Асинхронды озалтышты жмысшы сипаттамасы.

Асинхронды озалтышты жмысшы сипаттамасы дегенде желідегі кернеу U1 жне оны жиілігі траты боланда оны білігінде ттынатын тоты активті уатты Ð1 моментіні М шарытауын, ротор білігіні айналу жылдамдыы n2, сыруды S мен ПК ( ) , жмысшы дипазонда жктемені згеруін Ð2 (2.19-сурет) айтады:

I1,Ð1, Ì,n2,S,,Cos=(Ð2),U1=Cos ìåí 1=Ñînst (2.132) боланда.

Асинхронды озалтышты жмысшы сипаттамасын, инженерлік тжірибеде жеткілікті длдікпен, эквивалентті алмастырма электр слбасы арылы (1.17 – сурет) оларды лшемдері белгілі болса, (2.7.1 – сурет) айтылан дістеме бойынша, есептеу жолымен анытауа болады. Сыранауды мына шектегі S=(0,2…1,2)Sí бірнеше мндерін алып, те аралы S арылы есептеу мына ретпен жргізіледі. Асинхронды озалтышты орнын басуды эквивалентті электр слбасынан Ом заы бойынша желіден ттынатын тоты I1 анытайды:

 

,

 

мндаы U 1=U1lj0 — асинхронды озалтышты алып сызыты кернеуіні кешені (бастапы фазалы брышы шартты трде нлге те 1=0 деп алынан I1 мен 1ді алынан) мнінен озалтышты желіден ттынан активті электр уаты Ð1есептеп шыарылады.

 

 

озалтыш білігінде дамитын уат Ð2=P1- Pòì анытау шін, барлы шыын осындысын P анытау ажет. Ол шін асинхронды озалтышты синхронды жктеусіз жмыс кезінде ттынан магниттену тоын I0 жне ротор орамасыны келтірілген тоын I2 алдын ала есептеп алу керек:

 

,

 

 

мндаы Z0 =Z1+Zµ = (R1 +Rñm) + j (õ1 +õì) =Z0å-j0 орамасына келтірілген ротордаы то 2.17 – суреттен алып аныталады.

 

 

содан кейін озалтыштаы электр шыынын есептейді статор орамасыны мысындаы электр шыыны (2.110): ротор орамасыны мысындаы алюминий электр шыындары:

 

=

 

статор болаттарындаы электр шыындары

 

 

Асинхронды озалтыш роторыны айналу жылдамдыы айн/мин n2 =n1(1-S)немесе рад/с

 

2= .

 

Асинхронды озалтышты білігіндегі айналдыру моменті

 

 

Алынан малматтар бойынша жмыс сипаттамасы трызылады

I1/I1í ,Ð1/Ð1í ,Ì2/Ì2í , жне Ñîs біліктегі уатты Р2 функциясында, атынасты бірлікте:

жмысшы сипаттамасын талдауа ыайлы болу шін пен Ñîs деп баса барлы лшемдері алыпты мндеріне те базистік шамада салыстырмалы бірлікпен алады.

2.20 – суретте ыса тйыталан шыын уатты асинхронды озалтышты жината жмысшы сипаттамасы крсетілген. Жмысшы сипаттамасын талдау мынадай жинатаыш орытынды жасауа ммкіндік береді. Асинхронды озалтышты білігіндегі жктеме жктемесіз жмыстан алыпты жмыса дейінгі аралыа згерсе:

— айналу жылдамдыы n2 траты дерлік шамада алады;

— моментті М лаюы тзу сызыа жуы;

- — білікке жктеме тспеген кезде (жктемесіз жмыс) озалтыш ттынатын то І1 бір алыпты мніні (35...40)пайызын райды: I1õõ=(0,35..0,4)Ií;

 

— ПК , біліктегі жктеме 50 пайыза жеткенде, шырау шегіне дейін жетіп тез седі жне ісжзінде одан ары згермейді;

— уат коэффициенті Ñîs суі Ñîsõõ =0,1 бастап, алыпты жктеленген кезде алыпты мніне жетеді, асыра жктелген кезде аздап згереді;

— сыранау S жзінде тзу сызыпен седі;

— алыпты сыранау S шамасы озалтышты уатына туелді згереді жне S 0,05....0,01 шегінде ауытиды.

  2.22-сурет. ыса тйыталан роторлы асинхронды озалтышты орытынды орта жмысшы сипаттамасы. 2.23-сурет. ыса тйыталан роторлы асинхронды озалтышты уаттылыына алыпты сыранауды (S) туелділігіні орытынды исытары.  

 

Сыранау шамасы озалтышты уаттылыыны су ретіне арай крсетілген. Эксплуатациялаушыларды назарын аударуы керек ететін зіндік ерекшеліктерге жктеме болмаанны зінде аны ттыну тоыны лкен болуы. уаты аз озалтыштардаы бос жріс тоы алыпты тоты (40...45)жетуі Iõõ=(0,4…0,5)Ií, ал уат коэффициенті те тмен. Сондытан асинхронды озалтыш алыпты жктемемен пайдалануы керек, сонда Ñîs –ге кбейтіндісі шырау шегінде болады. ш фазалы асинхронды озалтыштарды айналу баытын згерту статор орамасыны кез – келген екі фазасын желіге ауыстырып осу арылы атаруа болады (екі фазаны ауыстыру).

3.7. Таырып 7.Синхронды машинаны рлым мен типін белгілеу. Аны полюсті жне аны емес подюсті Синхронды машина.Синхронды генераторды сипаттамасы. .

сынылатын дебиет:

- 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

Синхронды машиналар зара айтымды электр машиналары болып табылады. Олар рылысты згеріске тспей – а механикалы энергияны электр энергиясына айналдыратын генераторды немесе электр энергиясын механикалы энергияа айналдыратын озалтыштарды орнына да олданылады.

Синхронды машинаны олдану аймаы.Синхронды машиналар электр энергиясыны генераторы ретінде де, озалтыштар ретінде де олданылады. Дегенмен, ол ЭК шфазалы жйесіні электромеханикалы кзі ретінде кеірек тараан. Дниежзінде электр энергиясын ндіруді айнымалы тоты синхронды машинасы – шфазалы синхронды генератор атарады. Синхронды айналыса тсетін алашы озалтышты тріне арай, турбогенераторлар (механикалы энергия кзі бу трибунасы), гидрогенераторлар (механикалы энергия кзі гидравликалы турбиналар) жне дизельгенераторлар (механикалы энергия кзі – іштен жанатын озалтыш – дизель). Жылу электр станцияларында (ЖЭС) жне атом электр станцияларында (АЭС) турбогенераторлар, ал гидростанцияларда (ГЭС) – гидрогенераторлар орнатылады. Дизель генераторлар негізінде жмысында электр энергиясы апатты жадайда да, болмай алуы тиіс нысандарда осалы энергия кзі (банктер, скери нысандар жне т.б.) ретінде олданылады. Аз жне орташа ауымды электр энергияларын ттынатын жерлерде, оларды пайдалану, асинхронды озалтыштарды пайдалануа араанда экономикалы жаынан тиімділігіне арамастан, синхронды машиналар озалтыш ретінде сиректеу олданылады. Сондытан озалтыштар, арнайы жасалатындарынан баса, уаттылыы 100 кВт жне одан жоары етіп конструкцияланады. уаттылыы жоары синхронды озалтыштар (С) уат коэффициенті Ñîs жне пайдалы сер коэффициенті (ПК) сондай – а, оларды ттыну кезіндегі (желідегі) кернеуді тмендеуіне аса сезімтал еместігінен, асинхронды озалтыштармен бсекелесе алады. Синхронды озалтыштарды айналдыру моменттері бірінші дрежелі кернеуге (Ì U),, ал А-екінші дрежелі кернеуге пропорционал (Ì U2) ал технологиялы жмыс тртібіні сапасына сер етеді.

Синхронды машиналарды рылысы.Синхронды генератор мен синхронды озалтыштар рылысы жаынан бірдей боландытан, оларды рылыстарын бірге арастырамыз. Синхронды машина (генератор мен озалтыш) шфазалы орамалы статордан жне траты оздырыш орамасы бар ротордан трады.

Синхронды машинаны статоры.Синхронды машинаны статоры конструкциялы рылымы жаынан шфазалы асинхронды озалтыштарыны статоры мен бірдей (2.2.1).

Синхронды машина статорыны орамасы.Синхронды машинаны статорыны орамасы шфазалы ЭК жйесін индукциялауа (шфазалы синхронды генератор) немесе траты айнымалы магнит рісін туызуа арналан (шфазалы синхронды озалтыш). Ол шфазалы асинхронды озалтыш статорыны орамасымен бірдей (2.2.3) дегенмен, синхронды генераторларды раторы орамасы тек «жлдызша» слбасымен жаласады. Синхронды генераторды орамасы «шбрыш» слбасымен осылуы ісжзінде олданылмайды. Себебі, статор орамасын «шбрыштап» осанда онда сызыты кернеу болады, ал «жлдызшалап» осанда фазалы кернеуде болады, ол сызыты кернеуден есе аз. Демек, орамаа ошаулатышы жа ткізгішті олдануа болады. Ол уаттылыы бірдей машиналарды трына сер етеді. Одан баса, егер синхронды генераторды статоры орамасын «шбрыш» слбасы бойынша жаласа, мндай жадайда статор орамасында ЭКке индукцияланатын магнит аыныны сл ана симметрясыздыынан з – зіне тйыталан орамада, генераторды бос жріс жмысы кезіні зінде шамасы 3 есе гармоникалы раушы пайда болып, теестіруші то тетін болады, ол осымша шыына сотырып генераторды уаты тмендейді. Статор орамасын «жлдызша» слбасы бойынша жалаанда фазаларды орамалары ажыратулы боландытан, жктемесіз жмыс кезінде теестіргіш то болмайды. Синхронды генераторды шфазалы орамасын «жлдызша» слбасымен жалаанда, одан бірмезгілде, шамасы жаынан екі трлі кернеу алуа болады: сызыты жне фазалы( ). . Синхронды генераторды шфазалы орамасын «шбрыш» слбасы бойынша жалаанда, синхронды генератор бір шамадаы кернеулі электр энергиясыны кзі болады: сызыты кернеу фазалы кернеуге те болады (Uc =Uô ).

Синхронды машинаны роторы.Статорды машинаны роторы рылысы бойынша екі нсада орындалады: айынполюсті жне айындалмаан полюсті.

Айынполюсті машинада ротор полюстері айын крінетін, болат цилиндр (3.1 – сурет).

Роторды мндай конструкциясы оны полюсіні саны кп етіп конструкциялауа ммкіндік береді, оларды саны бірнеше ондыа жетуі ытимал. Айын полюсті ротор гидрогенераторлара орнатылады. Гидрогенераторлар роторыны полюс сандары, стандартты жиіліктегі f=50, ЭКтен электр энергиясын алуды технологиялы процессіне негізделеді. азіргі кездегі диаметірі лкен уаты гидро-трубиналарды дгелектеріні айналу жылдамдыы 100 ай/мин-тан артпайды. Статор орамасында индукцияланатын ЭКті жиілігі, ротор айналымыны жылдамдыына жне полюсті жбыны санына байланысты. Бл байланыс (туелділік) мына тедеумен крсетіледі:

 

Pn=60f

 

 

3.1-сурет. Айынполюсті синхронды мшинені роторы: а – полюс; в – оздырыш орама. 3.2-сурет. Айынсыз полюсті синхронды мшинені роторы: а – полюс; в – оздырыш орама.

 

Гидротрубина дгелегіні айналу жылдамдыы тмен кезде жне ЭК нерксіптік жиілікте ндірілгенде синхронды генераторды айынполюстері роторыны жп полюстері ðn= 6050=300 саны болатындай болуы тиіс. Егер, гидротурбинаны айналу жылдамдыын 100 ай/мин-ке деп алса, синхронды генераторды айынполюсті роторды жп полюстері саны ð=3000/100=30 , ал полюстер саны 2ð=60 а те болуы тиіс.

Айындалмаан полюсті ротор.Айындалмаан полюсті ротор (3.2-сурет) те жоары сапалы. Оны бетіні 2/3 блігіне бойлы ойытар фрезделіп тілінеді, олар баржоы екі полюс тзіледі. Оны бу трубиналарымен айналатын турбогенераторлара орнатады, олар 3000 ай/мин жылдамдыпен жмыс жасайды. Стандартты нерксіптік жиілік 50 Гц алу шін, роторды бір жп полюсы болуы тиіс: Ð=60/n=6050/3000=1,0, , демек екі полюс(2ð=2). . Егер турбогенератора екі полюсі бар айынполюсті ротор орнатса, онда, сл симметриясызды кезінде, ол технологиялы жаынан болмай оймайды, осындай жылдамдыта, роторда ауіпті шамада діріл пайда болуы ммкін. Сондытан азіргі кездегі турбогенераторларды роторлары айындалмаан полюсті, болаттан ттас соылан 200 м/с жететін лкен айнымалы сызыты жылдамдыа ттеп бере алатын механикалы бекемдікті амтамасыз ете алатындай етіп жасалады.

Синхронды машинаны оздыру орамасы.Синхронды машинаны оздыру орамасы траты тоты магнит рісін тудыруа арналан. Айынполюсті роторды ыздыру орамасы, цилиндр, шары трінде жасалып полюстер зектеріне орналасады. Шары арнайы трдегі полюстік штытармен бекітіледі.

Айындалмаан полюсті роторларда оздыру орамасы, ротор бетіні 2/3 фрезделіп жасалан бойлы ойытарында жанасу шебері бар асинхронды озалтыш раторы орамасы сияты орналасады. Айындалмаан полюсті роторды оздыру орамасыны орамдары, ойытарда мыты металл сыналарымен бекітілді. оздыру орамасыны алдыы блігі роторды азіргі уатты турбогенераторларда, секундына 200 м жне одан жоары жылдамдыпен айналуы кезінде оларды жарылып кетпеуі шін, аса бекем болатын сымдардан даярланан шебер белбеулермен бекітіледі.

шфазалы асинхронды генератормен, механикалы энергиясына айналдыруды электрофизикалы процесстері.шфазалы синхронды генератормен механикалы энергияны электр энергиясына айналдыруды электрофизикалы процестері, генераторды жктемемен немесе бос жріс кезіндегі тртіппен істелгендіктен наты ерекшеліктері бар. Сондытан олар жеке аралады.

Синхронды генераторды бос жріс жмысы.Синхронды генераторды роторы сырттай механикалы энергия кздерінен айналады (бу – гидротурбина немесе іштен жанатын озалтыш). Роторды магнит полюстері туызан магнит рісі (немесе оздыру орамасы, осы траты ЭК кзіне осанда) ротормен бірге айналып, статор орамаларына еніп, косинусойда заы бойынша згертуді: (Ô=ÔmCost) жне оны р орамасында синусойда трізді айнымалы åâ индукциялайды, ол электромагниттік индукция заына сйкес келеді:

 

åâ=dô/dt=-d(ÔmCost)/dt=ÔmSint

 

мндаы Ôm=Åì(â) статор орамында индукцияланан ЭК – іні тербелмелі шарытау (амплитуда) мні. Синхронды генератор статоры орамасыны орамасында индукцияланан ЭК – іні серетуші мні Å=Åm/ 2 те екенін ескере отырып, мына тедеумен рнектеледі:

 

 

Синхронды генератор статорыны бір шарысы шін фазалы ораманы орам саны wê онда индукцияланатын ЭК мндеріні осындысы былай аныталады:

 

(

 

3.3-сурет. Синхронды мшинені статор орамасыны р=1 жне q=3 кезіндегі сызба крінісі.

 

 

Іс жзінде статор фазасыны орамалары бірнеше шарыдан трады, оларды жатары статорды ішкі беттерінде здеріні аумаындаы ойытарда, біралыпты таралып орналасады (3.3-сурет). Онда индукцияланатын ЭКтер фаза бойынша, бір – біріне араанда, а, брышына ыысады да, мынаан тееледі:

 

 

мндаы tñ – ойыты бліну (крші ойытар арасыны ашытыы) (3.3-сурет); – ойыты ЭК – ті векторлы диаграммасындаы крші шарылар жатарындаы ЭК – ті векторлар арасындаы, электрлік градуспен алынан ыысу брышы (3.4а-сурет); р – синхронды генераторды роторыны жп полюстер саны; Znñ – синхронды генератор статорыны ойытар саны; – синхронды генератор статорыны полюстік блінуі:

 

 

мндаы Dñ – статорды ішкі диамметрі.

Мндай ораманы фазалы ЭК шамасы ойыты ЭК – і векторлы диаграммасындаы векторлар жиынтыы ретінде аныталады, ол 3.4а – суретте крсетілген.

Ойыты ЭК жлдызшасы жне синхронды генераторды статор орамдарыны фазалы ЭК – ні жинаталан мндеріні векторлы диаграммасы орамаларды орналасуына жне арама – арсы баытта индукцияланан аттас шары жаындаы ЭК-не байланысты 3.3 – суретке сйкес трызылан, 3.4в – суретте келтірілген векторлы диаграммадан крінгеніндей ойыты ЭК – ті геометриялы осындысымен аныталан фазалы ораманы ЭК-і; ойыты ЭКті арифметикалы осындысымен аныталан сондай ЭК – тен, демек шарыны (3.3) бір орамдаы ЭК – ті олардаы орамаа кбейтіндісінен (3.4) аз болады.

3.4-сурет. 3.3-суретте крсетілген орамасы бар синхронды генераторды фазалы ЭК туызуыны векторлы диаграммасы.

 

Фазалы ЭК шамасыны азаюы (3.4) тедеуіне ораманы таралу коэффициентін Кр енгізу арылы ескеріледі (2.3.3 тармашасы). детте статор орамалары толы емес ысартылан ó< адаммен орындалады, ол да шарыда индукцияланан ЭК-ті азаюына келеді (3.5б, в – сурет), ол (3.4) тедеуіне ысар коэффициентін Кк енгізумен ескеріледі (2.3.3). Онда ісжзінде синхронды генератор статорыны орамасында индукцияланып бірінен кейін бірі орналасып жаланан орамдардан w тратын ЭК – ті сер етуші мні, былай аныталады:

 

 

мндаы Ê0=ÊðÊó индукцияланан ЭК – ті шамасын азайтанмен, оны синусойдалы болу шарттарын амтамасыз ететін орамалы коэффициент (2.3.2). Орамалы коэффициент сан жаынан синхронды генератор статоры орамасында индукцияланатын ЭКті геометриялы осындысыны (3.5г-сурет), оны арифметикалы осындысыны (3.5в) шамасыны атынасына те.

3.5-сурет. Синхронды генератор статоры орамасыны орамында индукцияланан ЭК-і (а) толы (b, c) жне ысаран (b, d) адамда.

 

Егер айналым n тратылыы есебінен зіні тратылыын сатайтын ЭК – ні жиілігіні тедеудегі орнына f=pn/60 мнін ойса, онда, статор орамасында индукцияланатын ЭК Е тек асинхронды генератор роторындаы магнит аыныны шамасына ана туелді болады:

 

Å=ÊÔ

 

мндаы

 

Ê=4,44ðnKw/60

 

(3.8) бен (3.9) – рнектерден крінгендей, индукцияланан ЭК роторды магниттік полюстері трызан ораманы орамдарыны санына w1 магнит аыныны млшеріне Ф жне оны згеру жылдамдыына, демек синхронды озалтыш роторыны айналу жылдамдыына туелді. Статор орамасы орамыны саны ротор айналымы жылдамдыыны конструкциялы элементі индукцияланан ЭК жиілігіні мемлекеттік стандартты мндерін демеуші шартты ретінде, айнымайтын параметр саналады. Демек, индукцияланан ЭК тек ана ротор полюстеріндегі туындаан оздыру орамасы бойымен тетіні магнит аынына туелді (3.8).