Электр машиналары

Автор: Пользователь скрыл имя, 04 Марта 2013 в 13:18, реферат

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.

Файлы: 1 файл

Реферат.docx

— 9.46 Мб (Скачать)

 

2.2 Трансформатордың  қызмет принципі

Қарапайым трансформатор  болат өзекшеден (магнитөткізгішінен) және шумақтардан тұратын екі орамдары болады (8, а сурет). Орамдар изоляцияланған сымдардан жасалған, олардың электорлық байланысы жоқ. Орамның біріне айналмалы ток көзінен немес электр желісінен электр энергиясы беріледі; бұл бірінші орам деп аталынады, ал басқасын екінші орам деп атайды, оған ( тікелей немесе түзеткіш арқылы) қабылдағыш қосылады.  


 

 

 

 

 

8 сурет. Трансформатордың электрлік схемасы және электрлік схемасының шартты белгілері

 

8, ә суретінде трансформатордың электрлік схемасындағы шартты белгілері келтірілген. Трансформатордың қызметі электромагниттік индукция құбылысына негізделген.      Бірінші орамдағы кернеу , ток , шумақтардың саны екенін суреттен көруге болады. Ал екінші орамдағы кернеу , ток , шумақ саны , бұл орамға қабылдағышы қосылған.       Бірінші орамның магниттеуші күші магнит өткізгіште айнымалы магнит ағынын тудырады, ал магнит ағыны екі орамда да тесіп өтетіндіктен орамдарда э.қ.к-ін индукциялайды: t;t. Ф = магнит ағыны синусоидамен өзгергенде э.қ.к-інің шамасы , мұндағы магнит ағынының амплитудасы.         Э.қ.к – інің әсерлік мәні: Е =/.     Осыдан э.қ.к – інің жалпы өрнегін аламыз: 

                                     .                                                 (1)  Сол сияқты - нің орнына және қойсақ, онда бірінші және екінші орамдарға тиесілі э.қ.к – ін аламыз.       Келтірілген өрнектерден мынадай қорытынды шығады: э.қ.к – і магнит ағынынан периодтың ширегіне қалып отырады; орамдардағы э.қ.к – інің қатыстары сол орамдардағы шумақтардың қатынастарына тең, яғни .            Егер ажыратқышы ашық болса, онда трансформатор бос жүріс режимінде болады. Бұл жағдайда , ал болады, бірінші орамда тогы аз және ондағы кернеудің түсуі де аз болады, сондықтан және э.қ.к – інің қатысын кернеулердің қатыстарымен ауыстыруға болады:

            .                                                   (2)

Осыдан байқалатыны мынадай: екінші орамдағы кернеудің  біріншідегіден аз немесе көп болуы, орамдардағы  шумақтар санының қатыстарына байланысты. Трансформатордың бос жүрісі кезіндегі бірінші орамдағы кернеудің екінші орамдағы кернеуге қатысы арқылы анықталатын шаманы трансформациялай коэффициенті деп атайды.     Кернеуді жоғарылату керек болғанда, екінші орамдағы шумақ саны көбейтіледі (жоғарлатқыш трансформатор); ал кернеуді төмендету керек болған жағдайда, трансформатордың екінші орамының шумақ саны азайтылады (төмендеткіш трансформатор).        ажыратқыш қосқанда э.қ.к – інің әсерінен екінші тізбекте тогы пайда болады. Осы мезеттен бастап қабылдағышына желіге қосылған трансформатордан, электр энергиясын келіп түседі.      Трансформатордың өзегіндегі энергияның берілуі бірінші және екінші орамдарды байланыстыратын магнит ағыны арқылы жүреді.    Неғұрлым трансформатордың жүктемесі, яғни қуаты және тұтынушыға беретін екінші орамдағы  тогы үлкен болса, соғұрлым бірінші орамдағы желіден келіп түсетін электрлік қуаты және  тогы да үлкен болады. Көбінесе, трансформаторда қуат шығыны аз болғандықтан, жуықтап бірінші және екінші орамдардағы қуаттарды бірдей деп алуға болады. Бұл жағдайда трансформатор орамдарындағы токтардың қатыстары мен кернеулердің қатыстары кері пропорционал деп алуға болады, демек 

 

 

немесе трансформатордың орамдарындағы токтар шамамен бірінші  және екінші орамдардағы шумақтар санына кері пропорционал болады:

 

                                                                                                   (3)

Бұл жоғарылатқыш трансформатордың екінші орамындағы токтың бірінші орамындағыдан  аз болатындығын, ал керісінше, төмендеткіш  трансформаторда екінші орамдағы ток  бірінші орамдағыдан көп болатындығын көрсетеді. Сондықтан трансформаторлардың  жоғары кернеуге арналған орамдарындағы  сымдарды, төменгі кернеуге арналған орамдағы сымдардан жіңішке етіп алады.

 

2.3 Трансформаторлардың  құрылысы

 

Магнитөткізгіштік. Магниттік  жүйенің кескін үйлесіміне қарай  трансформаторлар стержньдік, брондық  және тороидальдық болып бөлінеді. Стержньдік трансформаторларда (9, а сурет) магнитөткізгіштің стержні 1-ші орам 2 қоршап тұрса, броньдік трансформаторда (9, ә сурет) магнитөткізгішті (1) жарым – жартылай орам 2 қоршап тұрады, ал тороидальдықта (9, б сурет) орам 2 магнитөткізгіштікке (1) оның шеңберінің бойымен оралады.         Стержньдік трансформаторлар, көбінесе, үлкен немес кіші қуаттарға арналып жасалады. Олардың конструкциялары броньдықтарға қарағанда қарапайым, изоляциялануы да және орамдыжөндеуі де оңай. Олардың артықшылығы: суытылу жағдайы жақсы және орам шумақтарына кететін сымдардың жұмсауы да аз.    

    

 

 

 

 

 

9 сурет. Магниттік жүйенің кескін үйлесіміне қарай трансформаторлардың жіктелуі

 

Броньдық және тороидальдық бір фазалы трансформаторлардың  көпшілік бөлігінің қуаты онша үлкен  емес және сол сияқты олардың стержньді трансформаторларға  массалары да аз және құны да төмен болады. Трансформатордың магнитөткізгіштігіндегі құйынды токтарды азайту мақсатында, қалыңдығы 0,35 немесе 0,5 мм болатын, изоляцияланған электротехникалық болат табақшаларынан жиналады (10, а сурет).   Қуаты орташа трансформаторлардың магнитөткізгіштігінің  стержньдері (1) квадраттық немесе қимасы крест түрінде, ал қуаты жоғары болғанда стержньдері сатылы дөңгелектің түріне жақын болады (10, ә сурет). 

 


 

 


 

 

 

 

                       а)                                              б)

10 сурет.

Мұндай түр минимальдық  периметр жағдайында, стерженнің берілген көлденең қимасын алуға мүмкіндік  тудырады. Бұл орам шумақтарының ұзындығын азайтуға, демек орамның материалдарды үнемдеуге мүмкіндік береді. Кейде, суытатын майдың айналымын жасау үшін жеке болат пакеттерден стержньді жинағанда, олардың арасында ені 5 – 6 мм болатын канал қалдырылады.Стержньдерді қосатын мойынтұрықтың (2), стержньдердің қимасынан 10 - 15 % -ға жоғары болатын тік төртбұрышты қимасы болады. Бұл болаттың қызып кетуін болдырмайды және қуат шығынын азайтады.         Стержнь және мойынтұрықты біріктіру табақшаларды бір – бірімен жабу арқылы жүзеге асырылады. Ол үшін магнит өткізгіштің (10, б сурет) екі іргелес қабаттарындағы табақшаларды, мысалы, 5,6 стержньнің табақшалары және 7,8 мойынтұрықтары түйіскен жерін, келесі тиісті табақшалар және мойынтұрық қабаты жауып, бірінші орамдарында магниттік кедергінің елеулі азаюына мүмкіндік тудырады ( суретте бірінші қабат одан кейін екінші қабат көрсетілген, осы қабаттар ауысып отырады). Магнитөткізгішті жинағаннан кейін жоғарғы мойынтұрықтың табақшаларын суырып алады, стержньдерге катушкаларды орнатады, сонан соң мойынтұрықты орнына кайтадан орналастырады. Пакеттерді болат шпилька 4 арқылы тартып қысады. Шпилька 4 стержньмен салыстырғанда изоляцияланған материалдан жасалған түтікпен изоляцияланған. Мойынтұрықты ағаш немесе болат тipeк арқылы (балкалары) 3 арқылы тартып қысады.      Магнитөткізгіш тipeк арқалығымен (балкасымен) және басқа да қосалқы бөлшектермен трансформатордың  каңқасын түзеді.    Трансформаторлардың жұмыс істеу кезінде магнитөткізіш және басқа да болат бөліктер күшті электр өрісінде болады, соның нәтижесінде олар электр зарядтарын алады. Бұдан кұтылу мақсатында, магнитөткізгіш және арқалықты тартып қысылатын мойынтұрықты мыс сым арқылы жерге қосады.           Орамдар. Магниттік байланыстар жақсы болу үшін трансформаторларда бірінші және екінші орамдарды негұрлым жақын орналастырылады. Осы мақсытта магнитөткізгіштің әрбір стержні 1-де концентрлік 2 және 3 орамдарын бірінің бетіне бірін (11, а сурет) орналастырады немесе алмасып отыратын дөңгелек секциялар катушка түріндегі орамдар дайындалады (11, ә сурет). Бірінші жағдайда орамдар концентрлік, ал екінші жағдайда алмасып отыратын немесе дөңгелектік деп аталады.


 

 

 

 

 

      а)               ә)                        б)                                       в)

11  сурет.

Күштік трансформатор  да концентрлік орамдар қолданылады. Оның стержньдеріне жақын қаңқасымен салыстырғанда, изоляциясы жоғары болуына онша талап қойылмайтын төменгі кернеудің орамдары, ал оның сырт жағына жоғары кернеудің орамдары орналастырылады.    Қуаты аз болатын трансформаторларда дөңгелек сымнан оралған бірнеше қабатты орамдар пайдаланылады. Оларды электрокартон қаңқасына (каркасына) немесе гильзаға мақта-мата изоляциясымен немесе эмальмен қапталған сыммен орайды; сымдардың қабаттарының арасына арнайы изоляцияланған қағаз немесе лак сіңірілген тоқыма оралады.    Keйбір трансформаторлардың орамдары өз алдына қаңқаға оралатын жеке бөліктерден тұрады. Орамның мұндай әрбір бөлігі галета деп аталатын біткен конструктивтік элемент 4 болады. Галеталарды өзекшесінің стержніне биіктік бойынша бірінен соң бірін кигізеді (11, б сурет) және оларды өзара электрлік тізбектей немесе параллель қосады.      Тороидальдық трансформаторларда (11, в сурет) 2 және 3 орамдары магнит өткізгіштің өн бойын алып тұрады. Олардың ішкі бетіндегі қабаттар саны сыртқы бетіндегіден көп болады.       Енді екі қабатты цилиндрлік және үзіліссіз спиральдық күш трансформаторының орамдарын қарастырамыз (12 сурет).     Қуаты орташа трансформаторларда 6ip қабаты немесе көп қабатты цилиндрлік орамдар пайдаланылады (12, а сурет). Ол орамдар, көбіне, қимасы тікбұрышты 6ip немесе бірнеше параллель сымдардан (1) дайындалады. Сымды трансформатордың орамының қаңқасы болып саналатын бакелиттік цилиндрге 3-ке орайды және ол цилиндр сонымен катар сымды магнитөткізгіштің стержнінен және көрші катушкадан изоляциялайды. Егер орамның бірнеше қабаты болса, онда кабаттардың арасына изоляциялық пленка 4-тiс алғанда, олардың арасынан суыту ушін сұйық (май) жүретіндей канал 2 түзілетін болуы керек.     Қуаты үлкен трансформаторларда механикалык төзімділігіжәне сенімділігі жоғары үзіліссіз спираль орамдар (12, ә сурет) пайдаланылады. Мұндай орамдарбір – бірімен тізбектей қосылған жазық (дөңгелек) катушкалардан (6) тұрады. Катушкалар өлшемдері бірдей шумақтары радиаль бағытта тығыз қатармен орналасатындай етіп дайындалады. Катушкалар бірінің үстіне орнатылады. Суыту үшін олардың арасына электрокартон төсеніші 7 - ден түзілген 5 горизонталь каналды жасайды. Электрлік төзімділігін арттыру үшін бірінші жоғары вольттік орамның екі бірінші және екі соңғы (кіріс) катушкасының, көбіне, күшейтілген изоляциясы болады. Алайда, изоляцияны күшейту, суытуды нашарлатады, сондықтан кіріс катушкаларының, сымдардың қимасы бірінші орамның басқа катушкаларынікінен үлкен болуы керек. 


 

 

 

 

 

 

 

                       а)                       ә)

  1. сурет. Трансформатордың орамдары

 

 

 

3  Асинхронды машиналар

 

3.1 Жалпы мағлұматтар

 

Асинхронды машина – бұл  айнымалы токтың коллекторсыз машинасы.Оның қалыптасқан режимінде магнит өрісі  энергияны түрлендіру процесіне  араласады және оның роторы әр түрлі  жылдамдықпен айналады.  Барлық электрқозғалтқыштарының ішінде ең көп тарағаны асинхронды қозғалтқыштар болып табылады.Техникалық және экономикалық көрсеткіштері өте жоғары болғандықтан, электрқозғалтқыштың мұндай түрі, өндірісте және тұрмыста ең көп қолданыс тауып отыр. Асинхронды электр қозғалтқыштар конструкциясы жағынан қарапайым, бағасы қымбат емес және өзіне қызмет етуге жоғары білімді маманды қажет етпейді. Қазіргі кезде көп қолданылып жүрген үш фазалы асинхронды қозғалтқыштар. Бip фазалы асинхронды қозғалтқыштар да өмірде кеңінен қолданылуда. Үшфазалы қозғалтқыштар халық шаруашылығының барлық салаларында қолданылады, бip фазалар - негізінен автоматика схемаларында, электр құралдарын, тұрмыстық машиналарды және т.б. жұмысқа қосуға пайдаланылады. Өнеркәсіп шығаратын асинхронды қозғалтқыштардың жұмыс кернеуі127 В-тан 10 кВ-ке дейін, ал қуаты ваттың үлесінен бірнеше мың киловатқа дейін жетеді.Бірфазалы асинхронды қозғалтқыштардың қуаты, көбіне, 1,5 кВт- тан аспайды.          Максимальдық қуаты бар қозғалтқыштарды 6...10 кВ кернеуге арнап шығарады. Жиілігі 50 Гц-те әр түрлі үлгілі қозғалтқыштардың синхронды жиілігі 500 ден 3000 айн/мин дейін болады.Айнымалы токтың электр энергиясын механикалық энергияға түрлендіретін асинхронды қозғалтқыштардан басқа да жиілікті түрлендіретін, кернеуді реттейтін және фаза реттегіш асинхронды машиналары бар.     Асинхронды машиналар генератор режимінде де жұмыс жасай алады. Алайда, асинхронды генераторларды электр энергиясының көзі ретінде қолданбайды, ceбeбi олардың магнит өрісін қоздыратын өздерінің көздері жоқ болғандықтан, олар көрсеткіштері өте жоғары (синхронды) генераторлармен параллель жұмыс істей алады.      Қуаты аз асинхронды машиналарды генератор есебінде біліктің айналу жиілігін өлшеу үшін (тахогенератор) пайдаланады.

 

3.2 Асинхронды  қозғалтқыштың құрылысы

Үш фазалы асинхронды қозғалтқыштар  негізгі екі бөліктен кұралады, олар: қозғалмайтын бөлік - статор және айналып тұратын бөлік  - ротор (13-сурет).

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

  1. сурет. Асинхронды қозғалтқыштың құрылысы

 

Статордың негізгі бөлігі қозғалмайтын магнитөткізгіш және үш фазалы орам. Статордың өзекшесі магнитөткізгіштің қозғалмайтын бөлігі және ол қуыс цилиндр түрінде болады (14,а сурет). Оны бір - бірінен изоляцияланған сақина түріндегі болат пластиналардан (14,ә сурет) жинайды. Соның нәтижесінде трансформаторлардағы секілді магнитөткізгішті жеке пластиналардан жинау, құйынды токтар тудыратын болаттағы қуаттың шығынын азайтады. Болат пластиналардың қалындығы 0,35 немесе 0,5 мм болады және олардың   eкі жағына лак жағып изоляциялайды. Осындай тәсілмен дайындалып жиналған магнитөткізгіштің болат өзекшесі (1) корпусқа (2) престеліп отырғызылады (15 сурет).

 


 

 

 

 

 

 

           а)                                      ә)

                         14 сурет.                                                 15 сурет.

 

Қуаты аз немесе орташа болатын  қозғалтқыштардың корпусы алюминий немесе шойыннан құйылып дайындалады, ал қуаты өте жоғары болатын қозғалтқыштардың корпусын балқытып біріктірілген (пicipiлгeн) болаттан жасайды. Корпустың екі жақ бүйірінде подшипниктердің қалқандарын бекітеді.            Болат пластиналарды штамптағанда ішкі жағынан әр түрлі шығыңқы жер (выступ) жасайды. Соның нәтижесінде, пластиналарды жинау кезінде цилиндр жасаушының бойымен бағытталған, статор цилиндрінің ішкі бетінде, пазалар (ойықтар) пайда болады. Пазаларға статордың орамдары орналастырылады. Үш фазалы асинхронды қозғалтқыштың үш фазалық орамы болады. Ол орамдар кеңістікте бір – бірінен 120°/р бұрышқа ығысқан, мұндағы р – қорытқы магнит өрісінің қос полюстерінің саны. Фазалық орамдардың басы және соңын сыртқа шығарады, олар арнайы қалқанның қысқыштарына қосылуы мүмкін. Орамдардың шығыстарын шығыстарды белгілеуге қабылданылған әріптер мен цифрлармен белгіленген қамытпен қамтиды (1-кесте).

 

1 кесте

Фазалар

Орамның басы

Орамның соңы

А

С1

С4

В

С2

С5

С

С3

С6


 


 

 

 

 

16 сурет. Қозғалтқыштың қалқанында орамның шығыстары

 

Қозғалтқыштың қалкқанында орамның шығыстарын 16 суретінде көрсетілгендей етіп орналастырады. Бұл статордың орамдарын қысқа жазық пластиналардың көмегімен жеңіл және ыңғайлы түрде, жұлдызша (16, а сурет) немесе үшбұрыштап (16,ә сурет) қосуға мүмкіндік береді. Корпусына бекітілген кұжат пластинкасында 6ip-біріненесе айырмашылықтары бар екі номинальдық желілік кернеу жазылады. Соның ішіндегі ең кіші номи- нальдық кернеу статордың фазалық орамына есептелінген. Орамдарды қосу тәсілі үш фазалы тораптағы желілік кернеулерден тәуелді. Егер қоректендіру көзінің желілік кернеуі машинаның құжатында көрсетілген ең үлкен кернеуге тең болса, онда статордың орамын жұлдызшалап, ал керісінше жағдайда, үш бұрыштап косады. Қайсыбір жағдайда орамдар қозғалтқыштың ішінде жалғанады да, сыртына тек үш-ақ шығыс сымдары шығады.    Асинхронды қозғалқыштың роторын да статордыкі секілді штампталған болат табақшалардан жинайды (17 сурет). Табақ шалар білікке кигізілгенде,олар цилиндр түріне келіп,і роторға айналады. 17 суретінде ротор өзекшесін дайындайтын болат табақшалардың түрлері бейнеленген. 1-паза (ойық); 2-ауа алмастыру тесігі; З-білік және шпонка үшінтесік.

Информация о работе Электр машиналары