Электр машиналары

 

9.2.2    Кернеудің төмендеуі кезінде жіберу

Жіберу кезде  статордың тізбегіндегі кернеуін төмендетудің бірнеше түрі бар.

А) статордың  орамасын “жұлдыз” қосу сұлбадан “үшбұрыш”  қосу сұлбаға аудару арқылы қозғалтқышты жіберу.

Жіберген кезде  аударғыш 2 ”U”  қалпында тұрады да, статордың орамасы “жұлдыз” сұлба бойынша қосылады. Бұл жағдайда статордың фазалы кернеуі 3-ке темендейді. Сонымен қатар, линейлі ток фазалы токқа тең, ал “үшбұрыш” сұлба бойынша қосылғанда линейлі ток 3-ке фазалы токтан үлкен. Сондықтан жіберу ток электр желісіне тік қосқанға қарағанда 3 есе азаяды. Ротордың айналу жиілігі номиналға жақындағанда аударғышты “D” қалпына аударады.

Көрсетілген әдістің  кемшілігі: фазалы кернеуді 3-ке төмендеу жіберу моментті ( )²=3-ке төмендетеді, себебі ол кернеудің квадратына пропорционалды.

Б) реактор (индуктивтік  кедергі) арқылы қозғалтқышты жіберу

Электр желісі және статордың арасына қосылған реактор сейілу индуктивтік  кедергісі арқылы жіберу токты азайтады. Формула  көрсетіп тұр: жіберу момент тоқтың квадратына пропорционалды, яғни жіберген кезде төмендейді.

Қосудың тәртібі: аударғыш 2 ажырап тұрған кезде аударғыш 1-ді бекітеміз. Электр желістен статордың орамасыны ток реактор  Р  арқылы өтеді. Статорға жететін кернеу.

Ротор айналғаннан  кейін ток азаяды. Енді аударғыш А2 бекітсек статор желістің толық кернеуіне қосылады.

Көрсетілген әдістің кемшілігі: қозғалқыштың жіберу моменті (U_C/U_Ж)² есе азаяды.  

 

, 

 

 

 мұндағы I ^/_ЖІБ –реактор арқылы жібергенде статордың жіберу тоғы; 

 

К_Р=0,6-0,65.

 

мұндағы jX_P – реактордың индуктивтік кедергісі. 

 

 

  

10 Дәріс №10. Үшфазалы  асинхронды қозғалтқыштың айналу 

жиілігінің өзгертуін  реттеу

Дәрістің мазмұны:

 

 - айналу  жиілігінің өзгертуін реттеу  тәсілдері;

- статор магнит өрісінің жиілігін өзгерту арқылы ротордың

 

  айналу жиілігін реттеу;

 

     - сырғанаудың  қуатын қолданбай ротордың айналу  жиілігін реттеу.

 

 Дәрістің мақсаты:

Студенттерді  үшфазалы асинхронды қозғалтқыштың айналу жиілігінің өзгертуін реттеу жұмысымен таныстыру.

10.1 Айналу жиілігінің өзгертуін реттеу тәсілдері

Бір қатар өнеркәсіп  салалары қозғалтқыштың реттеу сипаттамалары  және жылдамдықтан өзгерту диапазоны  жағынан өте жоғары талап қояды.

Қозғалтқыштардың  реттеу сипаттамаларын ұлғайтуға едәуір жұмыстар істеліп жатыр. Жартылай өткізгіштер саласындағы жеткізгіштерге сүйеніп, соларды қолданып, жоғары экономикалық жылдамдықты реттеушілер, жартылай өткізгіштерден құрылған ток және кернеу коммутаторлар жасалып жатыр. Бұл жағдайлар бірқатар сапаларда тұрақты ток қозғалтқыштарды айнымалы ток қозғалтқыштарға алмастыруға жағдай туғызды.

Ротордың айналу жиілігінің формуласынан    

реттеудің үш жолы көрініп тұр:

а) электр желісінің  жиілігін f₁-ді өзгерту;

б) магнит полюстардың  жұп сандарын р өзгерту;

в) тайғанау S-ті өзгерту.

Жиілік f₁-ді өзгерту үшін жиілік өзгерткіш арқылы желістің тұрақты жиілік статор кернеуінің ауыспалы жиілігіне алмастыру.

Полюстардың жұп сандарын өзгерту үшін статорда әртүрлі полюс саны бар орамаларды орналастырады немесе бір полюсті  аударғыш ораманы (оның бөлек мүшелері әртүрлі полюстер санға қосылуы мүмкін) қолданады.

Тайғанауды  өзгерту екі түрге бөлінеді:

а) бірінші әдістер  кезінде тайғанау қуат P_S=SР_ЭМ ротордың тізбегінде жылу ретінде бөлініп шығады (желістің кернеуінің мәнін өзгерту; ротордың тізбегіне қосымша активтік кедергіні қосу);

б) екінші әдістер  кезінде тайғанау қуаттың негізгі  бөлімшесі пайдалы қолданады (ротордың тізбегіне қосымша тайғанау ЭҚК–ті Е  электр және электрмеханикалық каскадтар арқылы кіргізу).  

10.2 Статор магнит өрісінің  жиілігін өзгерту арқылы ротордың

 

  айналу жиілігін реттеу

10.2.1 Электр желісінің жиілігін өзгерту арқылы айналу

жиілігін  реттеу

Желістің жиілігін  f₁ өзгерту үшін қозғалтқышты тәуелсіздік жиілік өзгерткіш арқылы қамтамасыз ету керек. Мұнда өзгерткіш ретінде қазіргі уақытта жартылай өткізгішті жиілік өзгерткіш қолданады.

Негізгі мынадай  реттеу жағдайлар бар:

а) тұрақты момент кезінде, яғни M = Const кезде;

б) біліктегі  тұрақты қуат кезінде, яғни P = Const кезде. 

 

Механикалық сипаттамалардың  қаталдығы жоғары болу үшін және жеткілікті жүктеу қасиетті сақтау үшін токтың жиілігі f₁-мен бірге статор кернеуін U_С да сәйкес өзгертіп тұру керек, яғни магнит өрісі тұрақты болу керек (Ф= U_С/К f₁= Const).

Жиілік және моменттің тәуелдігіне қарай  кернеудің өзгерту заңы мынадай  болады

  ,                                                          (10.1)

мұнда жиілік сәйкес кернеу және момент.

Егер де қозғалтқыштың  білігіндегі момент тұрақты болса, онда

                                                     (10.2)

яғни қозғалтқыштың  кернеуі жиілікке пропорционалды өзгеру керек.

Қозғалтқыштың білігіндегі қуат тұрақты болғанда момент жиілікке қайта пропорционалды, яғни M^//M=f₁/f₁^/. Бұдан шығатын кернеу өзгерту заң

.                                                 (10.3)

Жиілік өзгерту  арқылы реттеу қозғалтқыштардың тобын реттеу кезде қолданады (мысалы, тоқыма тармақта). Бұл реттеу түрі жылдамдықты кең диапазонда (10:1 20:1)  ырғақты өзгертуге мүмкіншілік береді.

10.2.2 Статор орамасының полюстер санын  өзгерту арқылы ротордың айналу  жиілігін реттеу

Мұндай әдіс көп жылдамдықты деп аталатын арнайы асинхронды қозғалтқыштарға  қолданады. Көп жылдамдықты қозғалтқыштар  жылдамдықты баспалдақты (сатылы) өзгерткен кезде қолданады (металл өңдеу станоктар, лебедкалар, т.б.)

 
Полюсті – аударғыш ораманың жалғауы полюстердің санын 2:1 қатынасқа өзгерткенде өте жеңіл болады (10.1-сурет).  

 

Екі секция бір  ізбен қосылғанда магнит өрісі төрт полюсті құрады (10.1 а – сурет); екі секцияны параллельді қоссақ, онда магнит өрісі екі полюсті  құрайды (10.1 б-сурет).

Егер де статорда осындай екі ораманы орналастырсақ, онда төрт жылдамдықты қозғалтқыш болады. Мұндай қозғалтқыштар басқа сондай қуаты бар жалпы өнеркәсіп қозғалтқыштарға қарағанда көлемі және бағасы асырыңқы болса да кең қолданылады.

10.3 Сырғанаудың қуатын  қолданбай, ротордың айналу жиілігін реттеу

 

 Қысқа тұйықталған қозғалтқыштың статор кернеуін өзгерту арқылы, ал фазалы қозғалтқыштың ротор тізбегіндегі активтік кедергіні өзгерту арқылы ротордың жылдамдығын реттеуге болады.

10.3.1.Статор  кернеуін өзгерту арқылы ротордың айналу жиілігін реттеу

 
. 

 

Асинхронды қозғалтқыштың  айналдыру моменті кернеудің  квадратына пропорционал болғандықтан, кернеу өзгерген кезде механикалық сипаттама да өзгереді, ал ол тайғанауды өзгертеді.

Тұрақты жүктеу момент кезінде, яғни M=Const, сырғанау кернеудің квадратына қайта пропорционал S≡1/U₁²; кернеулерге U_1НОМ; 0,85U_1НОМ; 0,7U_1НОМ –дарға сырғанаулар S₁, S₂, S₃ сәйкес (10.2.б-сурет).

Бұл әдістің  кемшіліктері: жылдамдық өзгеруінің енсіз диапазоны; ротордың тізбегінде қуат шығындарының өсуі. Сол себептен бұл әдіс негізінде аз қуатты қозғалтқыштарға  қолданады.

10.3.2 Ротордың тізбегіндегі активтік  кедергіні өзгерту арқылы 

ротордың  айналу жиілігін реттеу

Жалғаудың түрі жіберу кездегі жалғаудың түрінен  айнымайды, бірақ бұл жағдайда реостат  тек жіберу ережеде ғана емес, барлық реттеу процесі кезінде жұмысқа  қосылып тұрады.

Ротор тізбегіндегі реостат тайғанауды үлкейтеді. Егер де реостат жоқта тайғанау –қа тең болса, реостат барда тайғанау  –қа тең болады.

Осылай (синхронды  жылдамдықтан төмен қарай) ротор  жылдамдықтың сатылы өзгеруі реттеледі.

Реостаттағы қуат шығыны  қозғалтқыштың пайдалы қуат коэффициентін төмендетеді. Тайғанаудың бір процентке төмендеуі ЭҚК –ті де бір процентке төмендетеді. Осыдан ротор тізбегіндегі активтік кедергіні өзгерту арқылы жылдамдықты реттеу әдісінің экономикалық емес екендігі көрініп тұр.

Қазіргі уақытта  жартылай өткізгіш техниканың дамуына  қарай реостаттың орнына токтың тиристор реттеушілері кең қолданатын болды. Бұл жағдайда жылдамдықты ырғақты  өзгертуге болады.

11 Дәріс№11. Синхронды машиналар

Дәрістің мазмұны:

- синхронды машиналардың  түрлері және олардың құрылысы;

- синхронды машиналардың  магнит өрістері және параметрлері;

 

 - бойлық және көлденең статор реакциялары;

Дәрістің  мақсаты:

Студенттерді синхронды машиналардың түрлері және олардың құрылысы;

- бойлық және көлденең статор реакцияларымен таныстыру.

11.1 Синхронды машиналардың  магнит өрістері және параметрлері

 

 11.1.1 Қоздыру орамның  магнит өрісі және параметрлері

Синхронды машинаның  статор орамасында қоздыру ораманың магнит ағыны ЭҚК Е-ні индукциялайды.

  

 

 

  

 

 

  

 

Статордың бетіндегі  қоздыру өрістің индукциясының  таратылғанын 11.1б-суретте 1 көрсетеді. Қисық В_d негізгі (қисық 2) және жоғары гармоникаларға (қисық3) бөлекшенеді де, олар статор орамасында негізгі және жоғары ЭҚК-тердің гармоникаларын индукциялайды.

Бірінші бөлімде  айтылған әрекеттерді қолдану арқылы жоғары гармоникалар басылады. Сол  себептен тек негізгі гармоника  есепке алынады, оған сәйкес ротор мен  статордың арасындағы өзара индукция ағыны ретінде қоздыру өрістің негізгі гармоникасы есептеледі.

Өріс қисығының  форма коэффициенті                                               

 

.                                                    (11.1)

Бір полюске  қоздыру ораманың магниттеуші күші                                               

 

                                                 (11.2)

мұнда W_Қ – қоздыру ораманың орамдылар саны; 

I_Қ – қоздыру ток.

 

 

Бойлық  және көлденең статор реакциялары

Статор орамасы  арқылы ток аққан кезде (жүктеу пайдалы  болғанда) магнит өрісі құрылады. Бұл магнит өрісі статордың реакция өрісі деп аталады. Статор реакциясы синхронды машиналардың сипаттамаларына және жүріс-тұрысына үлкен әсер етеді.

Айқындалған полюсті  синхронды машинаның роторы симметриясыз болғандықтан, статор реакциясын бойлық және көлденең біліктегі әрекеттерге бөліп қарау керек. Бұндай әдіс екі реакция әдісі деп аталады.

Синхронды машинаның  шығындары және пайдалы әрекет коэффициенті (ПӘК)

Синхронды машинадағы энергия өзгерістері энергия  шығындарымен байланысты. Шығындардың барлық түрлері тұрақты және айнымалы шығындарға бөлінеді.

Тұрақты шығындар магнит шығындар мен механикалық  шығындар қосындысына тең, ал айнымалы шығындар орамадағы электр шығындармен  қоздыруға кететін шығындар қосындысына  тең.

Статор өзекшесіндегі  магнит шығындары, Вт:

                                   (11.3)

Ток жиілігі 50Гц болғанда статор өзекшесінің арқасындағы және тістеріндегі магнит шығындары, Вт:

; ,     (11.4)

мұндағы р_1/50, р_20/50 – статор өзекшесінің арқасындағы және тістеріндегі шығындары, Вт/кг;

В_а1, В_Я1 – статор өзекшесінің арқасындағы және тістеріндегі индукциялары, Т;

G_а1, G_Я1 – статор өзекшесінің арқасындағы және тістеріндегі салмақтары, кг.

Айналмалы тіректегі  қажалуға және машинаның желдетуге  кететін шығындардың қосындысы  механикалық шығындағыға тең

,                             (11.5)

мұндағы  - ротордың бетіндегі айналма жылдамдық, м/с;

l₁- өзекшенің ұзындығы.

Статор ормасындағы электр шығындар, Вт:

.                                          (11.6)

Қоздыруға кететін шығындар, Вт

,                              (11.7)

мұндағы η_Қ =0,8–0,85 қоздырушының ПӘК-і.

Синхронды машинадағы қосымша  шығындар пульсация шығындар мен  жүктеу шығындардан қосылады. Әдеттегі, қосымша шығындар қуаттың 0,5%-ына тең деп алынады.