Войти    Поиск   Связаться с нами

Электр машиналары

Дата: 04 Марта 2013 в 13:18
Автор: Пользователь скрыл имя
Тип: реферат
Скачать в ZIP (9.45 Мб)
Файлы: 1 файл
Реферат.docx (9.46 Мб)   —   ОткрытьСкачать

Кіріспе

 

Ең алғашқы электр машинасы тұрақты  токтың электр қозғалтқышы [Б.С.Якобидің қозғалтқышы (1838 ж.)] болды. Қазіргі уақытта, өндірісте шығарылатын арнайы электр машиналарының түрлері көп, мысалы, тұрақты токтың энергиясын айнымалы ток энергиясына түрлендіретін  машиналар немесе керісінше, автоматты  реттеу жүйелеріндегі өлшеу, санау  – есептеу құрылғыларында датчик есебіндегі (мысалы, жылдамдық датчигі) микромашиналар және т.б.         Электр машиналары электротехникада және электроэнергетикада қолданылатын электр машиналар түрлерін конструкциясын жалғау схемаларын және қолданыстағы физика заңдарын қарастырады. Электр машиналар түрлері: трансформаторлар, айнымалы тоқ машиналары, тұрақты тоқ машиналары, асинхронды машиналары, синхронды машиналары, қозғалтқыштар мен генераторлар құрылысы мен жұмысын қарастырады. Электр машиналар  электроэнергетика саласында мынандай орындарда кеңінен қолданылады:  өндірісте, транспортта, авияцияда, автоматты басқару және реттеу саласында және құрылыста, механикалық энергияны электр энергиясына және керісінше электр энергиясын механикалық энергияға түрлендіру үшін қолданылады. Тұрақты токтың электр машиналары өзінің қолданылуы саласына қарай механикалық энергияны кернеуі тұрақты болатын электр энергиясына түрлендіретін электр генераторлары (генераторлар – электр энергиясының көзі болып табылады) және тұрақты токтың электр энергиясын түрлендіретін электрқозғалтқыштары (двигатель) деп бөлінеді. Бұл механикалық энергия іс жүзінде, өндірісте қандай да болмасын орындаушы механизмдерді (станокты, лебедканы, трамвай, троллейбустың, электропоездың және т.б.) іске қосу үшін қызмет етеді.  Курстық жұмыстың тақырыбы “Электр машинасының есептеулері”. Курстық жұмыс төрт тараудан, қорытындыдан және пайдаланылған әдебиеттер тізімінен тұрады.        Бірінші тарауда тақырыпқа сай жалпы электр машиналары, олардың түрлері мен құрылысы туралы жалпылама ақпарат көрсетілген.    Екінші тарауда трансформатордың жұмыс істеу принципін,түрлерін қарастырып, олар туралы мәліметтер келтірілген.

   Үшінші тарауда асинхронды  машиналары, құрылысы туралы жалпы  мағлұмат көрсетілген.    

    Төртінші тарауда синхронды  машиналары құрылысы мен жұмыс  істеу принципі туралы ақпараттар  келтірілген.      Қорытындыда курыстық жұмысты жазу барысындағы алған ақпараттарды қорытындылап, электр машиналарының қазіргі заман талабына сай келетін түрін көрсеттім.

 

 

 

  1. Электр машиналары

 

      1.1 Жалпы мағлұматтар

 

Электр машинасы – механикалық  энергияны электр энергиясына және керісінше немесе параметрлері белгілі  электр энергиясын басқа параметрлі электр энергиясына түрлендіретін  машина. Ол токтың тегіне қарай тұрақты ток машинасы (мысалы, тұрақты ток генераторы, тұрақты ток қозғалтқышы) және айнымалы ток машинасы (асинхронды генератор, асинхронды қозғалтқыш, синхронды генератор, синхронды электр қозғалтқышы, коллекторлы генератор, коллекторлы қозғалтқыш) болып, ал пайдалану мақсатына қарай генератор, қозғалтқыш, электр машиналық түрлендіргіш (мысалы, қозғалтқыш генератор, бір зәкірлі түрлендіргіш, фаза түрлендіргіш және т.б.) электр машиналық күшейткіш болып ажыратылады. Электр машиналарына электростатикалық  машинасыда жатқызылады.    Электр машиналары электротехникада және электроэнергетикада қолданылатын электр машиналар түрлерін конструкциясын жалғау схемаларын және қолданыстағы физика заңдарын қарастырады. Электр машиналар түрлері: трансформаторлар, айнымалы тоқ машиналары, тұрақты тоқ машиналары, асинхронды машиналары, синхронды машиналары, қозғалтқыштар мен генераторлар құрылысы мен жұмысын қарастырады. Электр машиналар  электроэнергетика саласында мынандай орындарда кеңінен қолданылады:  өндірісте, транспортта, авияцияда, автоматты басқару және реттеу саласында және құрылыста, механикалық энергияны электр энергиясына және керісінше электр энергиясын механикалық энергияға түрлендіру үшін қолданылады. Тұрақты токтың электр машиналары өзінің қолданылуы саласына қарай механикалық энергияны кернеуі тұрақты болатын электр энергиясына түрлендіретін электр генераторлары (генераторлар – электр энергиясының көзі болып табылады) және тұрақты токтың электр энергиясын түрлендіретін электрқозғалтқыштары (двигатель) деп бөлінеді. Бұл механикалық энергия іс жүзінде, өндірісте қандай да болмасын орындаушы механизмдерді (станокты, лебедканы, трамвай, троллейбустың, электропоездың және т.б.) іске қосу үшін қызмет етеді. Кез келген электр машинасына әрі генератор, әрі қозғалтқыш ретінде қолданылатын болады. Оның екі жақты энергия түрлендіргіш қасиеті машинаның қайтымдылығы деп аталады. Сонымен қатар бір текті токтың электр энергиясын, екінші тоқтың энергиясына түрлендіру үшін, электр машиналары қолданады. Мұндай электр машина түрлендіргіш деп аталады.   Ең алғашқы электр машинасы тұрақты токтың электр қозғалтқышы [Б.С.Якобидің қозғалтқышы (1838 ж.)] болды. Қазіргі уақытта, өндірісте шығарылатын арнайы электр машиналарының түрлері көп, мысалы, тұрақты токтың энергиясын айнымалы ток энергиясына түрлендіретін машиналар немесе керісінше, автоматты реттеу жүйелеріндегі өлшеу, санау – есептеу құрылғыларында датчик есебіндегі (мысалы, жылдамдық датчигі) микромашиналар және т.б.          Электротехника өндірісінде әр түрлі кернеуге және қуаттарға арналған тұрақты токтың машиналарын шығарады. Оларды қуаттарына қарай шартты түрде мынадай топтарға бөлуге болады:

  • Микромашиналар – қуаты ваттың үлесінен 500 Вт – қа дейін;
  • Қуаты аз машиналар – 500 Вт – тан 10 кВт – қа дейін;
  • Қуаты орташа машиналар – 10 кВт – тан бірнеше жүз киловаттқа дейін;
  • Қуаты үлкен машиналар – бірнеше жүз киловаттан жоғары.

Тұрақты ток машиналарының  автокөлікте пайдаланатын кернеуі 6...12 В – ке дейін болса, радиотехникалық  құрылғыларда пайдаланатын кернеуі 30 кВ – ке дейін өзгереді.Тұрақты  токтың ең көп қолданылатын машиналарының қуаты 200 кВт-қа дейін, кернеуі 110...400 В, айналу жиілігі 550...2870 айн/мин болады. Микромашиналардың айналу жиілігі бірнеше айналымнан 30 000 айн/мин–ке дейін жетеді.     Өнеркәсіпте, көлікте және ауыл шаруашылығында электрқозғалтқыштар кең қолданылады. Генераторларды байланыс құрылғыларын, радиотехникалық құрылғыларды және т.б. қоректендіру үшін қолданады. Соңғы жылдарда, тұрақты ток көздері ретінде, көп қолданыс тауып жүрген экономикалық жағынан тиімді, пайдалануға ыңғайлы, статикалық жартылай өткізгішті түрлендіргіштерді атап өтуге болады.

 

1.2 Тұрақты ток машиналарының құрылысы

 

Тұрақты ток машиналарының  негізгі бөлігі – статор, якорь, коллектор және щеткалы аппарат (1 сурет ). 2, а және ә суретінде тұрақты ток машиналарының а - қума, ә – көлденең қималары кескінделген.  Тұрақты ток машинасының конструктивтік схемасы басқа түрлі электр машиналарынан айырмашылығы аз, машинананың қозғалмайтын негізгі бөлігі – статор, оның ішінде ротор орналасқан. Статорды қуаты аса үлкен емес машиналарда қуыс цилиндр түрінде, ал қуаты өте үлкен машиналарда көп қырлы цилиндр түрінде дайындайды. Статорда дайындауда материал ретінде магнит өтімділігі жоғары электротехникалық болат пайдаланады. Роторға тірек болып, қызмет ететін подшипниктер. Олар бүйірлік қалқандарға бекітілген.          Магнит полюстерінің қоздыру орамы қозғалмайды (статорда орналасқан), ал негізгі якорьге тән орамы магнит өрісінде айналады (роторда орналасқан). 


             

 

 

 

 

 

 

1 сурет. Қуаты орташа ТТМ – ның көрінісі: 1 – коллектор; 2 – щеткалар; 3 – якорьдің өзекшесі; 4 – бас полюстің өзекшесі; 5 – бас полюстің қозу катушкасы; 6 – статор; 7 – подшипник қалқаны; 8 – желдеткіш; 9 – якорьдің орамы

Магнит тізбегі. Машинаның негізгі Ф магнит ағынын қоздыру орамның (9) магниттеуші күшін тудырады (қараңыз: 2, а сурет екі полфстілік үшін және 3, а сурет төртполфстілік машина үшін), орамның жолында – полюстердің (N және S ) өзекшелері,  якорьдің өзекшесі 8, екі ауа саңылауы , иінтұрық ( станинаның бөлігі ) 1 орналасқан.     Станина магнитөткізгіштің бөлігі болып қана қоймай, ол барлық конструкцияның тірегі болып саналады. Сондықтан да оны магниттік және механикалық қасиеттері жақсы болаттан дайындайды. Бас полюстің (3, ә сурет) болат өзекшесі 2 ( жеке табақшалардан құралған), полюстің ұштары ( оның түрі ауа саңылауында магнит индукциясын таратуға қызмет етеді), қоздыру орамының катушкасы 9 ( полюс өзекшелеріне кигізілген) бар. Бұл катушка электроизоляцияланған қаңқаға (каркасқа) оралған мыс сым. Бас полюстерден басқа қосымша полюстер [тұтас өзекше 11 және оған кигізілген орам (2, ә сурет)], ол машинаның жұмыс істеу қабілетін жақсартады. 

               

 

 

 


2 сурет. ТТМ–ның конструктивтік схемасы: 1 – статина; 2 – магнит полюстері; 3 – подшипниктер қалқаны; 4 – подшапниктер; 5 – ротордың білегі; 6 – желдеткіш; 7 – коллектор; 8 – якорьдің өзекшесі; 9 – қоздыру орамдары; 10 – негізгі орам (якорьдің); 11 – тұтас өзекше; 12 – щеткалар.

 

Магнит полюстері шпилькамен станинаға бекітілген, ал қосымша  полюстер бас полюстердің ортасында  орналасқан. Машинаның магнит тізбегі (3, а сурет) тармақталған, симметриялы. Әрбір полюстің ағыны полюстің ұшынан, ауа саңылауы арқылы цилиндрлік ( «барабандық» ) якорьдің бетіне нормаль бағытта, өткізгіштер зонасын тесіп өтіп, кіреді. Одан әрі ағын бірдей екі бөлікке бөлініп, әрқайсысы якорь бойымен іргелес зонаға қарай жүріп, жолындағы өткізгіштерді тесіп өтіп, якорьдан шығады. Ағын саңылау арқылы қарама – қарсы полярлық полюстің ұшынан кіреді. Одан әрі қайтадан тармақталып, оның әрбір жартысы статор бойымен жүріп басқа полюске кіреді. Машинада якорьдің бетіне нормаль бағытталған магнит өрісінің индукциясы пайдаланылады. Полюстердің астында бұл индукция ең үлкен шамада болады, ал полюстердің ортасында оның шамаса нөлге тең. Полюстердің ортасы және якорьдің центрі арқылы өтетін сызықты машинаның қума магнит осі деп, ал іргелес полюстердің ортасы арқылы өтетін сызықты геометриялық бейтарап (нейтраль) (г.н.) осі деп атайды. Бір полюстің зонасына қатысты, екі геометриялық бейтарап (нейтраль) осьтердің арасында жататын, якорьдің шеңберінің бөлігін полюстік бөлу деп атап, әрпімен белгілейді,  яғни p, мұндағы якорьдің сыртқы диаметрі, p – бас полюстердің саны.         Якорь. Якорьдің негізгі бөлігі болып табылатын машинаның білігіне кигізілген орамы бар өзекшесі және коллектор болып табылады. Якорьдің өзекшесін бір – бірінен изоляцияланған электротехникалық болат табақшалардан жасайды (3, б сурет). Ол табақшалардың жиегінде якорьдің орамдарын орналастыратын ойықшалар ( пазалар ) болады.   Якорьдің барабан түріндегі орамын бөліктерден (секциялардан) дайындайды, олардың тұзақ орамындағысы тұзақ түрінде немесе толқын орамындағысы толқын түрінде болады. Бір – бірінен изоляцияланған бірнеше бөліктер катушкаға біріктіріліп, якорьдің өзекшесінің пазаларына орналастырылады. 4 суретінде якорь орамдарының тұзақтық және толқындық катушкаларының жалпы түрі және бөліктерді (секцияларды) катушкаларға біріктіру схемасы көрсетілген.        Катушканың (бөлімдердің) қабырғаларының ара қашықтығын орамның адымы деп атайды. Оны шамамен полюстік бөлуге ( тең етіп жасайды. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 сурет. Машинаның магнит тізбегі

 

Қазіргі заманғы машиналарда  бөліктердің енін полюстік бөліктің шамасынан () аз етіп жасайды. Нәтижесінде, маңдайлық біріктірулердегі мысты үнемдеуге және коммутация жағдайын жақсартуға мүмкіндік туады. Мұндай бөліктерді қысқартылған адымның бөліктері деп атайды.  Әрбір бөліктің (секцияның) басы алдыңғы бөліктің сонымен қосылып, тиісті коллектор  пластинасына жалғастырылады. Демек, якорьдің бір бөлігінен (секцияның) келесі бөлігіне көшкенде, сол мезетте коллектор бойынша адымы жасалады.         Ротор айналған кезде якортдің орамдарындағы өткізгіштерде э.қ.к-і индукцияланады, оның бағыты бейтарап (нейтраль) арқылы өткенде қарама – қарсыға өзгереді, себебі ол кезде полюстердің полярлығы өзгереді.

 

 

 

 

 

 

 


          а)          ә)                                  б)                                  в)

4 сурет. Якорь орамдарының тұзақтық және толқындық катушкаларының жалпы түрі және бөліктерді (секцияларды) катушкаларға біріктіру схемасы

 

Коллектор (5 сурет) якорьдің құрамдас бөлігі, цилиндр тәріздес дене. Ол сына тәрізді мыс коллектор пластиналарынан (4) жиналады. Пластиналар бір – бірінен миканиттік төсемелер (5) арқылы изоляцияланады. Коллектор пластиналарына якорь ораманың өткізгіштері дәнекерленеді. 


 

 

 

 

 

 

 

 

5 сурет. Коллектордың жалпы түрі

 

Коллектор генератор қызметін атқарғанда, якорь ораманың өткізгіштеріндегі  айналмалы э.қ.к-ін, щеткада тұрақты  э.қ.к-іне түрлендірсе, ал машина қозғалтқышы (двигатель) режимінде жұмыс жасағанда  щеткаға берілетін тұрақты токты  якорь ораманың өткізгіштерінде  айналмалы токқа түрленеді.          

Коллектор мынадай элементтерден тұрады (5, а және ә сурет): а – металл корпусты коллектор; ә – пластмассалы корпусты коллектор; 1 – корпус; 2 – қысқыш фланец; 3 – изоляциялық манжет; 4 – коллекторлық пластина; 5 – изоляциялық миканиттік төсеме;.6 – пластмасса; 7 – втулка.Енді бір бөліктен ( бір шумақтан) тұратын якорь бар, екі полюсті генераторлардың қарапайым моделі арқылы осы коллектордың жұмыс принципін түсіндірейік (6 сурет). Бөліктің активтік жағынан А және Б щеткалары қойылған, олар жарты шығыршықты, қарапайым коллектормен қосылған. Айталы, полюстің астындағы таралған магнит  өрісінің индукциясы синусоида заңымен өзгереді дейік, онда бөліктегі э.қ.к-і де уақыт бойынша осы заңмен өзгереді. Егер щеткалар 5 сурет машинаның бейтарабында орналасқан болса, онда А щеткасы солтүстік полюстің астындағы бөліктің (секцияның) 1 – жағына қосылады, ал щеткасымен бөліктің 2 – жағымен қосылады, ол оңтүстік полюстің астында орналасқан (6, а сурет). Оң қол ережесін қолданып, щеткалардың полярлығын анықтау қиын емес. Ротордың сағат тілі жүрісінің бағытына қарсы айналғанда А щеткасының полярлығы (+) оң, ал Б щеткасының полярлығы (-) теріс болады. Мұндай щеткалардың полярлығы тұрақты болып сақталады, себебі ротор айналғанда, полюстердің астындағы өткізгіштер орнын ауыстырады, сол мезетте щетканың астындағы коллектор пластиналар да ауысады ( 6, а және б сурет). Бөліктің ( секцияның) өткізгіштерінің бейтарапты өтуі және щетканың астындағы пластиналардың ауысуы 6, ә суретінде келтірілген. Бұл мезетте бөліктегі э.қ.к-і  Е=0, пластиналар арасындағы аралық щеткамен жабылған және бөліктер қысқаша тұйықталған. 6, в суретіндегі сызба щеткалар арасындағы кернеу бағыты бойынша тұрақты, шамасы жағынан айнымалы (лүпілді кернеу) болатындығын көрсетеді.          Егер якорьға орамның бірнеше бөлігін (секцияларын) орналастырса және соған сәйкес коллектордың пластиналарының санын көбейтсе (7, а сурет), онда щеткалардың астындағы ауыстырып қосулар жиілейді, ал кернеудің лүпілі әжептәуір азаяды. Мұны 7, ә суретінде келтірілген кернеудің сызбасы дәлелдейді. Ол генератордың екі щеткасының арасында пайды болады. Мұнда орамның екі бөлігі (1 – 2 және 3 – 4) якорь бойынша 90° - қа ығысқан, олар коллектордың төрт пластинасына қосылған. Кернеудің лүпілі 16 бөлікті якорь орамында іс жүзінде еш байқалмайды деуге де болады.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

 

а) ә) б)



6 сурет. Коллектордың жұмыс принципі

 

2. Трансформаторлар 

 

2.1 Трансформаторлардың  қолданылуы

 

Трансформатор деп, бір айнымалы кернеуді жиілігі сондай басқа кернеуге түрлендіру үшін қажет статикалық ( яғни, қозғалатын бөліктері жоқ) құрылғыны айтады. Трансформатор ( автотрансформатордан басқа) бір – бірінен электр изоляцияланған, магнит ағыны ортақ, екіден төмен емес орамдардан тұрады. Трансформатор латынша түрлену деген ұғымды береді. Алғаш трансформаторды жасау идеясы (1878ж.) талантты орыс өнертапқышы П.Н. Яболочковтың есімімен байланысты. Трансформатор жасаудың тез дамуында М.О.Доливо- Добровольскийдің (1889 – 1890) үш фазалы токты жүйесін ашуы негіз болды. Ол сол уақытта үш фазалы ток трансфорыматорының құрылымын ұсынды.     Трансформатор негзінен электр энергиясын алыс қашықтыққа беру және оны жеткізіп, тұтынушыға таратудағы қажеттілікке байланысты келіп туды. Көбінесе, электр энергиясын қабылдағыштар, яғни тұтынушылар электр станцияларынан біршама қашықтықтарға орналасады. Кейде, ол қашықтықтар, жүздеген немесе мыңдаған шақырымды алып жатады.   Электр станцияларының генераторларының беретін кернеуі 10–24 кВ–тан артпайды. Қуаты үлкен энергияны кернеуінің аз мәнінде, тек токтың үлкен мәнінде ғана қашықтыққа берілуге болады. Бірақ бұл жағдайда сымның көлденең қимасы үлкен болуы керек, өйтпесе қуат шығыны (–беріліс желісінің 1 км-нің кедергісі, Ом/км; – желінің ұзындығы, км) көп болады. Неғұрлым қуат көп болып, беріліс желісі ұзын болса, соғұрлым қуат шығыны да көбірек болады.     Тұтыну орнына жеткізілген электр энергиясының кернеуі төмендетіледі, сонда электр қабылдағыштарға қажетті номиналды кернеу (220, 380 В және т.б.) болуы керек. Міне, осындай мақсатта ғана трансформаторлар қолданылады.        Электр энергиясын беру және тарату жүйелерінде пайдаланылатын трансформаторларды күштік трансформаторлар деп атайды. Олардың қуаты 1250 МВ·А-ге жетеді.           Трансформаторлар электрпісіргіштерде (пісіру трансформаторы), металлургия өндірісінде (электрпештерінің трансформаторлары), өлшеу жүйелерінде (өлшеу трансформаторлары), айналмалы токты тұрақтыға және керісінше түзететін жартылай өткізгіштерде (түзеткіш трансорматорлар), радио және телеқондырғыларда, автоматты басқару, байланыс жүйелерінде және т.б. қолданылады. Бұл жағдайларда трансформаторлар қоректендіру көзінің кернеуінен өзгеше, кернеулерге арналған берілген қондырғының элементін қоректендіру үшін, кернеуді бір деңгейден екінші деңгейне түрлендіреді.            Өзінің құрылымының әр түрлі болуына және қуаттарының диапазоны үлкен болуына байланысты трансформаторлардың қолданылу облысы да кең болады ( вольт – ампердің үлесінен жүздеген мегавольт – амперге дейін).

Краткое описание
Электр машиналары электротехникада және электроэнергетикада қолданылатын электр машиналар түрлерін конструкциясын жалғау схемаларын және қолданыстағы физика заңдарын қарастырады. Электр машиналар түрлері: трансформаторлар, айнымалы тоқ машиналары, тұрақты тоқ машиналары, асинхронды машиналары, синхронды машиналары, қозғалтқыштар мен генераторлар құрылысы мен жұмысын қарастырады. Электр машиналар электроэнергетика саласында мынандай орындарда кеңінен қолданылады: өндірісте, транспортта, авияцияда, автоматты басқару және реттеу саласында және құрылыста, механикалық энергияны электр энергиясына және керісінше электр энергиясын механикалық энергияға түрлендіру үшін қолданылады.
Оглавление
содержание отсутствует