Автор работы: Пользователь скрыл имя, 18 Ноября 2013 в 22:49, лекция
Алыс арақашықтыққа энергияны жеткізу жоғары кернеу кезінде тиімді болады, өйткені бұл кезде энергияны беру жолдарында электр шығыны азаяды. Мысалы, қуаты 10 МВт-қа тең электр энергиясын 100 шақырым қашықтыққа беру үшін кернеудің шамасы 500 кВ-қа тең болуы керек. Сол себептен электр станцияларында кернеудің шамасын жоғарылататын трансформаторлар қойылады. Қазіргі уақытта жоғары вольтты электрлік беріліс жолдарында кернеуі 330, 500 және 750 кВ, қуаты 1200-1600 МВА-ге тең трансформаторлар қолданады. Айнымалы токтың жоғары вольтты Екібастұз-Орталық, Екібастұз-Орал беріліс жолдары салынуға байланысты электрлік жасау өнеркәсібі бір фазалы (қуаты 660 МВА, кернеуі 1150 кВ) трансформаторларды шығара бастады.
1 Дәріс №1. Кіріспе. Электр машиналарының даму тарихы……………...4
2 Дәріс №2. Трансформаторлардың құрылысы және бос жүріс режимі....5
3 Дәріс №3. Трансформатордың орынбасу сұлбасы және векторлық диаграммасы………..9
4 Дәріс №4. Энергетикалық диаграмма және орамаларды қосу сұлбалары...............14
5 Дәріс №5. Трансформаторлардың параллельді жұмысы.......................20
6 Дәріс №6. Айнымалы токтың электр машиналарының теориялық жалпы мәселелері………..…24
7 Дәріс № 7. Асинхронды қозғалтқыштың құрылысы және жұмысы....27
8 Дәріс №8. Асинхронды қозғалтқыштың айналдырушы моменттері және қуаттары……..……..34
9 Дәріс №9. Асинхронды қозғалтқышты орнынан қозғау........................40
10 Дәріс №10. Үшфазалы асинхронды қозғалтқыштың айналу
жиілігінің өзгертуін реттеу..........................................................................43
11 Дәріс №11. Синхронды машиналар.......................................................47
12 Дәріс №12. Синхронды қозғалтқыш және синхронды компенсатор..53
13 Дәріс №13. Тұрақты ток электр машиналарының құрылысы............60
14 Дәріс №14. Тұрақты ток машинасының құрылысы, якорь реакциясы......................................................................................................67
15 Дәріс №15. Тәуелсіз қоздырылатын генератор………………….…...71
16 Дәріс №16. Тұрақты ток қозғалтқыштары. Жүргізу әдістері, қозғалтқыштың сипаттамалары.......78
17 Дәріс №17. Қозғалтқышты орнынан қозғау……………………….….83
Әдебиеттер тізімі...........................................................................................91
М=FR.
Ротордағы өткізгіштердің саны көп болады да, сол себептен қосында айналдырушы момент айналдырушы моменттердің қосындысына тең. Айналдырушы моменттің әсерімен қозғалтқыштың роторы айналмалы магнит өрісінің айналу жағына айналады.
Орамадағы индукцияланған ЭҚК синусоидалық болу керек, яғни қосымша жылыту және кедергі моментті құратын жоғарғы гармоникалар болмау керек. ЭҚК айналмалы магнит өрісімен бағытталғандықтан, ауа саңылау бойындағы магнит индукция да синусоида заңымен тарау керек.
Ол үшін түрлі құрылымдық әдістер қолданады. Мысалы, айқындалған синхронды генератордың полюстік найза ұшының радиусын ауа саңылауының радиусынан кіші етеді, яғни найза ұшының шетіндегі саңылауды (dm) ортадағы саңылаудан (d) көбірек етеді.
Айқындалмаған полюсті генераторда магнит индукцияны синусоида заңымен өзгерту үшін ротордың ойығы жоқ айналығы мен ойығы бар айналығының қатынасын 2/3 етеді.
Бірақ та осы әдеттерді қолданған кезде де магнит индукциясы синусойдаға тек жақындайды, сол себептен статордың орамаларындағы ЭҚК-тің бірінші гармоникасымен бірге жоғарғы гармоникалар да бар.
Статордың орамаларындағы ЭҚК-тің қисықтығы абцисс білікке симметрлік болғандықтан, жұп гармоникалар жоқ болады.
Статордың орамаларындағы айналмалы магнит өрістің негізгі кеңістік гармоникасымен индукцияланған ЭҚК-ті белгілейік.
А) өткізгіштің электр қозғаушы күші
v=2τf жылдамдықпен айналып тұрған синусоидалық магнит өрісі орамының әрбір өткізгішінде
е=ЕМ¤ТSinwt (6.2)
(ЭҚК - индукциялайды)
Оның амплитудасы
ЕМ¤Т =ВdldU;
ал әрекетті мағынасы
E¤Т= , (6.3)
мұндағы Bd =Bm1 -ауа саңылауындағы өрістің негізгі гармоника индукциясының амплитудасы;
ld - машинаның есептік активтік ұзындығы;
τ - полюстік бөлігі.
Дәрістің мазмұны:
- асинхронды қозғалтқыштың құрылысы және жұмыс істеуі;
- асинхронды
қозғалтқыштың айналдырушы
- асинхронды
қозғалтқыштың энергетикалық
- асинхронды қозғалтқыштың механикалық сипаттамасы.
Дәрістің мақсаты:
Студенттерді асинхронды қозғалтқышта айналушы магнит өрісінің пайда болу нарқымен;
- асинхронды
қозғалтқыштың жұмыстық
- асинхронды
қозғалтқыштың механикалық
Асинхронды қозғалтқыштың ротор тізбегі ажыратылған және қозғалыссыз кезінде, ал статор кернеу және жиілігі электр желісіне қосылған болсын делік.
Статорға жататын барлық шамалар бірінші реттік деп аталады да, оларды “1” деген индекспен белгілейді, ал роторға жататын шамаларды екінші реттік деп атайды да, оларды “2” деген индекспен белгілейді.
U1 кернеуі әсерімен статордың орамасында бос жүріс тоғы I0 ағады. Осы ток құратын магниттеуші күш (МК) магнит өрісін тудырады, оның бір бөлігі Фm машинаның екі бөлігінің де орамаларымен, ал бір бөлігі Фm тек статор орамасымен ілініскен. Бірінші магнит ағыны негізгі, ал екіншісі сейілу магнит ағыны болып табылады.
Егер де р-асинхронды қозғалтқыштың полюстерінің жұп саны болса, онда МК F1-дің айналу жиілігі n1-ге тең
.
Негізгі ағын статор мен ротордың орамаларында Е1 және Е2 ЭҚК-терін тудырады
;
, (7.2)
мұндағы W1, W2-статор мен ротор орамаларының орам сандары;
КОР1, КОР2-орамалардың орамалық коэффициенттері.
Қатынас (7.3)
асинхронды қозғалтқыштың ЭҚК-терінің трансформация коэффициенті деп аталады. Оны тәжірибе жүзінде бос жүріс кезіндегі статор мен ротор орамаларының ЭҚК-терінің қатынасы ретінде анықтайды.
Сейілу магнит ағыны ФS1 әрбір статордың фазасында ĖS1=-jX1İ0 сейілу ЭҚК-терін индукциялайды. Сонымен бірге статор орамасының әрбір фазасында активтік кедергісі R1 бар. Бұл кедергіде R1İ0 кернеу түсуі болады.
Демек, статордың бір фазасы үшін ЭҚК-тердің тепе-тендік тендеуі мынадай болады
. (7.4)
Асинхронды қозғалтқыштың осы тендікке сәйкес келетін орынбасу сұлбасы мен векторлық диаграммасы 7.2-суретте бейнеленген.
IО тоғы реактивтіек IОР және активтік IОА құрама бөліктерден тұрады. Реактивтік ток магнит өрісін қоздыруға, ал активтік ток статор мен ротордың өзекшелерінің болаттарындағы шығындарды өтеуге жұмсалады.
|
Орынбасу сұлбасына кіру үшін, яғни статор мен ротордың орамалары арасындағы электрлік байланысқа көшу үшін ротордың орамасын статордың орамасына келтіреді. Ол үшін шын мәнісіндегі ротор орамасы статор сияқты болады.
Осы кезде машинадағы энергетикалық қатынасты сақтау үшін екінші реттік ораманың параметрлері қайта есептелуі қажет.
Келтірген екінші реттік орама ЭҚК-і тең
Ротордың тізбегі ажыратылған кезде асинхронды қозғалтқыштың статорлық орамасында m1I2oaR1 статор мен ротордың өзекшелерінде pC1 және pC2 қуат шығындары болады. Осы қуат шығындарын өтеуге қозғалтқыш электр желісінен Р қуат тұтынады
Асинхронды қозғалтқыштың қысқа тұйықталу ережесі тежелген ротор кезінде болады. Статор мен ротордың орамаларының қысқа тұйықталу кезіндегі токтары номинал мәндерінен асып кетпеу үшін қозғалтқышқа берілетін кернеуді мәніне дейін төмендету керек. UҚ номинал кернеудің U1НОМ 15-20%-не тең болады.
İ1 және İ2 токтары қозғалыссыз статор мен роторға қарағанда бір бағытта бірдей жылдамдықпен айналып тұратын F1 жғне F2 МК-терін тудырады, яғни олар бір-біріне қарағанда қозғалыссыз болады да n1 жылдамдықпен айналатын FҚ МК-ін құрады. Бұл МК статор мен ротор орамаларымен ілініскен негізгі айналдырушы ағынды ФҚ тудырады. МК-і F1 ток статор орамасымен ілініскен бірінші реттік сейілу ағынын ФS1, ал F'2 МК-тері бір-біріне қарсы әрекеттеседі. Сол себептен İ1 жғне İ'2 токтардан тұратын F1 және F'2 МК-тердің шамалары біршама үлкен болса да, қорытынды МК F аз болады, сондықтан магнит ағыны ФҚ –да аз, демек бұл кезде магнит тізбегі қанықпаған болады.
Бірінші реттік токты İ1 екі токтың қосындысы деп көрсетуге болады, оның біріншісі (İ1) МК-ін FҚ тудырады, ал екіншісі (-İ'2) екінші реттік токтың İ'2
МК-ін F'2 жоятын МК-ті -F'2 тудырады. Сонымен алатынымыз
İ1=İҚ+(
İ /2) немесе İ1+İ /2 =İҚ.
Оған сәйкес
. (7.7)
Статор мен ротордың МК-терінің теңгерілуі жағдайынан шығатыны
мұндағы m1, m2-статор мен ротордың фазалар саны.
Токтардың трансформациясы коэффициенті мынаған тең болады
Демек, ротордың келтірілген тоғы
. (7.9)
ЭҚК-тер мен токтардың трансформация коэффициенттерін пайдалана отырып, ротордың келтірілген активтік және индуктивтік кедергілерін анықтаймыз.
Активтік кедергіні
келтірген кезде ротор
Бұдан алатынымыз
, (7.10)
мұнда – кедергіні келтіру коэффициенті.
Индуктивтік сейілу кедергісін келтіру үшін ЭҚК E2 мен ток I2 арасындағы бұрыш Ψ2 өзгермей қалуы көзделеді.
Демек,
, бұдан
. (7.11)
Бірінші реттік және екінші реттік ЭҚК-тердің қысқа тұйықталу кезіндегі теңдеу
,
мұндағы Z1=R1+jX1 және Z2=R2'+jX2' – статор мен ротор орамаларының
комплекстік кедергілері.
Ė'2Қ=Ė'1Қ және İ'2≈-İ1 теңдіктерді еске ала отырып, (7.12) теңдеулерді тоққа қарағанда бірге шешіп алатынымыз
.
Осыған сәйкес АК-тың қысқа тұйықталу кезіндегі орынбасу сұлбасын аламыз 7.5-сурет.
Қысқа тұйықталу сұлбасының параметрлері
; . (7.14)
|
Асинхронды қозғалтқыштың жұмыс істеу принципінен ротордың айналу жиілігі n2 статор өрісінің айналу жиілігінен n1 кем екендігін көреміз. Егер n2=n1 болса, онда орамасының орамдары статордың айналып тұрған магнит өрісінен қиылып өтпеген болар еді, демек ротордың орамасында ЭҚК индукцияланбас еді. Сол себептен ротордың орамасында I2 тоғы да болмайды, айналдырушы момент те болмайды.
Ротордың статор айналушы магнит өрісінен артта қалу дәрежесі сырғанау S арқылы сипатталады. Сырғанау S шамасы n1 мен n2 айырымының статор өріс жиілігіне қарағанда сылыстырмалы мәнімен анықталады
бұдан
Ротордың орамасында индукцияланған E ЭҚК-інің жиілігі мынадай
, (7.16)
яғни желістің жиілігі f1 ЭҚК-і тайғанауға тура пропорционал өзгереді (тайғанау жиілігі деп аталады).
Жалпы (7.2) формула бойынша ротордың ЭҚК-і үшін алатынымыз
(7.17)
мұндағы Е2Қ –Қозғалмай тұрған ротордың ЭҚК- і.
Егер де ротордың орамасы статордың орамасына келтірілген болса, онда
Сонымен негізгі магнит ағыны Фm берілген кезде айналып тұрған ротор орамасында индукцияланған ЭҚК қозғалмай тұрған ротордың ЭҚК-і Е2Қ-мен сырғанау S көбейтіндісіне тең. Қозғалмай тұрған ротордың индуктивтілік сейілу кедергісі
X2Қ=2πf1L2 ,
мұндағы L2-сейілу ағынымен анықталатын индуктивтік.
Сейілу магнит ағыны негізінде ауамен өтетін болғандықтан, L2-де тұрақты болады.
Демек, айналып тұрған ротордың индуктивтілік кедергісі
X2=2πf2L2=
тең болады немесе ротордың орамасы статордың орамасына келтірілген болса, онда
X/2=X/2Қ S.
Яғни айналып тұған ротор орамасының индуктивті кедергісі қозғалмай тұрған ротордың индуктивті кедергісі X2Қ мен тайғанау S көбейтіндісіне тең. Тоқтық ротор орамасының өткізгіштері бетіне ығысу құбылысын және ораманың активтік кедергісінің температураға байланысты өзгеруін есепке алмасақ, активтік R2 кедергіні де тұрақты деп санауға болады.
Ротордың тізбегі тұйықталған болса, онда I2 тоғы ағады да, ол ФS2 сейілу магнит ағынын тудырады. Сонымен бірге, өз жолында кедергісін кездестіреді. Ротордың орамасында негізгі магнит ағыны тудыратын Е ЭҚК-і және сейілу магнит ағыны тудыратын. ЭҚК-і пайда болады. Кирхгофтың екінші заңы бойынша