Тұрақты тоқ генераторларының негізгі сипаттамалары. 3 страница

- Брускин Д.Э.,Зохорович А.Е.,Хвостов В:С. Электрические машины ч.1,2.М.:Высшая школа 1987.

- Костенко М.П,Пиотровский Л.М., Электрические машины, ч.1,2. М.: Энергия 1978.

- Кацман М.М. Электрические машины. М.: Высшая школа,1990.

- Капылов И.П. Электрические машины. М. Высшая школа, 2000

Үшфазалы асинхронды электрқозғалтқыштарда статор мен ротор орамаларының бірнеше түрі, олардың ішінде тұзақты (2.4а-сурет), толқынды (2.4б-сурет) және қысқа тұйықталған (тек қысқа тұйықталған орамалар үшін) орамалар қолданылады. Қуаттылығы кіші машиналар үшін тұзақты орамаларының бір түрі ретінде, тіркеспелі орамаларда қолданылады. Асинхронды машинаның қуаттылығына кернеуінің мөлшері мен ойықтарынң пішініне қарай орамаларының түрін таңдап алады.Бір қабатты тізбекті орамалар қуаттылығы 7кВтқа дейінгі асинхронды қозғалтқыштарда қолданылады. Қуаттылығы жоғары болса, екі қабатты тұзақты орамалар қолданылады. Толқынды орамалар негізінде, фазалық роторлы асинхронды қозғалтқыштардың роторларында қолданылады.

Орамалардың сипатталуы: -ойықтарының санымен (m) -жұп полюстарының санымен(р) -параллель жұп тармақтарының санымен (у) -фазаның қатарлас тармақтарындағы біріне бірі тізбектей жалғанған орамдарының санымен (ω); -ораманың еселеушімен К₀

К₀ =К_у К_р К_с

мұндағы К_у -орамды қысқарту коэффициенті; К_р -статордың бойымен фаза орамасының орамдары қалай бөлініп орналасуын ескеретін еселеуіш; К_с -ротордың немесе статордың ойықтарының орналасу қиғаштығы коэффициенті.

2.4-сурет. Асинхронды қозғалтқыштың тұзақты (а) және толқынды (b) орамаларының бірорамды және екіорамды шарғылары.

2.5-сурет. Асинхронды қозғалтықыштың қысқа тұйықталған роторы.

Ораманың негізгі элементтері: орам,секция және шарғы. Орам (2.5-сурет) ойықтарда полюстік бөлінуіне бірдей немесе одан кем қашықтықта бір біріне жалғастырылған,орналасқан екі откізгіштің

Орамасының орамы құрастырылуы жағынан «ажыратылмайтын» бір өткізгіштен арнайы тұрақты пішіндегі қалыпқа оралған(ораманы дайындаудың шарғылық тәсілі) немесе «ажыратылатын» екі өткізгіштен жасалып ойыққа салғаннан кейін біріне –бірін тізбектей қосқан(ораманы өзек арқылы дайындау тәсілі) болады. Орамдарды шарғы әдісімен даярлау тек қана қимасы жіңішке сымдарды пайдаланып және қуаты кіші электрқозғалтқыштардың орамалары ретінде қолданылады. Ажыратылмайтын орамалардың орамаларын орауға арнайы орауыш машиналарды пайдаланады.Секциялық әдісімен даярланған орамалардың қуаттылығы шектелмейді.Бөлім бір біріне тізбектей жалғастырылған бір немесе бірнеше орамдар (2.6-сурет). Шарғы-ортақ оқшаулағышпен біріктірілген бір немесе бірнеше секциялау(2.6...2.8 -суреттер) Мұның бәлендей айырмашылығы жоқ. Ораманың бөлімдері өзінің қадамымен сипатталады(у) деп белгіленеді.

2.6-сурет. Толық қадамды ораманың бөлек алынбайтын орамы (у=t); ораманың 1 – және 2- өткізгіштері.

2.7-сурет. Ортақ оқшаулағышпен біріктірілген шарғы бөлімдерінің типтері.

Ораманың шарғының қадамы жақтарының арасындағы қашықтық. Ол толық, егер у=r немесе қысқарған, егер y<r болса (2.5-сурет). Ораманың орамдары статордың ойықтарының барлық бетіне бірдей тегіс төселеді (2.9-сурет) мұндайда өткізгіштер бір ойықта бір немесе бірнеше қабат болып түсуі мүмкін, осы белгілері бойынша орамалар бір қабатты және көп қабатты болып бөлінеді(әдетте екі қабатты) олар бір немесе бірнеше қатар орналасуы мүмкін. 2.10-суретте статор ойығына екі қабат орналасқаны көрсетілген.

2.8-сурет. Асинхронды қозғалтқыштың толқынды орамасының бөліктері (шарғы).

2.9-сурет. Асинхронды қозғалтқыш статоры ойықтарында орамдардың бөлінуі.

Орналасу сұлбасының нұсқаларын таңдағанда маңдайшасын қасбетін және шарғы аралық жалғастыруда өткізгіш аз кететін шарғыны машинамен орлаған ораманы ойықтарға орналастыру ыңғайлы және зақымданғанның шарғыны ауыстыру жеңіл болатындай етіп, орналастырғанда оның бір жағы ойықтың жоғарғы қабатына, ал екіншісі басқа ойықтың төменгі қабатында орналастырылады (2.10-сурет). Екі қабатты ораманың артықшылығы оның шарғысын электр машинасынан тыс жерде даярлау, оларды жақсылап оқшаулау және ойыққа дайын күйінде орналастыру мүмкіндігінің болуы. Бірақта мұндай орналастыру тек қана ойықтар ашық түрінде болғанда ғана болады. Жартылай жабық және жартылай ашық ойықтарға бөлімнің өткізгіштерін саңлау арқылы бір-бірлеп жатқызады.Екі қабатты орамадан тағы бір артықшылығы қадамын қысқарту арқылы мыстың шығынын қысқарту мүмкіндігі.2.10-суретте қадаи қысқарған екі қабатты статор орамасын орналасуы туралы мысал келтірілген. Кернеуі 500Вольтқа дейінгі қуаттылығы 60кВттан аспайтын асинхронды қозғалтқыштарды жартылай жабық ойықтар және секциялары жұмсақ ойыққа жататын бөлімдері оқшауланған орама қолданылады. Мұндай орамалар тығындау тәсілімен төселеді. 250кВтқа дейінгі қозғалтқыштарға екі қабатты қатқыл катушка орамалар қолданылады, оларды жартылай жабық ойықтарға салады. Қуаттылғы жоғары кернеуді 500 ден 6000 Вольтқа дейінгілерде екі қабатты тұзақты орама қолданылады, олар қысқа қадамды және қатқыл шарғылы болып келеді, ашық ойықтарға орналасады. Асинхорнды қозғалтқыштардың статор ойықтарындағы орамаларының латын алфавиттерінің С₁, С₂, С₃ және С₄, С₅, С₇ қарыптарымен таңбаланған ұштары сәйкес қысқыш қалыптарына шығарылады да Y немесе ∆ етіп, 2.11-суреттегідей бекітіледі. Роторлардың қысқа тұйықталған орамаларда ротор ойықтарына балұыған алюминий құйып бекітіледі. Сонымен қатар түп жағында қысқа тұйықталған сақина мен желдеткіш қалақтар пайда болады, олар қосымша суытуды қамтамасыз етеді (2.12-сурет). Фазалық роторлардығ орамалары, статордың орамаларымен бірдей. Фазалық роторлы асинхронды қозғалтқыштың роторлық орамасы фазасының басжақ ұшы біліктің қуыс ұшы арқылы шығарылады және электроқшауландырылған төлкеге мықтап отырғызылған үш түйіспе сақинасына жалғанады.Щетка ұстағыштар мен серіппелер реттегіш резисторларды жалғап тұруға арналған графит щеткаларды сақиналарға қысып тұрады. Ротор орамалары оларды Y сұлбасы бойынша қосқанда бейтараппен бірігеді де ұштары шығарылмайды.Орамаларды ∆ сұлбасы бойынша қосқанда фазаның басқа ұшы да түйісу сақинасымен жалғасады. Ондықтан мұндай қозғалтқышты фазалы роторлы асинхронды қлозғалтқыш деп атайды.(2.13-сурет)

	2.13-сурет. Фазалық роторлы асинхронды қозғалтқыштың бөлшектенген түрі: а – статор; в – ротор; с – подшипникты қорғаныс; d – желдеткіш; е – желдеткіш тесіктер; f – қорап ұстағыштары (клемма); g – жанасу сақинасы; h – щеткі құрылғысы.
2.12-сурет. Асинхронды қозғалтқыштың қысқа тұйықталған роторы.

Асинхронды қозғалтқыштардың электр энергиясын механикалық энергияға түрлендірудің электрофизикалық процесі. Асинхронды қозғалтқыш электр энергиясын механикалық энергияға айнадыру үшін статор орамасында білікті айналдыратын айнымалы магнит өрісі пайда болуы керек. Ол үшін қажетті және міндетті түрде үш шарт орындалуы тиіс: -статорда кемінде екі орама болу кер -орама статордың ойықтарындағы кеңістікке геометриялық біріне-бірі қиғаш орналасуы керек; -орамадағы токтар уақыт жағынан бір бірінен ығысқан болуы; Сонымен айнымалы магнит өрісін туғызу үшін статордың орамалры аумақтық (геометриялық) ығыса орналасуы, ал ондағы токтар уақыт жағынан бір-бірінен ығысуы болуы тиіс. Үш фазалы асинхронды электр қозғалтқыш статорының рамасы үш фазалы электр желісіне қосылғанда айнымалы электр өрісін туғызудың үш шартын орындайды және ротор орамасымен бірігіп электр эенргиясын білікті айналдыратын механикалық энергияға айналдырады. Мұндай өзгертудің электрфизикалық процесі мына ретпен іске асырылады. Статор фазаларының Ү немесе ∆ сұлбалары бойынша жалғанып үшфазалы электр желісіне қосылады. Олардың әрқайсысында уақыт жағынан бір-бірінен ығысқан синусоидалы айнымалы ток пайда болады, ол айнымалы үш магнит ағынын туғызады. Токтар сияқты уақыт жағынан бір-бірінен ауытқулы айнымалы үш магнит ағынының өзара әрекеттесуінен 50Гц жиілікте t=φ/ω=(2π/3)/2πf=(2π/3)/2π50=0,00667 =0.007 секунд өзгермейтін қорытындылаушы толықсушысы магнит өрісін туғызады, ал асинхронды қозғалтқыштың бір фазасының орамында толықсушы магнит ағынынң біржарым еселік амплитудалық мәніне тең болады:

Ô = Ô_1m

Статордың үшфазалы орамасы жасаған магнит өрісінің ерекшелік сипаты, ол уақыттың өзгеруіне қарамастан мөлшері жағынан тұрақтылығын сақтайды, статордың ішкі ойығының бетінің ұзын бойымен бірқалыпты айналады. Бұл магнит өрісі тұрақты магнит өрісі сияқты жылжымайтын статордың маңында бірқалыпты жылдамдықпен айналады. Статор орамасының айналмалы магнит өрісі, өзінің айналу прцесіне асинхронды қозғалтқыш роторының орамасын қиып өтіп, электромагниттік индукция заңы бойынша онда ЭҚК индукциялайды:

Мұндағы ω₂ –ротор орамасындағы орам саны, қысқа тұйықталған роторлы асинхронды қозғалтқыштардың,егерротордың орамасы барлық кезде тұйықтаулы, онда индукцияланған ЭҚК е₂-нің әсерінен синусоидалы айнымалы ток туындайды. Ол статор орамасы сияқты айнымалы магнит өрісін жасайды.Статор мен ротордың магнит ағындарының өзара әсерлесуі бір жағындағы секция орамасында магнит ағынын күшейтеді (статор мен ротордың магнит күш сызығының бағыты бір біріне дәл келеді) және сол секцияның екінші жағындағы магнит өрісін әлсіретеді (статор мен ротордың магнит күш сызықтары бірі біріне қарсы бағытталған). Осының нәтижесінде магнит ағынынң симметриясыздығынан секция орамасы жағынан электрдинамикалық күш Ғ әсер етеді, ол статордың да ротордың да орамаларында бірдей дәрежеде әсер ететін электромагниттік момент туғызады. Статор қоозғалмайтындай етіп орнатылып бекітілген, ал білікке бекітілген ротор айгөлектер арқылы мықтап корпусқа бекітілгендіктен, ол n₂ жылдамдығымен айналысқа түседі. Егер роторды бекітіп статорды босатса, онда айналысқа статор түседі. Сонымен статор орамасына берілген электр энергиясы магнит энергиясы арқылы ротордың білігін айналдыратын механикалық энергияға түрленеді. Мұнда ротордың айналу жылдамдығынан ылғи да аз болады (n₂<n) себебі олардың жылдамдықтары бірдей болған жағдайда ротор орамасының орамдары статор орамасының магнит қрісін қиып өтпейді де, онда ротордың ЭҚК инджукцияланбайды. Ротордың ормасында ток пен магнит өрісі болмайды, демек, айналдыру моменті де болмайды. Ротордың айналу жылдамдығы төмендейді, ораманың магнит өрісі ротор орамасын қайтадан қиып өте бастайды да ЭҚК, ток, магнит ағыны және айналдыру моменті қайтадан пайда болады, автоматты түрде ротордың айналу жылдамдығы мен статор орамасының магнит өрісі арасындағы айырмашылықты автоматты түрде ұстап тұрады. Сөйтіп асинхронды электрқозғалтқыштың роторы барлық уақытта статор орамасының магнит өрісімен синхронды емес, үнемі асинхронды айналады. Осыдан асинхронды қозғалтқыш деп аталған. Ротор статор орамасынң магнит өрісіне қарама қарсы бағытта сырғитын сияқты көрінеді. Ротор статор орамасы өрістерінің салыстырмалы айырмасы сырғанау шамасымен сипатталады:

Мұндағы n₁ -статор орамасы магнит өрісінің айналу жылдамдығы; n₂-ротор орамасындағы магнит өрісінің айналу жылдамдығы; n₁-n₂-сырғанау жылдамдығы; Әдетте жылдамдық n₁–ді, ал n_с синхронды айналу жылдамдығы делінеді. Қалыпты жұмыс жағдайында асинхронды қозғалтқыштың сырғанауы аса жоғары емес, синхонды жылдамдықтың (2...6) % дай: S_н =0,002…0,06. Қуаттылығы жоғары қозғалтқыштарда сырғанау аз. Арнайы мақсатқа арналған қозғалтқыштардығ сырғанауы синхронды жылдамдықтың (10...15) % на дейін жетуі мүмкін. Статордың магнит өрісінің синхронды айналу жылдамдығы токтың жиілігі f₁ мен статор орамасының жұп полюсының санына Р₁ байланысты:

2.14-сурет. Асинхронды қозғалтқыштың айнымалы электр магниттік моменті пайда болуының дерексіз көрінісі: а – статор (1) мен ротор (2) орамаларының магнит өрістері;

в – асинхронды қозғалтқыш магнит өрісінің «қорытындылаушы».

Жиілігі (ƒ_{1 =} 50Гц) өндірістік токтың статор орамасы магнит өрісінің синхронды айналу жылдамдығының мүмкін болатын жоғарғы шамасы: n_с=60ƒ50/I=3000 айн/мин. Асинхронды қозғалтқыштың статоры орамасының жұп полюстері саны артқан сайын кәдімгі жағдайда бестен көп болмайды, оның синхронды жылдамдығы еселі қатынаста төмендейді, 3000,1500,1000,750,600 және т.б. айн/мин. Шындығында магнит өрісінің бір полюстен екіншісіне ауысу уақыты тұрақты болып қалуы тиіс болғандықтан, полюс санының өсуімен олардың арасы жақындайды, демек екі жағдайда да магнит өрісінің бірінен екіншісіне ауысу уақыты бірдей болуы үшін жылдамдық та азаюы тиіс. Асинхронды қозғалтқыштар роторының айналу жылдамдығы әдетте синхронды жылдамдық пен сырғанау арқылы (2.9) арқылы өрнектеледі:

n₂ =n₁ (1−S)

Көпжағдайда айналу жылдамдығы айн/мин емес рад/с пен жазылады және айналудың бұрыштық жиілігі де ɷ делінеді. Олар өзара мына теңдік арқылы беріледі:

Онда сызуды, статор мен роторорамалы магнит өрісінің бұрыштыұ айналу жиіліктері ɷ₁ жәнк ɷ ₂ арқылы көрсетуге болады:

ал ротордың бұрыштық айналу жиілігін

ω₂=ω₁(I−S)

Асинхронды қозғалтқыштардың техникалық төлқұжаты болады, онда қызу температурасы қалыптан шамадан асырмай, керегінше ұзақ жұмыс істеуге болатын қалыпты өлшемдері келтіріледі. Қозғалтқышта жапсырылған қаңылтырда көрсетілген номиналь параметрге: біліктегі механикалық қуат Р₂ ротор мен статорды жалғауды мүмкін болған сұлбалары, сызықтық және фазалық кернеулер мен токтар, біліктің айналымы n, ПӘК,cosφ және кейбір басқа да қосалқы мәні бар мағлұматтар болады.

3.10. Тақырып 10. Ауспалы тоқ машина якорь орамының ЭҚК-нің (эқк өткізуші,түйін катушка сым оралған топтармен фазалар), ЭҚКүшфазалық орамы.Орамы коэффиценті. ЭҚК қисық фазаның түзелу тәсілі қисық интегралда магниттелуші күш және ЭҚК қырындағы сұлбаның құрлуы

Ұсынылатын әдебиет:

- Брускин Д.Э.,Зохорович А.Е.,Хвостов В:С. Электрические машины ч.1,2.М.:Высшая школа 1987.

- Костенко М.П,Пиотровский Л.М., Электрические машины, ч.1,2. М.: Энергия 1978.

- Кацман М.М. Электрические машины. М.: Высшая школа,1990.

- Капылов И.П. Электрические машины. М. Высшая школа, 2000

Асинхронды қозғалтқыштың магниттеуші күштері. Асинхронды қозғалтқыштағы электрлік процестерді талдауға магнит ағындарының орнына оған пропорционал болатын орама орамдары санының токқа көбейтіндісін I"ɷ пайдалану қолайлырақ. Мұнда ауу саңылауы шеңберінің бойын қуалай қозғалатын магниттеуші күш қисығының шарықтау шегі сл ораманың фаза симметриясының сұлбалары әрқашанда дәл келеді, бұл кезде ток амплитудалық мәніне жетеді. Асинхронды қозғалтқыштың магниттеуші күші статоры және ротор орамаларының магниттеуші күштерінен Ғ₁ мен Ғ₂ құрылады. Асинхронды қозғалтқыштың статоры орамаларының магниттендіргіш күштері. Статор орамаларының магниттендіргіш күштерін, ток амплитудасының (I_m=√2I) ол өтетін ораманың бір фазасының орам санына (w₁ )көбейтіндісі ретінде анықтай отырып, орама коэффициентін (ê₀₁) қозғалтқыштың полюстілігін және ауа саңылауындағы () синуоидалды ескере отырып мынадай теңдеу арқылы көрсетуге болады:

үшфазалы асинхронды қозғалтқыш үшін (m₁=3) стаор орамасының магниттендіруші күші былай түрленеді:

Статор орамасы магнит өрісінің магниттендіргіш күші ілгегінде көрсетілгендей, синхронды жылдамдықпен айналады:

Ассинхронды қозғалтқыш роторы орамасының магниттендіргіш күші. Ротор орамасының магниттендіргіш күші статор орамасының магниттендіргіш күші сияқты (2.15) былай жазылады:

мұндағы «2ң өлшемнің ротор параметріне жататыны көрсетеді. Ротор орамасының магниттендіргіш күшінің айналу жылдамдығы ондағы токтың жиілігіне байланысты және мынадай өрнекпен анықталады:

Орама ротор ойығында орналасқандықтан және жылдамдығымен айналағандықтан,ротор орамасының магниттендіргіш күшінің абсолют жылдамдығына қосылып, статор орамасының магниттендіргіш күшінің синхронды жылдамдығының мәніне дейін, демек статор орамасының магниттендіргіш күшінің жылдамдығына дейін ұлғаяды:

n₂ +n₂ =sn₁+n₂=sn₁+n (1-s) =n

мұндағы n_F2+n₂-ротор орамасының магниттендіргіш күшінің абсолют айналу жылдамдығы. Соынмен ротордың және статор орамасы магнит өрісінің айналу жылдамдықтарының асинхронды болуына қарамастан статор мен ротор орамдарының магнит ағындарының айналу жылдамдықтары синхронды, демек статор мен ротордың магнит ағындары (магниттендіргіш күштері) синхронды айналады (бірдей жылдамдықпен) және қозғалтқыш жұмысынң тәртібіне қарамастан біріне қарағанда екіншісі жылжымайды.

Асинхронды қозғалтқыштың қорытынды магниттендіргіш күші. Ротор мен статор орамасының магниттендіргіш күші біріне қарағанда екіншісі жылжымаған қалпында өзара байланысып біріккен магнит ағынын және біріккен магниттендіргіш күшін Ғ түзеді. Статор және ротор орамасының магниттеліші күшінің векторлық қосындысына тең болады:

F_μ = F₁ + F₂

Сырттай қарағанда асинхронды қозғалтқыштың магниттендіргіш күші,статор орамасы арқылы жалған магниттендіргіш ток І өткенде пайда болады, оның сандық мәні сырттан берілетін механикаллық күштің әсерінен ротордың синхронды айналу жылдамдығына өткенде жеткендегі статор орамасының тогына тең, демек статордың болаты мен оның орамасындағы шығынды есептемегенде n₂ = n_ñ деп қарауға болады. Бұл жағдайда ротор орамасында ток болмауынан рның магниттендіргіш күші нөлге тең (Ғ= 2) және жұмыс тәртібі жасанды түрде синхрондылыққа әкелінген асинхронды қозғалтқыштың магниттендіргіш күшін статордың орамасы мен ол арқылы өтетін магниттендіргіш ток I_μ ғана туғызады:

Асинхронды қозғалтқыштардың жүктемесіз істеген кезде роторларының айналу жылдамдығы n₂ синхронды жылдамдықтан аса айырмасы болмайтындықтан (n_2õ ≈n_ñ) инженерлік тәжірбиеде жеткілікті дәлдікпен есептеуге магниттендіргіш токты бос жүріс тогына (I_μ =I_1õ) тең деп алады. Асинхронды қозғалтқыштың жұмыс тәртібін магниттендіргіш күштермен емес, тікелей ток арқылы талдау ыңғайлы. Электрмагнит процестері бойынша асинхронды қозғалтқыштар трансформаторларға ұқсас болғандықтан, бұл жағдайда трансформатордың келтірілген екінші орамасын(ротор орамасы) бірінші орамаға (асинхронды қозғалтқыш статорының орамасы) келтіру теориясын қолдануға болады. (2.15),(2.18) және (2.22) нің мәндерін (2.21) теңдеуіне қойып және алынған теңдеудің екі жағын коэффициентіне бөлу арқылы мынадай теңдеуге келтіреміз:

Дата добавления: 2015-07-16