылы

анықталады.

өзгергендеcosy

»1 (6.1)

Жүктеме

бос

жүрістен

номиналь

шамаға

дейін

өрнегі

қарапайым түрге келеді:

M = kI2¢Фm ,

(6.2)

6.1-сурет. Асинхронды машинаның айналдыру моментінің сырғанауға тəуелділігі

Роторы қозғалыссыз асинхронды қозғалтқыш Ротор қозғалыссыз кезде асинхронды қозғалтқышты трансформатор деп қарастыруға

болады. Егер фазалы роторлы асинхронды қозғалтқыштың							ротор орамдарын ажыратсақ
қозғ,алтқыш бос жүріс режимінде деп есептеледі, қозғалтқыштағы бұл кездегі физикалық
процесстер трансформатордың бос жүріс режиміндегі прпоцесстерден еш айырмашылығы
болмайды.
Кирхгофтың	екінші	заңына		сəйкес	қозғалыссыз			ротор	кезіндегі	асинхрон
қозғалтқыштың статорының теңдеуі мына түрде болады:
	&	&	&	&
	U	1 + E1 + E s1		= I 0 r1 ,
	&	&	&	&	&	&	,
	U	1 = -E1	+ I 0 r1 + jI 0 xs1		= -E1	+ I 0 Z1	,

6.2 – СуретРотор тізбегінің кедергісі əртүрлі болғанда M = f (s) тəуелділігі

мұндағы Es1

= - jI 0 xs1 ; Z1

= r1 + jxs1 .

Асинхронды қозғалтқыштың бос жүріс режимі трансформатордағыдан айырмашылығы,

оның магниттендіру тогы I0 трансформатордың

тогынан

үлкен, жəне

статор

мен

ротор

арасындағы бос ауа қуысының болуына байланысты қозғалтқыштың номиналь тогының20-

50% құрайды, r1 жəне хs1

кедергілері

де

трансформатордыкінен

үлкен. Сондықтан

тек

жуықтап қана:

(6.3)

деп есептеуге болады.

» -E1

Статор мен ротор орамдарында пайда болатын ЭҚК:

E1 = 4,44× f × w1 × kобм1 ×Фm ;

(6.4)

E2 = 4,44× f ×w2 ×kобм2 ×Фm ;

(6.5)

= E1 E2 = (w1kобм1 )

(w2 kобм2 )

(6.6)

қатынасы

асинхронды

қозғалтқыштың

ЭҚК

трасформациялану

коэффициенті деп

аталады. Ке коэффициентін

эксперимент жолымен, яғни

бірінші ретті

кернеудің фазалық

мəнімен екінші

ретті

орамдары ажыратылған

күйдегі

екінші

ретті

кернеудің фазалық

мəндерінің қатынасы арқылы анықталады (U1 » E1

и E2 = U 20 ):

мұндағы E2¢

K e = U1

U 20 или E1

= K e E2 = E2¢

ротор ормадарына енгізілген ЭҚК келтірілген мəні.

n = 0, болғандықтан қозғалтқышқа берілген қуат P0 , келесі шығындарды жабуға кетеді: а)

статор мысындағы (3I 2 r ); б) статор болатындағы ( P

);в) ротор болатындағы ( P

Сəйкесінше:

0 1

CT 1

CT 2

P = 3I 2 r + P

+ P

CT 1

CT 2

Қысқаша тұйықталған режим кезінде қозғалтқыштың орамдары өз-өздеріне тұйықталған жəне ротор қозғалыссыз күйде болады. Бұл кездегі қозғалтқыштағы физикалық процесстер трансформатордағы процесстерден еш айырмашылығы жоқ, қозғалтқышқа төмендетілген

кернеу беріледі U k » 0,25U HOM , яғни қысқа тұйықталудың тогының қалыптасқан мəні

I kУУС » I HOM .

Келтірілген ротор орамдар дегеніміз, фазалар жəне фазалардағы тармақтар саны олардың орналасуы да статор орамдарындай болатын орам.

Қысқа тұйықталу режимі кезінде қозғалтқыштыңФkm магнит ағыны өте аз, сондықтан I0 тогы мен F0 МҚК ескермеуге болады , ендеше статор мен ротор МҚК тепе-теңдігінен:

m1w1kобм1I1 = m2 w2 kобм2 I2 ,

өрнегін алуға бролады, мұндағы m1 жəне m2 – статор мен ротор орамдарының фаза саны. Асинхронды қозғалтқыштың токты трансформациялау коэффициенті:

	Ki = I2	I1 = (m1w1kобм1I1 ) (m2 w2 kобм2 I 2 )						(6.7)
I1 = I 2	Ki = I2¢ , мұндағы I 2¢	- ротордың келтірілген тогы.
	¢	¢		анықтау үшін, ротор орамдарындағы шығын мен Е2
Келтірілген кедергілерді r2		жəне xs 2
ЭҚК мен I2	тогы арасындағы фазалық ығысу өзгеріссіз болады деп есептейміз, ендеше:
бұл теңдіктен				m2 I22 r2 = m2 I2¢2 r2¢,

		r2¢ = r2	m	2	I 2 r			,
					2	2	= K e × Ki ×r2 = K ×r2
			m2 I2¢2 r2¢

мұндағы K = Ke Ki - асинхронды қозғалтқыштың трансформациялау коэффициенті.

Ротор орамдарындағы ток пен ЭҚК арасындағы бұрышты ψ2 деп белгілеп келесі шамаларды анықтаймыз:

tgy 2 xs 2 r2 = x¢s 2 r2¢, x¢s 2 = (r2¢r2 )xs 2 = K × xs 2

Трансформатордағы секілді:

rk = r1 + r2¢ и xsk = xs1 + x¢s 2

мұндағы rk жəне xsk - қозғалтқыштың қысқа тұйықталу кезіндегі активті жəне индуктивті кедергілері.

Қысқа тұйықталу қуаты статор мен ротор орамдарындағы шығындарға жұмсалады, яғни:

			Pk = PM 1 + PM 2 = m1 I12 r1 + m2 I 22 r2 + m1 I12 r1 + m1 I 2¢2 r2 = m1 I12 rk .
			Роторы қозғалыстағы асинхронды қозғалтқыш
	Жүктемесіз қозғалу кезінде қозғалтқыш болмашы ғаны статикалық момент бос жүрісМ0
моментін		ғана жеңеді, сондықтан ротордың n айналу жиілігі статор өрісінің айналу жиілігіне
n1	өте жақын болады.
	Қозғалыссыз жəне жүктемесіз қозғалмалы қозғалтқыштағы физикалық процестерді
қарастырамыз, екі жағдайда да қозғалтқышқа жиілігі f ток көзінен U1 кернеуі беріледі.
	Статорда		U1 » E1 тепе-теңдік заңдылығынан ЭҚК E1 мен негізгі магнит ағыны Фm тек
кернеуге		ғана тəуелді		жəне ротордың	күйіне	тə,уелсізяғни f мен U1 мəндері	үшін
E1	= const,Фm = const деп есептеуге болады.
	Фm магнит ағыны бос жүріс тогының магниттендіргіш құрашысы арқылы пайда болады,
сəйкесінше			I0m = const ,	бос жүріс тогының	активті	құраушысы да өзгеріссіз,	себебі

ротордың қозғалыссыз күйінде бос жүріс шығыныP		, P	жəне	P	шығындарынан
құралады.	M 1	CT 1		CT 2
құралады.
n ® n1 , f 2	® 0 магниттену өте аз жиілікпен жүреді, сондықтан PCT 2			® 0 , бірақ бұл кезде
PМХ жəне РД	шығындары пайда болады, олардың шамасы n = 0 кездегі PCT 2 шығындарына
шамамен тең.

Сонымен f мен U1 мəндері үшін қозғалыссыз ротор мен қозғалмалы бос жүріс режимі кезіндегі асинхронды қозғалтқыштағы процесстер бір – біріне ұқсас деп қабылдауға болады.

Роторда. Статор өрісі мент ротор бір бағытта жəнеn1

> n. Жиілікпен айналады. Егер

ротор

қозғалыссыз

деп

есептесек, статор

өрісі

қозғалыссыз

роторға

қарағанда

n2 =n1 -n айналу жиілігімен қозғалады.,

(n1 - n)

n1 = s

болғандықтан ротор

орамдарындағы

ЭҚК пен ток жиілігін (сырғанау жиілігі) мына формуламен анықтауға болады:

f 2

p(n1

- n)

pn1 n1 - n

= f

× s

(6.8)

60 n1

Асинхронды машина қозғалтқыш режимінде жұмыс жасаған кезде f2 жиілігі f2 = f ден f2 = 0 дейінгі аралықта өзгереді, əншейінде s = 3 ÷ 6 %., сəйкесінше сырғанау жиілігі де аз шама, егер f = 50 Гц; s = 4%, болса, f2 = 50 · 0,04 = 2 Гц.

Ротордағы жиіліктің өзгеріуі кезінде оған тəуелді барлық шамаларда өзгереді, айналмалы ротордың орамындағы ЭҚК :

E2 B = 4,44 f2 w2 kобм2Фm = 4,44 fsw2 kобм2Фm = E2 s

(6.9)

Индуктивті кедергі:

xs 2 B = 2pf2 L2 = 2pfsL2 = xs2 s

(6.10)

мұндағы L2 – ротор орамының индуктивтілігі.

Қозғалтқыштың активті кедергісін жиілікеке тəуелсіз деп есептеуге болады, яғни

r2 = const .

Айналмалы ротордағы ток I

2 B

= E

2 B

r 2

+ x 2

ротор орамдарынан өте отырып роторға

s 2B

қарағанда мына жиілікпен айналатын магнит ағынын туғызады :

= 60× f2 / p = 60× f × s / p = n1s

(6.11)

Ал ротор n жиілікпен айналуда, ендеше ротор өрісі статорға қарағандаn2 жəне n айналу

жиіліктерінің

қосындысына

тең

жиілікпен

айналады. Егер

n = n1 (1- s)

ескерсек,

n2 + n = n1s + n1 (1 - s)= n1 теңдеуін

аламыз,

яғни

ротор

өрісі

кеңістікте

статор

өрісінің

бағытымен бағыттас жəне онымен

бірдей

жиілікпен айналады. n < n1 болғанда

оң

таңбалы,яғни ротормен бір бағытта айналады, егер n >

n1 болса,

n2 теріс

таңбалы, яғни

роторға қарама*қарсы бағытта айналады.

Бос жүріс кезінде қозатқышқа берілген қуат мына шығындарды жабуға жұмсалады:

P = 3I 2 r + P

+ P + P .

CT1

МЕХ

f 2 = f × s жəне n2 + n = n1 өрнектері

тек

бос жүріс емес сонымен қатар

жүктеме

режимі

үшінде дұрыс

болып

табылады, ендеше

қандайда

бір

сырғанаумен жүктеме

режимінде

жұмыс жасап тұрған асинхронды қозғалтқышты қозғалыссыз күйдегі эквивалентті режимге ауыстыруға болады.

Ротордағы ток:

I 2 B= E2 B r22 + xs22 B = E2 sr22 + (xs 2 s 2) = E2 (r2 s 2)+ xs22 .

Кирхгофтың екінші заңы негізінде статор мен ротор фазасы үшін кенеу теңдеулері былай жазылады:

U&1 = -E&1 + I&1r1 + jI&1 xs1 ;

(6.12)

E&2 B = I&2 r2 + jI&2 xs 2B = I&2 Z2 B ,

Келтірілген ротор үшін:

&¢	&¢ &¢	+	&¢ ¢	(6.13)
E2 B	= I 2 r2	+	jI 2 xs 2 B	(6.13)

(6.13) теңдеуін (6.9) жəне (6.10) өрнектерін ескере отырып қайта жазсақ:

&	&	&	(6.14)
E	2¢s = I2¢r2¢ +	jI2¢x¢s 2 s	(6.14)

(6.14) теңдеуінің барлық мүшелерін s сырғанадың мəніне бөлсек:

&¢	&¢	¢	/ s) +	&¢ ¢	(6.15)
E2	= I 2	(r2	/ s) +	jI 2 xs 2	(6.15)

Қозғалмалы жəне қозғалыссыз ротор кезінде негізгі магнит ағыны статор мен ротор орамдарының МҚК əсеріне пайда болатындықтан, асинхронды қозғалтқыштың МҚК теңдігі мына түрде болады:

F&1 + F&2 = F&0 ,

(6.16)

m1w1kобм1 I&1 + m2 w2 kобм2 I&2 = m1w1kобм1 I&0 .

(6.16) теңдеуін m1w1kобм1I&1 шамаға бөліп, жүктемелік режимдегі трасформатордың ток

теңдеулеріне ұқсас теңдеу аламыз:
I&1 + I&2¢ = I&0	(6.17)

(6.12), (6.15), (6.17) теңдеулері трансформатордың теңдеулеріне ұқсас. Сəйкесінше роторы қозғалмалы асинхронды қозғалтқыш үшін де трансформатордікі секілді Т-тəрізді ауыстыру схемасы (6.3-сурет) мен векторлық диаграммасын (6.4-сурет) салуға болады.

6.3 сурет. Асинхронды қозғалтқыштың ауыстыру схемасы Ротор орамдарының кедергісін оның айналмалы қозғалыста екендігін ескеріп, мына

түрде жазуға болады:

r2¢ / s = r2¢ + r2¢[(1 - s)s].

Ендеше r2¢ ротор орамдарындағы қуат шығынынаm1 I2¢2 r2¢ сəйкес келсе, r2¢[(1 - s)s]

механикалық энергияға түрленетін m1 I 2¢2 r2¢[(1 - s)s] электрлік қуатқа сəйкес келеді.

Т- тəрізді ауыстыру схеманы есептеулерді жеңілдету үшін Г- тəріздіге ауыстырған тиімді. Т-тəріздіден Г-тəріздіге ауысу үшін ортақ кедергі, яғни схеманың кез-келген тармағындағы ток басқа тармақтағы кернеу мен осы кедергі арқылы байланыста болады деген тұжырымды қолданамыз.

Т-тəрізді схемада I2¢ тогын статор кернеуі мен тармақтар арасындағы өзара кедергі

Z12¢ арқылы анықтауға болады:

Z1 = r1 + jxs1 и Z 2¢ = (r2¢s)+ jx¢s 2

Z12¢ = Z1 + cZ2¢ ,

- I&2¢ = U&1Z12¢

мұндағы

= Z1

+ Z

Z1 Z

2¢

= Z1

+ Z

(1 + Z1

; Zm

– магниттендіру

Z12

Z m

Z m )= Z1 + cZ

тізбегінің толық кедергісі;

+ Z1 Zm = ce

Көбінесе v бұрышын ескермеуге болады, ендеше есептеулер үшінс коэффициентінің абсолют мəнəін қолданамыз. Олай болса, өзара кедергі ток

- I&2¢ = U&1 (Z1 + cZ2¢ ).

10.3-суреттегі ауыстыру схемасына сəйкес I&0 тогын анықтаймыз:

U&1 = I&1Z1 + I&0 Z m ,

Бұл теңдеуден I&0 = (U&1 - I&1Z1 )Z m

6.4-сурет. Келтірілген асинхронды қозғалтқыштың векторлық диаграммасы

6.5-сурет. Асинхронды қозғалтқыштың магниттендіру контуры шығыңқы ауыстыру схемасы (Г-тəрізді ауыстыру схемасы)

Қозғалтқыш тұтынатын ток:

I&1 = I&0

- I&2¢ =

1 - I1Z1

Z1 + cZ 2¢

Z m

немесе

I1Z1

Z m

= I

ç1

Z m

ендеше

Z m ø

Z1 + cZ 2¢

I&1 =

= I&0c -

I 2¢

(6.18)

+ Z

+ c 2 Z ¢

Z m ç1

ç1

÷(Z1 + cZ

2 )

Z m ø

(Z1

+ Zm )

- бос жүріс тогы s = 0.

мұндағы I0c

= U1

Іс жүзінде асинхронды машиналар үшін с = 1,03 ÷ 1,08, бірақ есептеулер кезінде с = 1 деп

есептеуге

болады. Асинхронды қозғалтқыштың (6.18) теңдеуіне

сəйкес

келетін Г-тəрізді

ауыстыру схемасы 10.4-суретте көрсетілген, бұл схема бойынша қозғалтқыштың барлық параметрлері жүктемеге тəуелсіз, яғни тұрақты болып есептеледі, жүктемеге байланысты өзгеретін жалғыз параметр ол s сырғанау болып табылады.

Негізгі əдебиет 4. [104-118]. Қосымша əдебиет 3. [17-35]. Бақылау сұрақтары:

1. Статордың магнит өрісінің айналу жылдамдығы неге байланысты?

2. Неге асинхронды қозғалтқыштың роторы статордың магнит өрісімен синхронды айналмайды?

3.Критикалық сырғу деген не?

4.Асинхронды қозғалтқыштың энергетикалық диаграммасы дегеніміз не?

№7 дəріс конспектісі. Энергетикалық диаграмма. Электрмагниттік айналдыру моменті. Механикалық сипаттамалар. Механикалық сипаттамаға желінің кернеуі жəне ротор кедергісінің əсері. Жұмыстық сипаттамалар.

Асинхронды қозғалтқыштың энергетикалық диаграммасы жəне айналдыру моментінің теңдігі

Қозғалтқыштың статорына берілетін электр қуатының түрлену процессін энергетикалық

диаграмма арқылы	қарастырған	тиімді(7.1-сурет), P	= 3I 2 r	-	статор орамдарындағы
		M 1	1 1
электрлік шығын; PЭМ = P1 - (PM 1 + PCT 1 ) - бос ауа кеңістігі арқылы роторға электромагниттік
жолмен тасымалданатын электромагнитті қуат; PМЕХ = PЭМ - PM 2				- механикалық қуат; PM2 –
ротор орамдарындағы шығын		қуаты; P2 = PМЕХ - (РМХ	+ Р Д )	-	қозғалтқыш білігіндегі
пайдалы қуат; РMX –	подшипниктердегі үйкеліс жəне		желдетуге		жұмсалатын қуаттардан

құралатын механикалық шығын қуаты; РД - қосымша шығындар. Қозғалтқышқа берілетін қуат:

P1 = 3U1 I1 cosj ,

мұндағы U1, I1 – кернеу мен токтың фазалық мəні.

Қалыптасқан режим кезінде n = const қозғалтқыштың моменттерінің тепе-теңдік теңдеуі:

M = M 0 + M 2 .

Пайдалы моментке сəйкес келетін пайдалы механикалық қуат:

2pn P2 = M 2w = M 2 60 .

Бос жүріс моментіне сəйкес келетін қуат:

P0 = РМХ + Р Д = М 0w .

7.1-сурет. Асинхронды қозғалтқыштың энергетикалық диаграммасы Энергетикалық диаграммаға сəйкес толық механикалық қуат:

РМЕХ = Р2 + (РМХ + Р Д ) = М 2w + М 0w = (М 2 + М 0 )w = Мw .

Қозғалтқыштың айналдыру моменті статор өрісі мен ротор орамдарындағы токтың өзара əсерлесуі негізінде пайда болады.

Магнит өрісі n1 = 60 f / p жиілікпен айналады, сондықтан электромагнитті момент PЭМ = Мw1 . Сондай-ақ, РЭМ = РМЕХ + РМ 2 сəйкесінше:

РЭМ - РМЕХ		= М (w1 -w) = РМ 2 ;
Мw	w1 -w	= Р	ЭМ	s = P	,
	w
1				M 2
ендеше	1

s = PM 2 / PЭМ					(7.1)
Егер ротор праметрлері статорға	келтірілген				¢	қосымша кедергісі
				жəне ротор тізбегінеrД

енгізілген болсын, ротор тізбегінің толық активті кедергісі R2¢ = r2¢ + rД¢ . Айналдыру моменті:

M =	PM 2	=	m1 I 2¢2 R2¢		=	m1 I 2¢2 (R2¢ / s)		.	(7.2)
	w1 - w
			w1 -w	w1			w1
			w1

Бұл формуланы Г-тəрізді ауыстыру схемасын қолдану арқылы түрлендіруге болады. I0
тогы өзгеріссіз қалуы	үшін		магниттендіру				тармағынаr1 жəне		xs1 кедергілерін енгізу
жеткілікті.
Ауыстыру схемасынан токты анықтаймыз:

I 2¢ =

cR¢

ö2

çr

+ cx¢

)

è 1

S 2

I 2¢ тогының мəнін формулға қойсақ:

M =

m1U12

(R2¢ s)

(7.3)

éæ

cR¢

ö2

êçr

+ (x

+ cx¢

)

êè 1

s 2

Мұндағы

w1 = 2pn1 / 60 = 2p (pn 60)(1 p) = 2pf

p ,

(7.4)

болғандықтан:

M =

m1 pU12 (R2¢

éæ

cR¢

2pf êçr

+ (x

+ cx¢

)

s 2

Егер

p, m1 , r1 , R2¢ , xS1 , x¢S 2 ,U1 , f

тұрақты деп есептесек, айналдыру моментінің сырғанауға

тəуелділігін сараптауға болады.

Егер

= 0 . Іске қосу кезінде n = 0, s = +1 қозғалтқыштың іске қосу моменті:

rД

M =

m1 pU12 r2¢

(7.5)

2pf

+ x(s1

[(r1 + cr2 )

+ cxs 2 )

]

Егер

M n > M 0 + M 2 , онда

қозғалтқыш

айналмалы

қозғалысқа

келеді

жəне

M n = M 0 + M 2 тепе-теңдігі орындалғанша айналу жиілігі жоғарлайды, сəйкесінше сырғанау

азаяды. Əншейінде

сондықтан

s – сырғанау төмендегенде (7.3)

xS1 + cxS 2 > r1 + cr2 ,

формуланың алымы

мен бөлімі де өседі, егер s ® 1, онда (7.3)

формуланың алымы үлкен

(момент жоғарлайды), егер s = 0,12 ÷ 0,2 бөлімі үлкен (момент кішіреді).

Моменттің

MMAX

максималь

мəнін анықтау үшін, осы моментке сəйкес келетін

сырғанаудың

төңкерме (критическое

скольжение)

мəнін

анықтау

керек, ол

үшін

dM ds туындысын алып оны нолге теңестіру керек dM ds = 0 .

Осы теңдікті шешетін болсақ:

r2¢

sm = ±

(7.6)

+ (xS1 + cxS 2 )

бұл жерде «+»-таңбасы қозғалтқыштық режимге, «-» - таңбасы генераторлық режимге сəйкес болады. sm мəнін (7.3) формулаға қойып

M MAX	=	p					m U 2
							1	1		(7.7)
		2pf
		2pf	é		±	2		¢	2 ù
				2êr1	±	r1	+ (xS1 + cxS 2 )		ú
			ë						û

r1,кедергісін ескермесек (7.6) формуласын қарапайым түрге келтіреміз:
	¢	¢	¢
	sm = ± r2 (xS1 + cxS 2 )= ± r2 xsk ,
	¢
мұндағы xsk = xs1 + cxs 2 - қысқа тұйықталудың индуктивті кедергісі.
Асинхронды қозғалтқыштың механикалық жəне жұмыстық сипаттамалары
Асинхронды	қозғалтқыштың U1	= U1HOM = const жəне		f HOM = const болғандағы
n, M , cosj,h, I1 , s	параметрлерінің P2	пайдалы	қуатқа	тəуелділіктері	жұмыстық
сипаттамалары болып табылады.

Асинхронды қозғалтқыштың жұмысын сипаттайтын негізгі параметрлердің бірі, оның асқын жүктемені көтеру қабілеттілігі (момент бойынша), ол максималь момент пен номиналь

моменттің қатынасы ретінде анықталады.
lM = M max / M HOM	(7.8)

Аз жəне орта қуатты қозғалтқыштардың асқын жүктемені көтеру қабілеттілігі Mλ = 1,6 ÷ 1,8; үлкен қуатты қозғалтқыштар үшін λM = 1,8 ÷ 2,5; ал арнаулы қозғалтқыштар үшін λM = 2,5 ÷ 3.

7.2-сурет. Асинхронды қозғалтқыштың жұмыстық сипаттамалары
Жұмыстық сипаттамалардың	кескіні7.2-суретте көрсетілген. n = f (P2 ) жылдамдықтық
сипаттамасы n = n1 (1 - s); s = PM 2	PЭМ болғандықтан қатты болып табылады.
Номиналь жүктеме кезінде n » const , сондықтан M = f (P2 ) сызықты болып табылады.
Асинхронды қозғалтқыш тұтынатын I0 тогының басым бөлігі индуктивті құраушы болып
табылады жəне ол P0 ден P2 = Р2HOM дейінгі аралықта P2 қуатына тəуелді емес, сондықтан

cosj < 1 . Бос жүріс	кезінде cosj0	£ 0,2 , бірақ жүктеме	жалғанған кезде ол тез	өседі жəне
P2 » P2 HOM болғанда	максималь	мəнге жетеді, жүктеме	əрі қарай өскенде	ол шамалап
төмендейді.

Асинхронды қозғалтқыштардағы шығындар тұраты ток қозғалтқыштарындағы секілді, тек қосымша шығындар ғана өзіндік сипатта болады, сондықтан h = f (P2 ) тəуелділігі электрмашиналарына тəн сипатта болады. ПƏК P2 = P2HOM / 4 жəне P2 = 5 / 4P2HOM аралықта аздап қана өзгереді. s = f (P2 ) тəуелділігі жылдамдықтық сипаттамаға кері түрге ие болады.

7.2-суреттен асинхронды машина тежеу режимдерінде: г нераторлық жəне керіқосылу режимдерінде жұмыс жасай алатынын көруге болады, сондай-ақ динамикалық тежеу режимі де мүмкін. Асинхронды қозғалтқыштың механикалық сипаттамасы көрсетілген7.3-суреттен бұл режимдерді анық көруге болады.

Энергияны ток көзіне қайтаратын генераторлық тежеу(рекуперативті тежеу) режимі жүктеме моменті немесе басқада бір себептерге байланысты ротордың бұрышты жылдамдығы синхрондыдан үлкен болып кетсе w > w1 орын алады.

Динамикалық тежеу 7.3, б-суретте көрсетілгендей қозғалтқышты тез арада тоқтату қажет болғанда қозғалтқыштың статор орамдарынK1 кілті арқылы ток көзінен ажыратып К2 кілті арқылы оларды тұрақты ток көзіне қосу арқылы жүзеге асырылады. Бұл кезде тұраты ток статор орамдары арқылы өтіп қозғалмайтын магнит өрісін туғызады. Ротор тізбегіндегі қосымша кедергі шамасына байланысты механикалық сипаттамалар(7.3, а - сурет) əртүрлі болуы мүмкін.

Керіқосу арқылы тежеу режимі көбінесе жұмыс жасап тұрған қозғалтқыштың статорлық орамдарының кез-келген екеуінің орындарын ауыстырып қосу арқылы алынады. Бұл кезде қозғалтқыш А нүктесіне сəйкес келетін жағдайдан(7.4-сурет) ω1 синхронды жылдамдықпен В нүктесіне көшеді жəне жылдам тежеледі, егер С нүктесінде қозғалтқыш ток көзінен ажыратылмаса, онда ол үшінші квадрантта жұмыс жасай бастайды, яғни ротор қарама қарсы бағытта айнала бастайды (Д-нүктесі).

7.3-сурет. Асинхронды қозғалтқышты тежеу режимдері

7.4-сурет. Керіқосу арқылы тежеуді түсіндіру үшін

Негізгі əдебиет 4. [104-118]. Қосымша əдебиет 3. [17-35]. Бақылау сұрақтары:

1.Асинхронды қозғалтқыштың жұмыстық сипаттамалары деген не?

2.Механикалық сипаттаманы талдап беріңіз?

3.Динамикалық тежеу қалай алынады?

4.Керіқосу арқылы тежеудің қандай ерекшеліктері бар?

5.Асинхронды қозғалтқышта айналдыру моменті қалай пайда болады?

6.Энергетикалық диаграмма деген не жəне оны талдап беріңіз?

№8 дəріс конспектісі. Асинхронды қозғалтқыштарды іске қосу əдістері. Айналу жылдамдығын реттеу. Бір фазалы асинхронды қозғалтқыштар.

Асинхронды қозғалтқышты іске қосу Асинхронды қозғалтқышты іске қосу кезінде онда үлкен ток – жіберу тогы пайда болады.

Бірақ ротордың айналу жылдамдығы артқан сайын оның ЭҚК-і азаяды да жіберу тогы кемиді Біраздан кейін айналдырушы иінкүш білектегі жүкке сəйкесті кедергі иінкүшке тең болған кезде жылдамдық та өзінің осы жүкке сəйкесті мəніне жетіп тұрақтайды. Жіберу тогының жүру ұзақтығы жіберу уақытына тең. Жіберу уақыты деп қозғалтқышты желіге қосқан кезден бастап оның жылдамдығы номинал немесе білектегі жүкке сəйкесті мəніне жеткенге дейінгі уақыт мерзімін айтады. Асинхронды қозғалтқыштардың жіберу уақыты олардың қуатына, жүгіне байланысты бірнеше секундтан ондаған секундқа жетеді.

Асинхронды қозғалтқыштардың жіберу тогы желіде кернеудің түсуін тудырады. Осы себепті басқа қозғалтқыштардың кернеуі азайып кетеді де олардың айналдырушы иінкүштері кедергі иінкүштен кем болып қалуы мүмкін. Мұндай жағдайда олардың роторы жəйлап қалады да токтары көбейіп кетеді немесе тіпті тоқтап қалуы да мүмкін. Ал жаңадан қозғалтқыштың жіберу уақыты ұзарады немесе оның да кернеудің кемуінен жіберу иінкүші

кедергі иінкүштен кем болып шығуы мүмкін.
Жіберу	кезінде	қозғалтқыштың	қабылдайтын	қуаты	қоректік	трансформатордың

қуатынан артып та кетуі мүмкін. Əрине мұндай жағдайда трансформатор даүлкен ток қабылдайды, сондықтан кернеуі азайып, шығыны артып пайдалы əрекет коэффициенті төмендейді.

Міне осы себептерден асинхронды қозғалтқыштардың жіберу тогын əрқашанда ескеріп отыру керек.

Əдетте қысқа тұйықталған роторлы асинхронды қозғалтқыштарды желіге тікелей қосады,

өйткені олардың қуаты қоректік трансформатордың қуатынан əлдеқайда						кем , болады
сондықтан да олардың жіберу тогы желідегі кернеудің түсуіне аса көп əсер етпейді. Егер
қозғалтқыштарды тікелей		қосу мүмкін болмаса, онда жіберу тогын			азайту үшін	əр түрлі
тəсілдер	қолданылады:	жіберу	кезінде	қозғалтқыштың	орамаларын	үшбұрыштан
жұлдызшаға	ауыстыру, автотрансформатор немесе реостат арқылы қосу, т.б. Бірақ бұл
тəсілдердің	барлығы да қозғалтқыштың кернеуінің азаюын туғызады, ал оның салдарынан

жіберу иінкүші де азаяды. Сондықтан мұндай тəсілдер өте сирек қолданылады.

Желіде кернеудің өзгерісін болдырмау керек жерлерде фазалы роторлы қозғалтқыштар қолданылады. Фазалы роторға қосымша кедергі қосылатындықтан ротордың тогы азаяды:

I 2	=		E2			,	(8.1)

		(R	+ R
				ж	)2 + X 2
	2				2

Мұндағы Rж – жіберу реостатының кедергісі.

Егер ротордың тогы азайса, онда (8.24) теңдігі бойынша статордың, яғни қозғалтқыштың тогы да азаяды.

S=1 жəне ротордың кедергісі R2+Rж болғанда, жіберу иінкүші

	"	2		R2 + Rж
M	ж = CM U1							.	(8.2)
			(R	+ R	ж	)2 +	X 2
		2					2T
Бұл теңдік ротордың		активті		кедергісі			артқанда		қозғалтқыштың жіберу иінкүшінің

өсетінін көрсетеді.

8.1-сурет. Асинхронды қозғалтқышты іске қосу Жіберу реостаты қозғалтқышты жіберген кезде ғана қосылады, өйткені графиктен көрініп

тұрғандай, жіберу реостаты қозғалтқыштың айналу жылдамдығын азайтады. Сонымен қатар жіберу реостатында біршама энергия да шығындалады.

Қозғалтқышты желіге қосқан кезде1 жəне 2 түйіспелер ажыратылғанда, роторға реостаттың толық кедергісі Rжқосылған. Осы мезгіл ішінде айналдырушы иінкүш R2 + Rж кедергісіне сəйкесті механикалық сипаттаманың АВ қисығының бойымен өзгереді. Кейін t1 уақыт өткен соң уақыт релесінің немесе басқа бір реленің көмегі арқылы1 түйіспелері тұйықталады да, роторға реостат кедергісінің бөлігіRж1 ғана қосылады. Бұл кезде иінкүш R2+Rж1 кедергісіне сəйкесті механикалық сипаттаманың ВС бөлігінің бойымен өзгереді. Ал t2 уақыттан кейін 2 түйіспелері тұйықталғанда жіберу реостаты да түгелдей тұйықталады, яғни олармен ток жүрмейді. Сондықтан бұдан кейін иінкүш кедергісіR2 қысқа тұйықталған роторлы қозғалтқыштың механикалық сипаттамасының СДО бөлігі бойынша өзгереді. Яғни қарастырып отырған қозғалтқышта айналдырушы иінкүш АВСДО қисығының(графиктегі үзілмелі сызық) бойымен өзгереді.

Сонымен, фазалы роторлы қозғалтқышта жіберу реостатының кедергісі өскенде жіберу иінкүші көбейеді де жіберу тогы азаяды, сондықтан жүргізіп жіберу үрдісі біркелкі жатық өтеді.

Асинхронды қозғалтқыштың айналу жиілігін реттеу Асинхронды қозғалтқыштар əр түрлі машиналардың жетегі ретінде қолданылатындықтан

кейде олардың айналу жиілігінің əр түрлі болу қажеттігі технологиялық үрдіске де байланысты. Мысалы қырықтықтың, дірілдеткіштің, басқа да көптеген қол аспаптарының қозғалтқыштарының айналу жиілігі өте жоғары болуы керек.

Ротордың айналу жиілігі айналмалы магнит өрісінің айналу жиілігіне жəне жүктің шамасына байланысты.

n = nc (1- s),

Ал айналмалы магнит өрісінің жылдамдығы қозғалтқышқа берілген кернеудің жиілігіне жəне магнит полюстерінің санына байланысты

nc = 60 f . p

Ендеше ротордың айналу жиілігі

n = 60(1- s )f . p

Бұл теңдеуден қозғалтқыштың айналу жиілігін реттеудің екі жолының бар екені көрініп тұр: қозғалтқышқа берілетін кернеудің жиілігін реттеу немесе магнит полюстерінің санын өзгерту арқылы.

Кернеудің жиілігін өзгерту үшін негізінен екі түрлі түрлендіргіш қолданылады: машиналы (8.2,а-сурет) жəне шала өткізгішті (8.2,б-сурет).

Машиналы түрлендіргіште моторт-генератор агрегаты қолданылады. Үш фазалы қысқа тұйықталған роторлы қозғалтқыш (мотор) көп полюсті генератордың роторын айналдырып тұрады. Ротордың көп полюсті магнит өрісі статор орамаларын қиып өткнде, онда жиілігі

f	=	pnc
		60

өрнегімен анықталатын үш фазалы жоғары жиілікті ЭҚК пайда болады. Осы жоғары
жиілікті ЭҚК жетекші қозғалтқышқа беріледі.
Шала өткізгішті түрлендіргіште сигнал арқылы ашылып-жабылып(кедергісі азайып
немесе көбейіп) тұратын тиристор деп		аталатын шала өткізгіштен жасалған нəрсе

қолданылады. Тиристорды пайдаланып əуелі айнымалы токты тұрақты токқа түзетеді, сосын тұрақты токты жиілігі өзгерген айнымалы токка түрлендіреді.

8.2-сурет.Машиналы (а) жəне статикалық (б) жиілікті түрлендіру схемалары:1- түрлендіргіш;2-жетекші қозғалтқыш;3-жұмысшы машина.

Машиналы түрлендіргішпен жиілігі сатылы, ал шала өткізгішті түрлендіргішпен біртіндеп реттелінеді.

Жиілікті магнит полюстерінің саны арқылы реттеу орама шарғыларын əр түрлі қосуға байланысты (8.3-сурет). Статор орамасы оның шеңбер бойымен90° жасап орналасқан екі шарғыдан тұрады делік. Егер олар бірізді қосылған болса, яғни бірінің аяғы екіншісінің басымен, онда төрт полюсті магнит өрісі алынады(8.3,а-сурет). Бұлай қосқан кезде жұп магнит полюстерінің саны р=2 де, айнымалы магнит өрісінің айналу жиілігі ne=1500айн/мин. Енді осы шарғылардың аяқтарын қосып, бастарына кернеу берсе (8.12,б-сурет), онда екінші шарғыдағы токтың бағыты өзгереді де магнит өрісі екі полюсті болып шығады. Мұнда жұп магнитполюстерінің саны p=1 де, ал айнымалы магнит өрісінің айналу жиілігіne=3000 айн/мин болады.

8.3-сурет. Асинхронды қозғалтқыштың магнит полюстердің санын өзгерту схемасы:төрт полюсті (а) жəне екі полюсті (б).

Осылайша айналу жиілігін тек қана сатылы өзгертуге болады жəне олар синхронды айналу жиілігіне тең, яғни 3000,1500,1000 айн/мин т.с.с. Осы əдіске негіздеп бірнеше жылдамдықты асинхронды қозғалтқыштар шығарылады. Мысалы, үш жылдамдықты 1500/100/700 айн/мин, екі жылдамдықты3000/1500 айн/мин немесе 1500/1000айн/мин асинхронды қозғалтқыштар

Бір фазалы асинхронды қозғалтқыштар Бір фазалы асинхронды қозғалтқыштардың статорында əдетте бір фазалы кернеуге

есептелген бір орама да, ал ротор орамасы қысқа тұйықталған болады.

Статор орамасына бір фазалы кернеу берілетіндіктен(8.4. а-сурет) ондағы магнит өрісі айналмалы емес, солықтамалы болады (магнит өрісі айналмалы болу үшін орама токтарының

фазалары ығысқан болуы керек). Мұнда магнит полюстерінің орны өзгермейді, тек қана күш сызықтарының бағыты 1800-қа, яғни қарама-қарсы бағытқа өзгереді. Жарты периодтан кейін тоқ таңбасын өзгерткен кезде магнит өрісінің ағыны да бағытын өзгертіп(8.14, б-сурет), период ішінде +Фm -нен –Фm-ге дейін өсіп-кеміп отырады. Магнит полюстері тез алмасып отыратыңдықтан (бір секунд ішінде жүз рет) орамаларға əсер ететін күштің(иінкүштің) де бағыты тез өзгеріп(бір секунд ішінде жүз )ретотырады. Сондықтан ротор айналып үлгермейді — оны əрі-бері жұлқылаған күштің (иінкүштей) əсерінен орнында халып қояды, өйткені қорытқы күш (айналдырушы иінкүш) нөлге тең.

8.4-сурет. Бір фазалы қозғалтқыштағы магнит өрісінің (а) жəне магнит ағынының (б) өзгерістері.

Егер роторды қолмен бір жағына аздап айналдырып жіберсе, онда осы айналдырған бағыттағы иінкүш қарсы иінкүштен артық болады да қозғалтқыш жұмыс істеп кетеді, яғни айналу жылдамдығы мен айналдырушы иінкүші біліктегі жүктің шамасымен анықталатын мəндеріне жетеді.

Сонымен, бір фазалы орама айналмалы магнит өрісін тудырмайды, сондықтан да бір фазалы қозғалтқыштың бастапқы иінкүші-жіберу иінкүші болмайды. Ендеше бір фазалы орамамен айналмайлы магнит өрісін қалай тудыру керек?

Бір фазалы асинхронды қозғалтқыштардың негізінен екі түрі көбірек тараған. Оның бірінші түрінде негізгі жұмысшы орамаға90° жасап орналасқан жіберу орамасы деп аталатыи орама болады (8.5-сурет). Жіберу орамасына бірізді етіп конденсатор жалтайды.

8.5-сурет. Бір фазалы қозғалтқыштың жалғану схемасы (а) мен векторлық диаграммасы Конденсатордың сыйымдылығын жіберу орамасынын тогымен негізгі жұмысшы

ораманың тоғы Іі-дің фазалары 900-қа ығысатындай етіп тандап алады (8.5, б-сурет). Ендеше айналмалы магнит өрісін алудың екі шарты да орындалып тұр: орамалар статор бойымен кеңістікте бұрыш жасап орналасқан жəне ондағы тоқтардың фазалары ығысқан. Сондықтан статорда айналмалы магнит өрісі пайда болады ,даол ротор орамасында ЭҚК тудырады. ЭҚК-тің əсерінен ротор орамасында магнит өрісін коздыратын тоқ жүреді. Ротордың магнит өрісі мен статордың магнит өрістерінің өзара əсерлесуінен роторға айналдырушы иінкүш түседі.

Бір фазалы асинхронды қозғауышқыштың екінші бір түрінде магнит полюсінің ұштамасында тұйықталған орама болады(8.6-сурет). Мұндай бір фазалы асинхронды қозғалтқыштарды полюстері жіктелген қозғалтқыштар деп атайды.

8.6 сурет Полюстері жіктелген бір фазалы асинхронды қозғалтқыштың схемалық құрылысы.

Тұйықталған орамалардағы индукция ЭҚК-інің əсерінен пайда болатын ток полюс ұштамасының бір магнит өрісін қоздырады. Осы тұйықталған ораманың магнит өрісінің ағыны Ф2 мен полюстің негізгі магнит ағыны Ф1 - дің фазалары болып шығады. Ал орамада тоқтың бағыты өзгеріп отыратындықтан қорытқы магнит өрісі де орнын өзгертіп, ығысып отырады, ягни айналмалы магнит өрісі пайда болады. Ал айналмалы магнит өрісі пайда болса, оның роторды айналдырушы иінкүш туғызатыны белгілі.

Негізгі əдебиет 4. [104-118]. Қосымша əдебиет 3. [17-35]. Бақылау сұрақтары:

1.Қозғалтқыштың іске қосу тогы мен моменті кернеумен қандай байланыста болады?

2.Асинхронды қозғалтқыштарды іске қосу қалай жүргізіледі?

3.Қысқа тұйықталған деп қандай қозғалтқыштарды айтамыз?

4.Айналу жылдамдығы қалай реттеледі?

№9 дəріс конспектісі. Синхронды машиналар. Құрылысы жəне жұмыс істеу принципі. Синхронды генератордағы якорь реакциясы. Синхронды генераторлардың сипаттамалары. Синхронды генераторлардың параллель жұмыс істеуі.

Синхронды машиналар. Құрылысы жəне жұмыс жасау принципі Синхронды машиналарда ротордың айналу жылдамдығы статордың айналмалы магнит

өрісінің айналу жылдамдығына тең. Осы себептен мұндай машиналар синхронды деп аталады.

Синхронды машиналар үш əлпіде жұмыс істей алады: генератор, қозғалтқыш жəне синхронды теңгергіш ретінде. Сондықтан да синхронды машиналар генератор, қозғалтқыш жəне синхронды теңгергіш түрінде шығарылып, қолданады.

Электр энергиясы негізінен синхронды генераторлармен алынады. Олар жылу, гидравликалық, атом, дизелъді (іштен жану), жел энергетикалық т.б. электр станцияларында қолданылады. Жылу жəне атом электр станцияларында бастапқы қозғалтқыш бу турбинасы болса, гидравликалық электр станцияларында су турбинасы, дизель электр станцияларында іштен жану қозғалтқыштары, ал жел электр станцияларында желқалақтар болып табылады.

Генераторларда бастапқы қозғалтқыштардың энергиясының электр энергиясы түрленетіндігінен, олардың қуаты бастапқы қозғалтқыштың қуатына тікелей байланысты.

Осы себепті жəне қолданылатын материалдардың беріктігіне байланысты генераторлардың қуаты жылу жəне атом станцияларында 1200 МВт жəне одан да көп, гидравликалық станцияларда 800 МВт-қа дейін, дизельді электр станцияларында мыңдаған киловаттқа дейін, ал жел электр станцияларында 250кВт-қа дейін барады. Аса қуатты турбогенераторлар мен гидрогенераторлардың пайдалы əрекет коэффициенті өте жоғары-98...99%-ке дейін, ал қуат коэффициенті 0,8...0,9 шамасында болады. Турбогенераторлардың айналу жиілігі 3000 айн/мин-ке дейін, ал гидрогенераторлар негізінен жəй жүрісті болады-айналу жиілігі150 айн/мин-ке дейін.

Бір энергетикалық жүйе əдетте бірнеше электр станцияларын біріктіреді. Мұнда ондаған тіпті жүздеген генераторлар бір желіге жалғанатындықтан олардың кернеулері мен

жиіліктерінің бірдей жəне өзгермей қалуы бұлжытпай орындайтын шарт болып есептеледі. Өйткені егер генераторлардың кернеулері мен жиіліктері бірдей, ондаболмаса генераторлардың өздерінің араларында энергияның ағыны пайда болады да энергияның шығыны көбейеді, ал кейбір генераторлар энергия көзі немесе энергия қабылдағыш ретінде жұмыс істеуі мүмкін. Сондықтан генераторлардың кернеулері


мен жиіліктері,		активті		жəне реактивті қуаттары			бір ортадан-диспетчерлік ортадан
бақыланып жəне реттеліп отырылады.
Синхронды қозғалтқыштардың айналу жиілігі тұрақты болатындықтан олар жиіліктің
өзгерісіне	қатты		талап		қойылатын	жерлерде	қолданылады. Мысалы, сығымдау
тұрықтарында, кеніштерде,				өндірістік тоңазытқыштарда			т..бөте қуатты машиналарда
олардың	жетегі	ретінде		пайдаланылады. Синхронды қозғалтқыштардың қуаты ондаған

мегаваттқа дейін де, ал кернеулері 10 кВ-қа дейін. Қуаты бірнеше ғана ватт, ал кернеулері бірнеше вольт синхронды қозғалтқыштар электрлік сағаттарда, өзі жазатын аспаптарда, кинотехникада, автоматты басқару жүйелерінде қолданылады.

Синхронды машиналарға тəн бір ерекшелік– қоздыру тоғын өзгерту арқылы олардың

желіге

беретін

реактивті

қуатын

реттеуге

болатындығы. Бұл

жағдай

синхронды

қозғалтқыштарды асинхронды қозғалтқыштардың жұмысы үшін керекті реактивті қуаттың

көзі ретінде пайдалануға болатындығын көрсетеді. Осы мақсатта қолданылатын синхронды

қозғалтқыштарды синхронды теңгергіштер (компенсаторлар) деп атайды.

Роторының айналу жылдамдығы статордың магнит өрісінің айналу жылдамдығына тең

болатын айнымалы ток машинасы, яғни

n = n =

60 f1

, Р-полюстер жұбының саны f1=50 Гц

(ротор мен статордың полюстер жұбының

саны өзара тең).

Синхронды машиналарда екі бөліктен статордан жəне ротордан құралады. Синхронды

машинаның

статорының

құрылысы

асинхронды

машиналардікінен

айырмашылығы , жоқ

(корпус – тұрақ, өзекше – сердечник

жəне үшфазалы орамдардан құралады) бірақ,

машинаның

габариттік

өлшемдері

мен

арналуына

байланысты

əртүрлі

болуы . мүмкін

Мысалы, көпполюсті қуатты машиналардың статорының өзекшесінің сыртқы диаметрі900 мм үлкен болса, статор өзекшесінің пластиналарын жеке сегменттерден жасайды, жеке сегменттер құрастырған кезде цилиндр тəрізді форма құрайды.

Синхронды машиналар роторының құрылысына байланысты екіге: айқын полюсті – (явнополюсный) жəне айқын емес полюсті (неявнополюсный) болып бөлінеді (9.1- сурет).

9.1-сурет. Синхронды машиналардың құрылысы а –айқын емес полюсті; б –айқын полюсті.

Айқын полюсті синхронды машиналар– баяу қозғалатын болса, айқын емес полюсті синхронды машиналар жылдам қозғалатын болып табылады.

Синхронды машиналар кезкелген электрлік машиналары секілді–қайтымды, яғни генератор ретінде де қозғалтқыш ретінде де жұмыс жасайды. Сонымен қатар синхронды машиналардың ерекшелігі олардың қоректенетін ток көзіне реакивті генерациялайтын режимде яғни компенсатор ретіндеде жұмыс жасай алуы.

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 об/мин.) гидравликалық турбина – гидрогенератор (50 – 600 об/мин.) Дизель –

генератор – дизель, іштен жану қозғалтқыш(600-1500 об/мин.) Турбо жəне 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( EA , EB , EC )

жиілігі f1 = np ЭҚК енгізеді.

Синхронды машиналардағы якорь реакциясы

Синхронды генератордың жұмыс процессі барысында онда екі МҚК, яғни қоздырғыш Fb

жəне статордың магнит қозғағыш күші Fa əрекет етеді.

Бұл кезде статор МҚКFa қоздырғыш МҚК Fb əсер етіп, оны күшейтеді немесе оның

формасын өзгертіп, əлсіретеді. Статордың МҚК (якорь) қоздырғыш орамдардың МҚК əсері якорь реакциясы деп аталады.

Якорь реакциясы синхронды машинаның жұмыс жасау қасиеттеріне əсер ,етедіяғни машинаның магнит өрісінің өзгерісі статор орамдарына енгізілетін ЭҚК жəне басқада шамалардың өзгеруіне əкеліп соғады. Якорь реакциясының синхронды машинаның жұмысына əсер етуі жүктеменің түрі мен шамасына байланысты.

Синхронды генератор аралас жүктемеге(активті-сыйымдылықты немесе активтіиндуктивтілікті) жұмыс жасайды, бірақ якорь реакциясының əсерін білу үшін генератордың шеткі жағдайларда жұмыс жасауын қарастырамыз, олар: активті, сыйымдылықты жəне 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	E0 осы магнит ағынынан 900-қа фаза бойынша
қалып жүреді, ал статор орамдарындағы	ток векторыI1 , E0 векторына	қарағанда	жүктеме
түріне байланысты кезкелген φ-бұрышпен ығысып орналасуы мүмкін.
Жүктеме индуктивті (φ=900), таза индуктивті жүктеме кезінде генератордың статорлық
тоғы I1 , E0 ЭҚК 900-қа қалып қояды,	сондықтан ол максималь	шамағаE0	ЭҚК-нің

максималь мəніне сəйкес келетін орнынан 900-қа алға жылжыған кезде ие болады. Бұл кезде статордың МҚК Fa қоздырғыш орамдардың МҚК қарама-қарсы ротор полюстерінің осі

бойынша əрекет етеді. Статордың МҚК мұндай əсері машинаның өрісін əлсіретеді, яғни якорь реакциясы индуктивті жүктеме кезінде бойлық-магнитсіздендіргіш əсерде болады, бірақ магнит өрісінің формасы бұзылмайды (ерекшелігі осы)

Жүктеме сыйымдылықты φ=-900 I1 тоғы E0 ЭҚК-ін 900-қа озып жүретін болғандықтан ол

өзінің максималь мəніне ЭҚК қарағанда ертерек жетеді. Бұл кезде статордың да, ротордың да магнит қозғаған күштері ротор полюстерінің осі бойымен бір бағытта əсер етеді, демек қоздырғыш магнит өрісінің күшейетінін көруге болады. Сонымен сыйымдылықты жүктеме кезінде якорь реакциясы бойлық-магниттендіру əсерінде болады, магнит өрісінің формасы өзгермейді.

Жүктеме индуктивті немесе сыйымдылықты болғандағы синхронды машинаның векторлық диаграммалары сəйкесінше 9.2, а жəне б - –суреттерде көрсетілген.

9.2-сурет. Жүктеме индуктивті, сыйымдылықты болғандағы синхронды машинаның векторлық диаграммалары

Жалпы алғанда аралас жүктеме кезінде статор тогы негізгіE&0 ЭҚК қарағанда 900 - -900 аралығында орналасатын кез-келген ψ – бұрышқа фазалық ығысып жүреді. Жүктеме активті-

индуктивті болғандағы якорь реакциясының F&a МҚК негізгі полюстердіңF&0 МҚК əсерін 9.5- сурет арқылы талдауға болады.

9.3-сурет. Жүктеме активті-индуктивті болғандағы синхронды машинаның векторлық диаграммасы

Синхронды генераторлардың негізгі сипаттамалары Синхроннды генераторлар үшін де тұрақты ток генераторлары үшін алынатын

сиаттамалар алынады (9.4 -сурет).

9.4-сурет. Синхронды генераторды сынақтау схемасы

Бос жүріс сипаттамасы f = const(n = const), I = 0 болғандағы (9.5-сурет). E0 = f (I B )

тəуелділігі болып табылады. Синхроннды генератордың магниттік жүйесі тұрақты ток генераторынан өзгеше болғанмен, оның бос жүріс сипаттамасы тұрақты ток генераторынікіне ұқсас.

Сыртқы сипаттама (9.6-сурет) f = const, I B = const,cosj = const болғандағы

U = f (I ) тəуелділігі болып саналады. cosj = 0,8 , яғни жүктеме активті-сиымдылықты

болғанда алынған сипаттаманы қарастырайық(1-қисық). Жүктеме азйған сайын якорь реакциясының магнитсізендіру əсері мен индуктивті кедергідегі кернеу түсуі төмендейді.

9.5-сурет. Синхронды генератордың бос жүріс сипаттамасы

Бос жүріс кезінде E0 = OC , ендеше кернеудің номиналь ток кезінде өзгеруі I HOM (%)

DU HOM	=	OC - AB	×100

Активті жүктеме (2-қисық) кезінде		AB
	DU аз, себебі якорь реакциясының бойлық

магнитсіздендіру əсері мардымсыз(незначительно). Жүктеме сиымдылықты болғанда(3- қисық) DU мəні теріс санға тең, себебі якорь реакциясы бойлық магниттендіргіш сипатта болады.

9.6-сурет. Синхронды генератордың сыртқы сипаттамалары

Реттеу сипаттамалары (9.7-сурет) U = U HOM = const, f = const, cosj = const болғанда

I B = f (I ) тəуелділігі. Ретеу сипаттамалары арқылы белгілі бір жүктеме кезінде кернеудің

номиналь мəнін өзгеріссіз ұстап тұру үшін қоздыру тогын қаншалықты өзгерту керек екенін білуге болады.Бұл сипаттамалар да жүктеме түріне байланысты

9.7-сурет. Синхронды генератордың реттеу сипаттамалары

Негізгі əдебиет 4. [104-118]. Қосымша əдебиет 3. [17-35]. Бақылау сұрақтары:

1.Якорь реакциясы деген не?

2.Синхронды генераторлардың параллель жұмысының артықшылықтары қандай?

3.Сипаттамалардың жəне векторлық диаграммалардың түрлері.

4.Генераторлардың параллель жұмысы қалай жүзеге асырылады?

№10 дəріс конспектісі. Синхронды қозғалтқыштарды іске қосу əдістері. Синхронды қозғалтқыштың векторлық диаграммасы. Қоздыру тоғы шамасының синхронды қозғалтқыштың жұмысына əсері. Синхронды қозғалтқыштардың жұмыстық сипаттамалары. Синхронды қозғалтқыштардың бұрыштық сипаттамалары.

Синхронды қозғалтқыштар жəне олардың жұмыстық сипаттамалары Синхронды қозғалтқыштар көбінесе айқынполюсті болып жасалады. Синхронды

қозғалтқыштардың негізі қасеті, яғни асырақоздырғанда оның қуаттық коэффициенттің

жоғары

мəнімен

жұмыс

жасай

алатын

қасиетін ,

олардыескеріп

cosj = 1

жəне

cosj = 0,8 мəндерімен номинал режимде 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,

қоздырғышты

көбінесе

білікке

орнатады, ал

қуаты

үлкен

қозғалтқыштарда

жеке

қарастырады.

Синхронды

қозғалтқыштар

басқарылмайтын

жетектерде, яғни

əрқашан

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

n =

60 f1

, егер роторды n = n

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

n2 , пайдаланатын

қуаттық,

пайдалы

моменттің M 2 ,

қуаттық

коэффициенттің cosj1 жəне статор орамдарындағыI1 токтың пайдалы қуатқа тəуелділігі болып табылады.

10.1-сурет. Синхронды қозғалтқыштың жұмыстық сипаттамалары

= f (P )

-түзу

сызық

параллельx-абсцисса

осіне

= n

f1 60

= P

/ w

M 2

= f (P2 )

болғандықтан

координаталар

басынан

шығатын

түзу

,сызықжұмыстық

сипаттамалары. w1

= const шарт үшін тұрғызады.

P1 = P2

+ åP

(10.1)

Қозғалтқыш білігіне түсетін жүктеме өскен сайынåP -

шығындарда өседі, сондықтан

P1 = f (P2 ) - шамасын қисық сызықты болады.

cosj1 = f (P2 )

- қисығы

қозғалтқышта

бос

жүріс

ретінде

қоздыруға

байланысты

болады, егер бос жүріс

режимі

кезіндеcosj10

= 1

болса, жүктеме өскен сайын cosj1

-кемиді.

= P1 / m1U1 cosj1

–

болғандықтан

жүктеме

өскен

сайынcosj1 - төмендейтін

болғандықтан I1 -тоғы пайдаланылатын P1

қуатқа қарағанда тез өседі.

Синхронды қозғалтқыштың электромагнитті қуаты мен айналдыру моменті

Егер статор орамдарының

активті

кедергісін

ескермесек

қозғалтқыш

тұтынатын қуат

P1 = m1UI cosj шамамен электромагнитті PЭМ қуатқа тең:

PЭМ

» P1 » m1UI cosj .

(10.2)

Векторлық диаграммадан (14.4- сурет) j =y -q үшін:

I q = I cosy = Eq

xq = (U sin q )

xq ;

I d = I siny = Ed

= (E0 -U cosq )

xd .

(10.3)

(10.3) теңдікті (10.2) өрнекке қойып, аламыз:

PЭМ

= m1UI cos(y -q )= m1UI cosy cosq + m1UI siny sin q =

= m1U

UU sin q

cosq + m1U

E0 -U cosq

sin q =

m UE

m U 2 æ

sin q +

÷sin 2q =

+ P

ç x

OCH

ДОП

мұндағы POCH , PДОП

- негізгі жəне қосымша электромагнитті қуаттар.

Синхронды қозғалтқыштың момент теңдігі:

m UE

m U 2

M =

ЭМ

sin q +

÷sin 2q = M

+ M

(10.4)

ç x

OCH

ДОП

мұндағы M OCH , M ДОП

- негізгі жəне қосымша айналдыру моменттері.

Электромагнитті момент екі құрашыдан құралған. Ротор өрісі мен статор өрісі өзара əсерлесіп негігі құраушыны түзйеді:

M OCH	=	m1UE0	sin q .	(10.5)

		xd w1
Қосымша құраушысы M ДОП , xq	¹ xd болғанда пайда болады, бұл құраушыны реактивті
деп атайды

			m U 2	æ	1			1		ö
M		=	1	ç			-			÷sin 2q .	(10.6)
			2w					x
	ДОП			ç x		q				÷
		1		è					d ø

	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. Нəтижесінде		статор		мен		ротор арасындағы магнит байланыстары берік
болмайды. Сондықтан синхронды қозғалтқыштарды іске қосу үшін арнайы											əдістер
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				арқылы1 2 -1 3U HOM
шамаға дейін төмендетіліп беріледі. Іске					қосу (10.2-		сурет)	мына тəртіппен жүргізіледі
алғашқыда П1	қосқышын	сонан		соңВ1	қосқышын қосамыз, ротордың айналу жиілігі
синхрондыға таяп қалғанда П2			жəне В2 қосқыштарын қосып, ал В1 қосқышын ажыратамыз.

10.2-сурет. Синхронды қозғалтқышты асинхронды іске қосу схемасы

Негізгі əдебиет 4. [104-118]. Қосымша əдебиет 3. [17-35]. Бақылау сұрақтары:

1.Неге синхронды қозғалтқышты асинхронды іске қосу кезінде қоздыру орамасын активті кедергіге тұйықтайды?

2.Неге қоздыру тогын реттеу кезінде синхронды қозғалтқыштың статорының тогының шамасы өзгереді?

3.Машинаның асқынқоздырылуы жəне қоздырылмауы деген не?

4.Синхронды қозғалтқыштарды іске қосудың қандай тəсілдерін білесіз?

№11 дəріс конспектісі. Синхронды машиналардың арнайы түрлері. Синхронды компенсаторлар.

Синхронды теңгергіш (компенсатор)

Электр қабылдағыштардың көпшілігі активті-индуктивті(асинхронды қозғалтқыштар, трансформаторлар, машиналы түрлендіргіштер т.)б болатындықтан олар реактивті ток

туғызады, ал реактивті ток желіде энергияның қосымша шығынын және кернеудің түсуін тудыратыны белгілі желідегі энергияның қосымша шығынын азайту үшін реактивті индуктивтік токты азайту керек. Ол үшін конденсаторлар батареясы және аса қоздырылған жүксіз синхронды қозғалтқышты қолдануға болады. Әдетте төмен кернеулі желілерде (1000 В-ке дейін) конденсаторлар батареясы қолданылады. Бірақ өте үлкен реактивті қуат керек болған жағдайда және жоғары кернеулі желілерде(1000 В-тен жоғары) синхронды қозғалтқыштарды пайдаланған тиімді. Өйткені конденсаторлар батареясы синхронды қозғалтқыштарға қарағанда қымбат, көп орын алады және аса сенімді емес.

11.1-сурет. Синхронды компенсатордың жəне индуктивті қабылдағыштың векторлық диаграммасы

Реактивті индуктивтік токты азайту үшін қолданылатын аса қоздырылған жүксіз синхронды қозғалтқыш синхронды теңгергіш(компенсатор) деп аталады. Аса қоздырылған синхронды қозғалтқышта ток (Іт) кернеуден (U) озып отырады (11.1-сурет), яғни синхронды қозғалтқыш сыйымдылықты элемент сияқты жұмыс істейді. Егер ол индуктивті электр қабылдағышқа жақын орналасқан болса, онда қозғалтқыштың сыйымдалықтық тогы қабылдағыштың индуктивтік тогын теңгереді де, желінің тогы І1-ден І-ге дейін азаяды. Ток

пен кернеу арасындағы фазалар ығысуының азаюы, яғни				желідегі	индуктивтік қуаттың
азаюы себепті қуат коэффициенті жоғарылайды, желінің				тогы	азайғандықтан		ондағы
қуаттын шығыны да азаяды.
Синхронды компенсаторлардың кернеуі 6,6...15,75 кВ, қуаты 10...345 МВт, айналу жиілігі
750, 1000	айн/мин шамасында болады.		Құрылысының	генератор мен		қозғалтқыштан
айырмашылығы –		шағын тұратын білігі	жеңілдетілген(яғни жіңішкелеу) болады. əдетте
синхронды теңгергіштерді лаустанциялардың территориясына орналастырады.
		Қуаты аз синхронды қозғалтқыштар
Қуаты	аз	кішкентай синхронды	қозғалтқыштардың қоздыру			орамасы	болмайды,

сондықтан да оларда тұрақты кернеу көзі, сырғымалы түйіспелер мен түйіспелік сақиналар сақиналар қолданылмайды. Бұл олардың сенімділігінің жəне ұзақ уақыт жұмыс істей алатындығының кепілі деуге болады.

Аз қуатты синхронды қозғалтқыштар негізінен бір фазалы да, ал статорының құрылысы жағынан бір фазалы асинхронды қозғалтқыштан айырмашылғы болмайды. Олардың бірбірінен айырмашылығы тек ротарда ғана. Ротордың құрылысына қарай аз қуатты синхронды қозғалтқштар тұрақты магнитті, реактивті жəне құстұмсық ротарлы т.с.с. болады.

11.2-сурет. Қуаты аз синхронды қозғалтқыштардың роторларының схемалық құрылысы: тұрақты магнитті (а); раективті (б); құстұмсықты (в).

Магнитті ротарлы (ротары тұрақты магниттен жасалған) қозғалтқыштарда ротор магнитті-қатты материалдан жасалады (11.2, а-сурет). Мұндай роторды заводта бір рет қана

импульсті өрісте магниттейді. Ротор полюстерінің ұштамаларында қысқа тұйықталған жіберу орамалары болатындықтан мұндай қозғалтқыштың əрекет ету парқының қуатты синхронды қозғалтқыштардың əрекеттік парқынан ешқандай айырмашылығы болмайды.

Кейбір аз қуатты қозғалтқыштарда айналдырушы иінкүшті ротордың өзіндік магнит өрісі болмаса да тудыруға болады. Мұндай қозғалтқыштарды реактивті синхронды қозғалтқыштар деп атайды.

Реактивті қозғалтқыштардың роторын радиустың бағытында бірнеше жерден теседі де оларды балқытылған алюминий құйып бітеп тастайды. Мұндай ротордың (11.2, б-сурет) радиусының магнит өрісі жаңағы алюминий шыбықтарда ЭҚК, ал ол ток тудырады.сондықтан ротор əуелі асинхронды айналдырушы иінкүштің əсерінен айнала бастайды да, кейін, жылдамдығы синхронды жылдамдыққа жақындағанда синхрондылыққа еніп, өріспен синхронды айналатын болады. Өйткені ротордың біртекті емес магниттік кедергісінің салдарынан магнит полюстері пайда болады.

Электр машиналарында энергияның түрленуі статор мен ротордың арасындағы жүреді де оның шамасы магнит өрісінің пішініне байланысты болады. Машинаның ең жоғарғы энергетикалық параметрлері саңылаудағы өріс дөңгелек пішінді болғанда байқалады. Ал мұндай өріс ротордың полюстерін құстұмсық тәрізді(11.2, в-сурет) етіп жасаса алынады. Құстұмсық полюсті ротор автомобиль және трактор генераторлары мен қозғалтқыштарында кеңінен қолданылады.

Негізгі əдебиет 4. [104-118]. Қосымша əдебиет 3. [17-35]. Бақылау сұрақтары:

1.Синхронды машиналардың қандай типтерін білесіз?

2.Синхронды машинаның статикалық асқын жүктемелігі дегеніміз не?

3.Синхронды реактивті қозғалтқыштардың тағайындалуы қандай?

4.Синхронды компенсатордың тағайындалуы қандай?

№12 дəріс конспектісі. Тұрақты ток машиналары. Құрылымының негізгі элементтері.
Якорь орамалары. Якорь орамындағы ЭҚК.
		Тұрақты ток машиналары
Тұрақты ток машиналары қуаты онымен бірдей айнымалы ток машиналарына қарағанда
үлкен жүргізіп жіберу иінкүшін(моментін) туғызады жəне олардың айналу								жиілігін
қарапайым тетіктермен біртіндеп реттеуге болады. Міне					осы	артықшылықтарының
арқасында тұрақты ток машиналары өндірістің əртүрлі салаларында қолданылып келеді.
Тұрақты	ток	машиналары	генераторлар	мен	қозғалтқыштар			болып.	бөлін
Генераторларда механикалық энергия жұмсап электр					энергиясын, ал		қозғалтқыштарда
электр энергиясын пайдаланып механикалық энергия алынады.
Тұрақты	ток	машиналары	металлсығымдау		тұрықтарында, автомобиль,			ұшақ,
троллейбус, трамвай, электрлік локомотивтердің электр қондырғыларында(генратор жəне
қозғалтқыш ретінде), пісірістіру жұмыстарында (генераторлар) қолданылады. Бұдан басқа
тұрақты тоқ машиналары автоматты басқару құрылғыларында жəне əр түрлі механизмдердің
айналу жиіліктерін өлшеуде қолданылады.
Тұрақты ток машиналарының кернеулері мен қуаты əртүрлі болып :келедімысалы,
автомобиль	генераторларының кернеуі12 В-те			қуаты 500...800		Вт,	трамвай	жəне
троллейбустарда электрлік қозғалтқыштардың кезнеуі550 В-те қуаты 45 кВт-қа								дейін,
электрлі локомотив қозғалтқыштарының кернеуі 3 кВ-те қуаты 450...550 кВт

Өндірісте көп тараған тұрақты ток машиналарының бірі П сериялы қозғалтқыштар. Олардың кернеуі 110, 220 жəне 440В, қуаты 0,7...180 кВт, ал айналу жиілігі 750,1000,1500 жəне 3000 айн/мин. Генераторлар əдетте 2П сериялы: 7,5 кВт қуатқа дейін кернеуі 115 жəне 230 В, ал 7,5 кВт-тан жоғары болса 230 жəне 460 В, айналу жиіліктері 1000, 1500 жəне 3000 айн/мин, қуаты 200кВт-қа дейін барады.

Тұрақты тоқ машиналарының негізгі – сырғыма түйіспе мен коллектордың тез істен шығатындығы жəне онда электр ұшқынының пайда болатындығы. Электр ұшқынының əсерінен коллектор тіліктері қатты қызады, жанып та кетуі мүмкін, үстері бұдырленіп сырғыма түйіспемен арадағы контакт аншарлайды жəне мұндай машиналарды жарылу қаупі бар жерде қолдануға болмайд. Мұнымен қатар, тұрақты тоқ машиналары қуаты осындай айнымалы тоқ машиналарына қарағанда қымбатырақ..

Тұрақты жəне айнымалы тоқ машиналарына тəн бір қасиет–олардың қайтымдылығы, яғни бір электр машинасының əрі генератор əлпінде, əрі қозғалтқыш əлпінде жұмыс істей алатындығы. Əрине, бір əліпке бейімдеп арнайы жасалған машинаның сипаттамалары басқа əлпіндегі сипаииамаларынан жақсырақ болатындықтан электр машиналарын жасайтын кəсіпорындар оларды генератор немесе қозғалтқыш етіп шығарады.

Тұрақты тоқ	машиналарының құжаттық жапсырмаларында машинаның, түріаты,
номинал қуаты РH	, номинал кернеуі U H , номинал тогы І Н , номинал айналу жиілігі пН ,

қоздыру түрі, қоздыру кернеуі U к , изоляцияланған класы, жұмыс əлпі, салмағы, т.б. негізгі деректері беріледі.

Тұрақты ток электрқозғалтқыштары Қызметі жағынан тұрақты ток электрмашиналары генераторлар жəне қозғалтқыштар

болып бөлінеді.

Тұрақты ток генераторлары технологиялық мақсаттарда тұрақты ток қажет техника ауқымында қолданылады: электролиз, электрлік дəнекерлеу, сонымен қатар тұрақты ток қозғалтқыштарын қоректендіру үшін.

Тұрақты ток қозғалтқыштарын көтеру құрылғылары үшін, электрлік тартқышта, илемдік орнақтарда жəне басқа реттелетін электржетегінің түрлерінде қолданады.

Құрылыста тұрақты токты қозғалтқыш-генератордан қоректенетін айнымалы токты

энергияны	тұрақты токты энергияға түрлендіретін	қуаты	үлкен	экскаваторлардың
электржетегі үшін, сонымен қатар аккумуляторларды зарядтау үшін жəне кей жағдайда
электрлік дəнекерлеу үшін қолданады.
Тұрақты ток машинасының құрылысы. Тұрақты ток машинасының			негізгі	бөліктері
(12.1-сурет): қозғалмайтын бөлігі – статор, айналатын ротор,		якорь жəне	подшипникті екі
қалқан.

Статор станинадан, электромагнит полюстерінің жұқа болат қаңылтырлардан жасалған, бір-бірінен жылтырсырлы кілегеймен немесе жұқа қағаз қаңылтырлардан оқшауланған өзекшелерден тұрады. Өзекшелерге машинаның қоздыру орамасы табылатын, мыс сымдарынан жасалған орауыштар кигізілген.

12.1-сурет. Тұрақты ток машинасының құрылысы: 1 — коллектор; 2 — щеткалар; 3 — якорьдің өзекшесі; 4 — бас полюстің өзекшесі; 5 — полюстік орауыш; б — статор;

7— подшипникті қалқан; 8 — желдеткіш; 9 — якорьдің орамасы Тұрақты ток машиналарында якорь деп аталатын машинаныңроторы электромагниттің

өзекшелері сияқты жұқа болат қаңылтырлардан құрылған цилиндрлік		дене . тəріздес
Машинаның якорінде ораманы орналастыру үшін паздар жасалады, ораманың шығыстары
бір-бірнен жəне біліктен ток өткізбейтін материалмен(миканит) оқшауланған коллектордың
пластиналарына бекітіледі.
Коллектордың сыртқы бетіне траверса арқылы машинаның	қозғалмайтын бөлігіне
бекітілген щеткалар орналастырылады. Якорь айналғанда онымен	қоса	коллектор да

айналады, ал щеткалар оның бетімен сырғып, қозғалмайтын күйде қала береді. Якорьдің білігі подшипникті қалқандарда бекітілген подшипниктерде айналады.

Егер бір емес, екі орамнан тұратын орамалы якорьге ораса, жəне ол орамдарды якорьде

бір-біріне перпендикуляр етіп орналастырса, ол кезде якорь айналғанда					пайда	болатын
электр қозғаушы күштерінің бір-бірінен фаза бойынша айырмашылығы болады. Бір орамда
ЭҚК-і нөлге тең болған кезде, екінші орамда ЭҚК-і масимал мəніне ие болады.
Заводтардың	шығаратын	тұрақты	ток	машиналарының	якорінің		орамал
орауыштарының	жəне коллектордың пластиналарының саны айтарықтай					көп	.болады

Ораманың орауыштары жəне коллектордың пластиналары санының сəйкесінше артуымен генератордың щеткаларында (шығысында) шамасы бойынша тербелісі өте аз қосынды кернеуді алады.

Тұрақты ток қозғалтқышының айналатын моментінің(М) шамасы келесі қатынаспен беріледі:

М = k Ф IЯ,

мұндағы k — қозғалтқыштың тұрақтысы, оның құрылысына байланысты; Ф — магниттік ағын, Вб; Iя — якорьдің ток күші, А.

Қозғалтқыштың жылдамдығы келесі теңдеуге бағынады

n = U - I Я RЯ , kФ

мұндағы Rя — якорь орамасының кедергісі, Ом.

12.2,а-суретте келтірілген қоздырылуы параллель қозғалтқышжеліге қозу орамасы желінің толық кернеуінің астында болатындай жалғанады. Сондықтан қозғалтқыштың магнитік ағыны жүктемеге тəуелсіз тұрақты болып қалады, ал якорьдің орамасындағы ток күші жүктемеге пропорционалды түрде артады. Айналу жылдамдығы қатты азаймайды.

12.2-сурет. Параллель (а) жəне тізбектей (б) қоздыру кезіндегі электрқозғалтқыштарының қосылу сызбалары

Айналу жылдамдығын реттеуқозғалтқышқа келетін кернеуді өзгерту арқылы іске асырылады; якорьдің тізбегіне кедергіні енгізу немесе магниттік ағынды өзгерту арқылы іске

асырылады.	Якорьдің тізбегіне	кедергінің енгізілуі қозғалтқыштың	жылдамдығының
азаюына	əкеледі; жылдамдықты	реттеу тұрақты момент кезінде	болады. Бұл əдіс

көтергіштер, жүкшығырлар, поршеньдік компрессорлар, сораптар жəне т.б. үшін қолданады. Бірақ бұл якорьдің барлық тогы өтетін қосымша кедергінің қызуына байланысты елеулі шығындармен байланысты. Қозғалтқыштың айналу жиілігін реттеудің ең көп тараған түрі магниттік ағынды өзгерту болып табылады. Бұл қоздыру орамасына қосылған реостат арқылы іске асырылады. Қоздырудың ток күші азайғанда магниттік ағын да өзгереді, осыдан келе, қозғалтқыштың айналу жиілігі артады. Бұл кезде реттеу тұрақты қуат кезінде болады. Реостаттың қоздыру орамасының тізбегіне қосылуы қоздырудың ток күшінің үлкен емес шамасына байланысты энергияның үлкен шығынына əкелмейді. Қоздырылуы параллель

электрқозғалтқыштарда қоздыру орамасы үлкен кедергіге ие, осыдан					келе, осы орамадағы
жəне реостаттағы ток күшінің шамасы үлкен болмайды.
Қоздырылуы параллель электр қозғалтқышынжеліге 12.2,б-суретте көрсетілген сызба
бойынша	қосады. Қоздырылуы	тізбектей	қозғалтқыштар		өзінің	сипаттамаларымен
қоздырылуы	параллель қозғалтқышынан		қатты	ерекшеленеді. Якорьдің		орамасымен
тізбектей жалғанған қозғалтқыштың қоздыру орамасы арқылы						оның барлық тог
өтетіндіктен,	қозғалтқыштың жүктемесінің		артуымен	бірмезгілде оның		полюстарының

магниттік ағынының шамасы да лезде артады. Осыған байланысты мұндай қозғалтқыштар, біріншіден, аз айналымдар кезінде үлкен айналу моментін көбейтеді (іске қосу кезінде) жəне,

екіншіден,	асқын	жүктемелік	қабілеттілікке	. иеСонымен		қоса,		білігінде		жүктеменің
азаюымен	қозғалтқыштың айналу жиілігі			жылдам		артады		жəне аз		жүктеме кезінде
(қалыптының ¼-нен аз) оның тұтастығына қауіпті жылдамдыққа ие болады. Бос жүріс, яғни
жүктеме жоқ кезінде сериестік электрқозғалтқыштарды мүлдем қосуға болмайды. Бұл
сериестік электрқозғалтқыштарының кемшілік қасиеті болып табылады.
Өзінің	сипаттамалары		бойынша		бұл	электрқозғалтқыштар					көтергішкөлік
құрылғылардың жетектеріне келеді. Олар электрлік тартқышта (трамвайлар, троллейбустар,
электрлік темір жолдары) кеңінен қолданылады.
Құрылыстық		практикада	қоздырылуы		тізбектей		қозғалтқыштарын				қозғалтқыш-
генератордан қоректенетін қуаты үлкен кейбір экскаваторларда жəне аккумуляторлардан
қоректенетін электрлік тиегіштерде қолданылады.
Қоздырылуы		тізбектей	қозғалтқыштардың		жылдамдықтарын				реттеу		қоздырылуы
параллель	қозғалтқыштарынан		принциптік	айырмашылығы			, жоқтек		қоздыру		немесе

якорьдің орамаларында ток күшінің мəнін реостатпен өзгертілмейді, ол шунттау арқылы өзгертіледі – осы орамалардан токты бөліп тастау.

Тұрақты ток қозғалтқыштарының айналу бағытын өзгерту үшін (реверстеу) магниттік өрістің полярлығын немесе якорь орамасындағы ток күшінің бағытын өзгерту қажет. Бұл операцияны сəйкес орамаларды(якорьдің немесе қоздырудың) ауыстырып қосумен орындайды.

Жұмыс істеу принципі. Негізгі теңдеулер Орныққан (статикалық) режимдерді сипаттайтын жəне негізгі сипаттамаларды алуға

мүмкіндік беретін тұрақты ток электржетегінің қарапайым моделін алу үшін12.3-суреттегі сызбаны пайдаланайық.

Якорьдің тізбегі кернеуіU* тəуелсіз қоректену көзінен тұтынады деп санаймыз, якорь тізбегінің кедергісі R тұрақты, магниттік ағын Ф қоздыру тогымен ғана анықталады жəне жүктемеге тəуелсіз (якорьдің реакциясы болмайды), тізбектердің индуктивті шама-шарттары əзірше ескерілмейді, өйткені орныққан (статикалық) режимдер қарастырылуды.

12.3-сурет. Тұрақты ток қозғалтқышы бар электржетегінің сызбасы
Якорьдің орамасындағы I токтың	машинаның	полюстерінде	орналасқан	орамалар
тудыратын магниттік ағынның Ф өзара	байланысы	Ампер заңына	сəйкес жəне	ораманың

активті өткізгіштеріне əсер ететін электрмагниттік күштердің пайда болуына əкеледі, демек электрмагниттік момент те М пайда болады:

М = kФI

(12.1)

мұндағы k – машинаның құрылымдық шама-шарты.

М моментінің əсерінен магниттік өрісте w бұрыштық жылдамдығымен қозғалатын якорь

орамасының өткізгіштерінде Фарадей заңына сəйкес айналу ЭҚК-і Е пайда болады::
E = kФw ,	(12.2)

* U əрпімен қоректену көзінің ЭҚК-і белгіленген

Бұл ЭҚК қарастырылып жатқан жағдайда қозғалыстың болуына себеп болғанU қорек көзінің ЭҚК-іне қарсы бағытталған.

Кирхгоффтың екінші заңына сəйкес машинаның якорінің тізбегі үшін келесі теңдеу

орындалады:	U-E = IR.	(12.3)

(12.1)-(12.3) теңдеулері – қарапайым, бірақ тұрақты ток		электржетегіндегі басты
процесстерді	түсінуге жеткілікті модель. Практикалық есептерді	шешу үшін қозғалыс

теңдеуін Мс моментіне кіретін DM момент шығынымен жəне электржетегінің нақты сызбасы үшін қоздыру тізбегінің теңдеулерімен толықтыру керек.

M - Mc = J dw dt

Əр есептің шарттарында берілгені мен белгілісі жəне нені табу керектігі қатаң түрде қойылуының қажеттігі анық.

Электрлік машина жасайтын энергияның түрлендіру процессіндегі ЭҚК-інің ролін тереңірек қарастырайық. Егер белгілі бір М1 = Мс1 орныққан режимі болып, одан Мс өзгеріп, мысалы Мс2 шамасына дейін өскен болса, онда жаңа орныққан режимді алу үшін жаңаМс мəніне М мəнін сəйкес келтіріп өзгертетін құрал керек. Іштен жану қозғалтқыштарында бұл ролді жанармайды көбейту арқылы оператор орындайды; бу турбиналарында – будың берілуін көбейтетін арнайы реттеуіш. Электрлік машиналарда бұл ролді ЭҚК-і орындайды.

Мс мəнінің артуымен қозғалтқыштың жылдамдығы кеми бастайды, бұл дегеніміз (12.2) жəне ЭҚК-іне сəйкес азаяды (қарапайымдылық үшін Ф, сонымен қатар U жəне R – тұрақты деп санаймыз). (12.3) формуласынан келесі шығады:

I = U - E , R

Демек, ток жоғарылайды, осыдан (12.1)-ге сəйкес момент өседі. Қозғалтқыш ешқандай сыртқы əсерсіз жаңа орныққан күйге келеді. Бұл кез-келген Мс шамасы мен таңбасы кезінде бола береді, яғни ЭҚК-і машинаның қозғалтқыштық, сол сияқты тежегіш жұмыс режимдерінде реттеуіштің функциясын орындайды.

Негізгі əдебиет 4. [104-118]. Қосымша əдебиет 3. [17-35]. Бақылау сұрақтары:

1.Якорь орамасының э.қ.к. неге байланысты?

2.Тұрақты ток машиналарының яорь орамалары.

3.Тұрақты ток машиналарының құрылыстарының негізгі элементтері.

4.Орама қадамдарын қалай ажыратады?

№13 дəріс конспектісі. Электрмагниттік момент. Якорь реакциясы.
Тұрақты ток машиналары екі жолмен электрмагниттік немесе	магниттік жолмен
қоздырылуы мүмкін. Электрмагниттік жолмен қоздырылатын машиналарда	негізгі магнит

ағыны қоздырғыш орамдарға берілетін тұрақты ток əсерінен пайда болса, магниттік жолмен қоздыру кезінде негізгі магнит ағыны тұрақты магниттер арқылы пайда болады.

Қоздырылу əдiсiне байланысты электормагниттік жолмен қоздырылатын тұрақты ток машиналары байланыссыз жəне 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 жəне 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 əсерінен 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 сəйкесінше якорь орамдарына енгізілген ЭҚК шамасы жоғарылайды. Егер якорь орамдарына жүктеме (электр қабылдағышы) жалғанған болса, онда якорь орамдарына енгізілген ЭҚК əсерінен жүктемеге тұрақты ток беріледі. Негізінде якорь орамдарындағы ток айнымалы болып табылады, бірақ жүктемеге берілетін ток коллекторлы пластиналар көмегімен түзетіліп беріледі.

Якорь орамдарындағы ЭҚК шамасы:

E Я = C E × Ф × n ,

(13.1)

мұндағы: CE – осы машина үшін тұрақты коэффициент; Ф – қоздыру тогы əсерінен пайда болған магнит ағыны; n - якорьдің айналу жиілігі (айн/мин).

Егер машинаның якорін тұрақты магнит немесе электрмагнит арқылы пайда болатын тұрақты ток магнит өрісінде ω-жиілікпен айналатын бір немесе бірнешеw – тармақтардан құралатын рама тəріздес деп ойласақ, онда электромагнитті индукция заңына сəйкес магнит ағынының тоғысуы өзгерген кезде орамдарда электр қозғағаш күші (ЭҚК) пайда болады:

e = -

d (w × B × S )

(13.2)

S- магнит

мұндағы Ψ- ағындар

тоғысуы, w-

тармақ саны, B-

магнит индукциясы,

ағынының орамдармен əсерлесіп өтетін ауданның көлденең қимасы.

ЭҚК

бағыты

оң

қол

ережесі

бойынша анықталады. Тұрақты ток

машиналарында

индуцйия

тұрақты,

ал

якорь

айналмалы қозғалыста

болғандықтан

якорь

орамдарының

қоздыру магнит өрісімен байланысу ауданы өзгермелі болып табылады. Сыртқы тізбектен тұрақты ток өтуі үшін машинаның білігіне орналасатын электромеханикалық түзеткіш – коллектор қарастырылған.

Тұрақты ток машинасының магнит өрісі екі құраушыдан– тұрақты магнит арқылы немесе электромагнитік жолмен пайда болатын қоздыру өрісінен жəне якорь орамдарынан өтетін ток арқылы пайда болатын якорь өрістерінен құралады.

Қоздыру өрісі статорға қарағанда қозғалыссыз болады, ал якорь өрісі якорь орамдары синхронды коммутацияланатын болғандықтан ротор қандай жиілікпен айналатын болса, ол да сондай ω – жиілікпен бірақ қарама-қарсы бағытта айналады, сондықтан якорь өрісі де статорға қарағанда қозғалыссыз күйде болады.

Магнит индукциясы қоздыру магнит ағыны арқылы төмендегіше өрнектеледі:

B = Ф × S

мұндағы S – полюс ұштарының ауданы:

S =

p × D

p- машинаның полюстер жұбы саны.

2 × p

a –

Егер тұрақты

ток

машинасындаN –

якорь орамдарының

саны, ал

параллель

тармақтар жұбының саны

болса, онда

бұл өрнектерді (1.1) формулаға

қойып

төмендегі

қрнекті аламыз:

= Ce ×Ф ×n

(13.3)

мұндағы Ce =

p × N

–

тұрақты

коэффициент,

машинаның

құрылысына

байланысты

60 ×a

анықталады.

Сонымен тұрақты ток машинасының ЭҚК оның құрылымдық параметрлеріне, қоздыру ағынына жəне айналу жиілігіне байланысты.

Якорь реакциясы Якорьдің магнит өрісінің қоздырылуы магнит өрісіне əсері якорь реакциясы деп аталады.

13.1-суретте якорь реакциясының əсері көрсетілген. Бос жүріс кезінде машинадағы өріс 13.1, а –суретте көрсетілгендей тек қоздыру орамдарындағы ток арқылы ғана пайда болады. Егер жүктеме жалғайтын болсақ, 13.1, б –суретте көрсетілгендей якорь орамдарынан өтетін ток якордың магнит өрісін туғызады.

Машинаның толық магнит ағыны якорь өрісі əсерімен өзгеретіндігін13.1, в – суреттен көруге болады.

13.1-сурет. Якорь реакциясын түсіндіру үшін. а — бос жүріс кезіндегі өріс; б — якорь өрісі, в — жүктеме кезіндегі өріс (nn' — геометриялық бейтараптама, mm'—физикалық бейтараптама)

13.1, в – суреттен көрініп тұрғандай якорь реакциясы əсерінен генераторлық режимде

жұмыс жасап	тұрған машинаның магнит өрісі полюстердің	жетелеуші жартысында
күшейгенін, ал	жетеленуші жартысында əлсірегенін кқруге болады, яғни	индукция нольге

тең болатын якорь шеңберінің нүктелері арқылы өтетін сызық физикалық нейтральдың жылжып кеткендігін көруге болады.

Бос жүріс кезінде физикалық нейтраль геометриялықпен беттесіп жатады, ал жүктеме жалғанған кезде ол геометриялыққа қарағанда орын ауыстрады: генераторлық режим кезінде айналу бағытымен бір бағытта, қозғалтқыштық режимде айналу бағытына қарамақарсы бағытқа.

Қуаты 0,3 кВт жəне одан жоғары машиналарда якорь реакциясының алдын алу үшін қосымша полюстер қолданылады. Олар негізгі поюстер арасына орналасады жəне олардың остері машинаның геометриялық осімен сəйкес келеді. Қосымша полюстердің орамдары

якорь орамдарымен тізбектей жəне оның магниттендіру күші якорь орамдарыны магниттендіру күшіне қарама-қарсы бағытталатындай етіліп жалағанады.

Қуаты аз қосымша полюстер қарастырылмайтын машиналарда, олардың щеткалары физикалық нейтральға қатысты жылжытылады, генераторлық режимде айналу бағытымен бір бағытта, қозғалтқыштық режимде қарама-қарсы бағытқа.

Негізгі əдебиет 4. [104-118]. Қосымша əдебиет 3. [17-35]. Бақылау сұрақтары:

1.	Якорь реакциясы.
2.	Параллельді жəне тəуелсіз қоздырылатын тұрақты ток генераторларында якорь
	реакциясын жою əдістері.
3.	Тұрақты ток машиналарын қоздыру жолдары қандай?

4. Тұрақты ток машинасының магнит өрісі неше құраушыдан тұрады.

№14 дəріс конспектісі. Тұрақты ток генераторлары. Тəуелсіз қоздырылатын генератор. Генераторлардың өздігінен қоздырылу шарттары. Параллель жəне аралас қоздырылатын генераторлар. Параллель жұмыс істеуі.

Тұрақты ток генераторының жұмыс істеу принципі. Якорьдің ЭҚК-і.

Тұрақты ток генераторында ЭҚК-ң қалай жəне қайда пайда болатынын түсіну үшін екі полюсті тұрақты ток машинасын қарастыралық(14.1-сурет). Мұнда қоздыру орамаларына (Н1, Н2) тұрақты ЭҚК көзінсн кернеу(Uқ) берілген. Орамалардың тогы күш сызықтары жоғарыдан төмен қарай бағытталған тұрақты магнит өрісін қоздырады. Тұрақты ток машиналарында якорь мен магнит полюстсрінің арасындағы саңылау бірқалыпты етіліп, ал полюс ұштамаларының еніbn= (0,65...0,75)τ болатындай етіп жасалады. Сондықтан саңылауда магнит өрісі индукциясының эпюрі трапеция тəрізді (14.2, а-сурет) де, ал жуықтап алғанда оның орташа мəнін (В0) полюстік бөліктің ұзына бойына тұрақты болып қалады деп есептеуге болады.

Суретті жəне түсініктемені жеңілдету үшін якорьде бір ғана орама бар екен деп алалық. Енді якорьді қандайда болмасын бір қозғалтқышпен(бастапқы қозғалтқыш) айналдырса, онда электр магниттік индукция заңы бойынша якорь орамасында ЭҚК пайда болады.

14.1-сурет. Екі полюсті тұрақты ток генераторының схемасы.

Бұл ЭҚК-тің мəні магнит индукциясына (В0), ораманың активті ұзындыгына (l=AD+КМ), ораманың индукция күш сызықтарын қиып өту жьш-рмдығына(V) жəне ораманың күш сызықтарын қиып өтетін бүры-шннң (а) синусьгаа тура пропорционал:

e = B0lvsinα

14.2-сурет. Полюс бөлігінде магнит индукциясының таралу (а) жəне якорь кысқыштарындағы потенциалдар мен ЭҚК-ң (б) графиктері.

Бірақ саңылауда магнит күш сызықтары (магнитгік индукция векторы) якорь цилиндрінің жасаушысына перпендикуляр болғандықтан орамалар күш сызықтарын тік бұрышпен қиып өтеді, япш α = 900.

Ендеше

е=В0lv

(14.1)

Магнит индукциясы полюстік бөліктің ұзына бойына тұрақты болып қалатындықтан якорь орамасының ЭҚК-і (сырғыма түйіспелердің арасындағы потенциалдар айырымы)

Е=φ1 – φ2 = eAD+eKM,

(14.2)

мұндағы: φ1, φ2 – бірінші жəне екінші сырғыма түйіспелердің потенциалдары; eAD, eKM – орама қабырғаларының ЭҚК-ттері.

Орама қабырғаларының ЭҚК-тері (14.1) өрнегі бойынша

eAD = В0v ·AD eKM = В0v ·KM

Егер ЭҚК-тердің мəндерін (14.2) өрнегіне қойса, онда якорь орамасының ЭҚК-і(графигi 14.2, б-суретте келтірілген).

E = B0v(AD+KM)

Орама 1800C-қа айналған кезде оның қабырғалары орындарын ауыстырады, ал олардағы ЭҚК-тер бағыттарын өзгертеді (eAD, eKM). Ендеше орама ұштарында трапеция (тік төртбұрыш деуге де болады) түрінде өзгеріп отыратын айнымалы ЭҚК пайда болады. Бірақ орама ұштары коллектор тіліктерімен дəнекерленіп жалғанғандықтан жəне коллектор тіліктері

сырғыма түйіслелерді жанай сырғып айналып отыратындықтан түйіспелерге əркез бір полярлы тіліктер келіп отырады. Сондықтан түйіспелердің полярлық таңбалары өзгермейді. Мысалы, 14.1-суретте 1-түйіспенің полярлығы əрқашанда плюс, ал 2-түйіспенің полярлысы минус болады. Сөйтіп, сырғыма түйіспелерден (оларды қысқыштар калқаншасында Я1 жəне Я2 деп белгілеу қабылданған) тұрақты ЭҚК алынады. Бұл коллектор мен сырғыма

түйіспелердің якорь орамаларындағы айнымалы ЭҚК-ті тұрақты ЭҚК-ке түзету міндетін атқаратынын көрсетеді.

Жалпы алғанда якорь орамасыN сымнан тұрса, ал оларда параллель жалғанған сымдар саны 2а болса, онда бірізді жалғанған сымдар саны N /(2а) болады.

Ораманың толық ЭҚК-і бірізді жалғанған сымдардың ЭҚК-терінің қосындысына тең

болатындықтан
E = e × N .	(14.3)

Якорь орамаларының сызықтық жылдамдығы

v = pdn , 60

мұндағы: d – якорьдің диаметрі; n – якорьдің айналу жиілігі (айн/мин)

Егeр якорь шеңберінің ұзындығын полюстік бөлік жəне полюстер саны арқылы өрнeктесе, онда

πd = 2pτ

мұндағы: р – жұп магнит полюстсрінің саны; τ – полюстік бөлік. Ендеше якорь орамасының сызықтық жылдамдығы


v =		рn		.		(14.4)

30
Якорь орамасының бір кабырғасындағы						ЭҚК-т(14iң .1) жəне жыламдықтың (14.4)
мəндерін (14.3) теңдігіне қойса, онда					pn		N
	E = B l					t		,
					30
0							2a
E =	pN		nФ,			(14.5)

	60a

мұндағы Ф = B0lτ – бір полюстің магнит ағыны.

Жұп магнит полюстерінің саны, орамадағы сымдар саны жəне жұп параллель сымдар саны машинаны жобалап жəне жасап жатқанда таңдап алынатын шамалар болғандықтан, дайын машиналарда олардың сан мəні тұрақты . боладыСондықтан оларды ЭҚК коэффициенті деп аталатын тұрақты коэффициентпен белгілесе, яғни

СE =	pN	,	(14.6)
	60a
якорь орамаларының ЭҚК-і
E = CE nФ.			(14.7)
Бұл өрнек тұрақты ток генераторының			ЭҚК-інің якорьдің айналу жиілігіне жəне

полюстердің магнит ағынына тура пропорционал екендігін, яғни тұрақты ток генераторының ЭҚК-ін өзгерту үшін якорьдің айналу жылдамдығын немесе полюстің магнит ағынын өзгерту керек екендігін керсетеді.

14.5-сурет. Жүктелген тұрақты ток генераторының схемасы.

Егер генераторға электр қабылдағыш қосса, яғни генераторды жүктесе, онда электр қабылдағышпен жəне якорь орамаларымен ток жүреді(14.5-сурет). Бұл ток якорь орамаларының кедергісінде жəне электр қабылдағышта кернеудің түсуін тудыратындықтан Кирхгофтың екінші заңы бойынша

U + RяI = E

мұндағы: U – элeктр кабылдағыштағы (якорь қысқыштарындағы) кернeу; Rя – якорь орамаларының кедергісі; I – ток күші (бұл ток якорь орамаларымен де жүреді, яғни I = Iя; RяI

– якорь орамасының кедергісіндегі кернеудің түсуі.

Бұл өрнек тұрақты ток машинасының генератор əлпіндегі электрлік күйінің тендеуі деп аталады.

Тұрақты ток генераторларын қоздыру тəсілдері Тұрақты ток генераторының якорь орамаларында ЭҚК пайда болуы үшін күш сызықтары

якорь орамаларын қиып жатқан магнит өрісінің болуы шарт. Негізінде магнит өрісін екі жолмен тудырады: тұрақты магнит арқылы жəне магнит өрісін қоздыратын арнайы орама (қоздыру орамасы) арқылы (14.6-сурет).

14.6-сурет. Тұрақты ток генераторларында магнит өрісін қоздыру əдістері: а) тұрақты магнитпен жəне (б...д) қоздыру орамалары арқылы

Тұрақты магнит (14.6, а-сурет) техогенераторларда жəне кейбір автомобильдер мен ауыл шаруашылық машиналарының генераторлары мен қозғалтқыштарында қолданылады. Бірақ

тұрақты магниттің қасиеті біраз уақыттан кейін əлсірейтіндіктен жəне оның магниттік индукциясы салмағына шаққанда электромагнитке қарағанда.

Тұрақты ток генераторларының негізгі сипаттамалары Тұрақты тоқ генераторларына тəн негізгі шамалар олардың ЭҚК-і мен кернеуі болып

табылады. Сондықтан осы шамалардың басқа шамалардан тəуелділігін көрсететін графиктер генераторлардың негізгі сипаттамалары болып есептеледі.

Негізгі сипаттамаларға жоғарыда қелтірілген E=f(Ik) тəуелділігі – бос жүріс сипаттамасы мен шықпалық жəне реттемелік сипаттамалар жатады.

Тұрақты ток генераторының шықпалық сипаттамасы деп оның жүктелген əлпіндегі (7.11сурет) кернеуінің жүктің тоғынан тəуелділігінайтады, яғни U=f(I).

Генератордың электрлік күйінің теңдеуі бойынша жүктеме тогы өскен сайын якорь кедергісінде кернеудің түсуі де өсетіндіктен генератордың шықпасындағы(Я1, Я2) кернеу аззяды. Тəуелсіз қозбалы генераторда I=In болғандықтан

U=E-RI

14.7-сурет. Жүктемелі генераторлардың схемасы: тəуелсіз қозбалы(а), параллель қозбалы (б), аралас қозбалы (в)

Бірақ қоздыру тогы өзгермейтіндіктен, яғни

I K	=	U K		= const,
		RK	+ RP

ал якорь орамасының кедергісі өте аз болатындықтан, əуелсіз қозбалы генераторда кернеудің кемуі де аз болады жəне түзу сызық бойыман өзгереді (14.8-сурет, 1-график).

14.8-сурет. Генератордың шықпалық сипаттамалары: 1-аралас қозбалы; 2- тəуелсіз қозбалы; 3-параллель қозбалы.

Кернеудің жүктеме тогынан тəуелділігін анықтаған кезде ЭҚК-ті тұрақты етіп ұстап тұру керек. Ал Е=const болу үшін (14.7) өрнегі бойынша n=const жəне Ф=const болуы керек.

Өзінен параллель қозбалы генераторда якорь орамасының тогыIn=I+Ik (14.7, б-сурет). Сондықтан оның электрлік күйінің теңдеуі

Мұнда	қоздыру	U=E-Ra(I+Ik)			якорь	қысқыштарындағы	кернеуге
		орамасының	кернеуі
болатындықтан, қоздыру тогы				U K
		I K	=
				RK + RP

кернеу төмендеген сайын азая береді. Қоздыру тоғы азайған сайын магнит өрісінің ағыны
да азаяды. Ал магнит ағынның азаюы ЭҚК-тің азаюына əкеліп соғады.
Негізгі əдебиет 4. [104-118].
Қосымша əдебиет 3. [17-35].
Бақылау сұрақтары:
1. Машиналар мен		механизмдердің	айналу		жиілігін	өлшеу үшін тəуелсіз қозбалы

генераторды қалай қолдануға болады?

2.Параллель қозбалы тұрақты ток генераторларында шығындардың қандай түрлері бар?

3.Тұрақты ток генераторлары қоздыру тəсіліне қарай қалай бөлінеді?

4.Генераторлардың парраллель жұмысы.

№15 дəріс конспектісі. Тұрақты ток қозғалтқыштары. Қозғалтқыштарды іске қосу əдістері. Қозғалтқыштардың сипаттамалары. Параллель жəне аралас қоздырылатын қозғалтқыштар.

Тұрақты ток қозғалтқыштары Айналу жиілігін бірқалыпты(плавно) жəне кең диапазонда реттеуді қажет ететін

электржетектерінде тұрақты ток қозғалтқыштары кеңінен қолданылады. Тұрақты ток қозғалтқыштарының қасиеттері де генераторлардікі секілді олардың қоздырылу əдісі мен жəне қоздыру орамдарының қосылу схемасына байланысты. Қоздырылу əдісіне байланысты электромагнитті жіне магниттіэлектрлі қоздырылатын болып жіктеледі. Электромагнитті қоздырылатын қозғалтқыштар якорь орамдары мен қоздырғыш орамдардың арасындағы электрлік байланысқа байланысты тəуелсіз, параллель, тізбектей жəне аралас қоздырылатын болып бөлінеді. Магниттіэлектрлі əдіспен қоздырылатын қозғалтқыштардың магнит ағыны тұрақты магниттер арқылы пайда болады.

Жоғарыда атап өтілгендей тұрақты ток машиналары да қайтарымды, яғни генератор ретінде де қозғалтқыш ретінде де жұмыс жасай алады. Құрылысы жағыныан тұрақты ток қозғалтқыштары генераторлардан айырмашылығы болмайды. Егер генераторды бірінші ретті қозғалтқыштан ажыратып қоздыру жəне якорь орамдарына кернеу беретін болсақ, якорь қозғалысқа келіп машина электр энергиясын механикалыққа түрлендіріп қозғалтқыштық режимде жұмыс жасай бастайды. Якорь орамдарындағы ток пен ЭҚК бағыттары 15.1-суретте көрсетілген.

Электр энергиясының

механикалыққа

түрлену процессін15.2 – суретте

көрсетілген

энергетикалық

диаграммадан анық

көріге

болады. 15.2 – суретте Р1 = U ×(I a + I B ) = U × I –

қозғалтқышқа

берілетін

толық

қуат; U × I B –

қоздыру тізбегіндегі

энегия

шығыны ;

I 2 a × R

– якорь

тіз бег ін дег і қуат шығыны;

Р – бос жүріс қуаты;

эм

= P

– толық

мех

механикалық қуат; Рэм – электромагнитті қуат; Р2 — біліктегі пайдалы механикалық қуат.

15.1-сурет. Қозғалтқыштың якорь орамдарындағы ток пен ЭҚК бағыттары

<<< < Предыдущая 12 / 32 3 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
13.03.2015174.08 Кб17istoria2 (1).doc
#
13.03.20151.95 Mб78japaev_materialdar_umk_kz.pdf
#
13.03.201515.56 Кб9JAVA PROEKT NE TROGAT.docx
#
24.03.20161.43 Mб107JN0-360.Examcollection.premium.Exam.322q.pdf
#
24.03.20168.63 Mб14JNCIS_studyguide.pdf
#
13.03.20151.33 Mб307jomartov_elektrlik_umk_kz.pdf
#
13.03.2015197.07 Кб91Juaptar kazakwa.docx
#
13.03.201510.85 Mб533junisov_kurilimdyk_geo_kz_2011l.pdf
#
13.03.201527.14 Кб11Jusipbek Java.doc
#
13.03.20151.07 Mб9kanat5.docx
#
24.03.20161.68 Mб20kapshagay_praktika.docx