Тұрақты ток машинасының құрылысы мен жұмыс жасау принципі

Дә рістік сабақ конспектілері

Дә рістің тақ ырыбы: Автоматиканың электромашиналы қ ұ рылғ ылары туралы жалпы мағ ұ лыматтар. Тұ рақ ты ток машиналары. Якорь реакциясы.

Автоматиканың электромашиналы қ ұ рылғ ылары туралы жалпы мағ ұ лыматтар

Электромашиналы қ ұ рылғ ылар автоматиканың негізгі элементтері болып табылады. Олар электр энергиясының кө зі генераторлар немесе ә ртү рлі жұ мыс механизмдерін қ озғ алысқ а келтіретін қ озғ алтқ ыштар ретінде қ олданылады.

Механикалық энергияны электрлікке тү рлендіретін қ ұ рылғ ы генератор деп аталады, ал электрлік энергияны механикалық қ а тү рлендіргіштер қ озғ алтқ ыш болып табылады.

Электр машиналары сондай-ақ ток тү рін, жиілігін немесе фазалар санын тү рлендіргіш ретінде қ олданылуы мү мкін бұ л жағ дайларда тү рлендіргіш электромашиналы деп аталады.

Электрмашиналы тү рлендіргіштер қ атарына трансформаторларды да жатқ ызуғ а болады. Трансформатор дегеніміз айнымалы ток кернеуін жиілігін ө згертпей бір мә ннен екінші мә нге ө згертетін статикалық электромагнитті тү рлендіргіш. Жалпы алғ анда олар машина болып табылмаса да (қ озғ алатын бө лігі жоқ), олардағ ы процесстер электрмашиналарындағ ы секілді болғ андық тан оларды электрмашиналары теориясымен бірге қ арастыру қ алыптасқ ан.

Ө ндіретін немесе пйдаланатын ток тү ріне байланысты электр машиналары екі топқ а айнымалы жә не тұ рақ ты ток машиналары болып бө лінеді.

Ө з кезегінде айнымалы ток машиналары жұ мыс жасау принципіне байланысты екіге асинхронды жә не синхронды болып екіге бө лінеді, ал қ олданылатын айнымалы ток жү йесіне байланысты бірфазалы жә не ү шфазалы болып

Тұ рақ ты ток машинасының қ ұ рылысы мен жұ мыс жасау принципі

Тұ рақ ты ток -генераторлары мен қ озғ алтқ ыштары – қ азіргі кезде де кең інен қ олданылады. Олар негізгі екі бө лік қ озғ алмайтын полюстер мен айналатын якорьдан қ ұ ралады 1- суретте тө рт полюсті машинаның қ имасы жә не оның негізгі бө ліктерінің атаулары келтірілген. Машинаның қ озғ алмайтын бө лігі индуктор ойық шаларына сә йкесінше қ оздырғ ыш жә не тең гергіш орамдар орналасатын негізгі жә не қ осымша порлюстерден жә не олар бекітілген станинадан қ ұ ралады. Индуктродың негізгі қ ызметі машинада негізгі магнит ағ ынын туғ ызу. Қ осымша полюстер негізгі полюстер арасына орналасады жә не қ уаты 1000 Вт жоғ ары машиналарда қ арастырылады, олардың негізгі қ ызметі коммутацияны жақ сарту.

1.1-Сурет- Тұ рақ ты ток машинасының негізгі бө ліктері

Машинаның қ озғ алатын бө лігі якорь мен коллектордан қ ұ ралады. Якорь қ озғ алысқ а келгенн кезде ол магниттенетін болғ андық тан қ ұ йынды ток пен гистерезис шығ ындарын азайту мақ сатымен қ алың дығ ы 0, 35-05 мм электротехникалық болат табақ шалардан жиналады (1.2, б - сурет). Якорь ойық шаларында коллектор пластиналарына бір ұ штары жалғ анғ ан орамдар орналасады.

Коллектор цилиндр пішінінде жиналғ ан бір-бірінен оқ шауланғ ан мыс пластиналардан қ ұ ралады (1.2, а - сурет).

Коллекторғ а якорь орамдарын сыртқ ы тізбекпен байланыстырып тұ ратын щеткалар жанасып тұ рады.

1.2 – Сурет-Тұ рақ ты ток машинасының коллекторы (а) мен якорь табақ шасы (б)

Тұ раты ток машинасының қ ұ рылысының кескіні 13-суретте кө рсетілген.

1.3 – Сурет-Тұ рақ ты ток машинасының қ ұ рылысы

ТТМ екі жолмен электромагниттік немесе магниттік жолмен қ оздырылуы мү мкін. Электромагниттік жолмен қ оздырылатын машиналарда негізгі магнит ағ ыны қ оздырғ ыш орамдарғ а берілетін тұ рақ ты ток ә серінен пайда болса, магниттік жолмен қ оздыру кезінде негізгі магнит ағ ыны тұ рақ ты магниттер арқ ылы пайда болады.

Қ оздырылу ә дiсiне байланысты электормагниттік жолмен қ оздырылатын ТТМ байланыссыз жә не ө здiгiнен қ оздырылатын машиналар болып екiге бө лiнедi.

Бiрiншi жағ дайда қ оздырғ ыш орамдарғ а бө лек тұ рақ ты ток кө зінен қ оздырғ ыш ток берілсе, екінші жағ дайда қ оздырғ ыш орам сол машинаның якорь тізбегінен қ оректенедi.

Қ оздырғ ыш орамдардың якорь орамдарымен байланысу жолына байланысты ө здігінен қ оздырылатын машиналар параллель, тізбектей жә не аралас қ оздырылатын болып бө лінеді.

Генераторлық режим кезінде электромагнитті жолмен қ оздырылатын тұ рақ ты ток машинасының якорын бірінші ретті қ озғ алтқ ыш арқ ылы n - жылдамдық пен айналдыратын болсақ, машинаның негізгі полюстерінің қ алдық магнит ағ ыны ә серінен якорь орамдарына электр қ озғ ағ ыш кү ші еніп, якорь орамдарымен ток ө теді, ал қ оздырғ ыш орамдар якорь орамдарымен электрлік жолмен байланысып тұ рғ андық тан олардың бойында да ток пайда болады да негізгі полюстердің магнит ағ ынының шамасы кү шейеді сә йкесінше якорь орамдарына енгізілген ЭҚ К шамасы жоғ арылайды. Егер якорь орамдарына жү ктеме (электр қ абылдағ ышы) жалғ анғ ан болса, онда якорь орамдарына енгізілген ЭҚ К ә серінен жү ктемеге тұ рақ ты ток беріледі. Негізінде якорь орамдарындағ ы ток айнымалы болып табылады, бірақ жү ктемеге берілетін ток коллекторлы пластиналар кө мегімен тү зетіліп беріледі.

Якорь орамдарындағ ы ЭҚ К шамасы:

, (1.1)

мұ ндағ ы: C_E – осы машина ү шін тұ рақ ты коэффициент; Ф – қ оздыру тогы ә серінен пайда болғ ан магнит ағ ыны; якордың айналу жиілігі (айн/мин).

Егер машинаның якорын тұ рақ ты магнит немесе электромагнит арқ ылы пайда болатын тұ рақ ты ток магнит ө рісінде ω -жиілікпен айналатын бір немесе бірнеше w - тармақ тарданқ ұ ралатын рама тә різдес деп ойласақ, онда электромагнитті индукция заң ына сә йкес магнит ағ ынының тоғ ысуы ө згерген кезде орамдарда электр қ озғ ағ аш кү ші (ЭҚ К) пайда болады:

, (1.2)

мұ ндағ ы Ψ - ағ ындар тоғ ысуы, w - тармақ саны, B - магнит индукциясы, S - магнит ағ ынының орамдармен ә серлесіп ө тетін ауданның кө лденең қ имасы.

ЭҚ К бағ ыты оң қ ол ережесі бойынша анық талады. Тұ рақ ты ток машиналарында индуцйия тұ рақ ты, ал якорь айналмалы қ озғ алыста болғ андық тан якорь орамдарының қ оздыру магнит ө рісімен байланысу ауданы ө згермелі болып табылады. Сыртқ ы тізбектен тұ рақ ты ток ө туі ү шін машинаның білігіне орналасатын электромеханикалық тү зеткіш – коллектор қ арастырылғ ан.

Тұ рақ ты ток машинасының магнит ө рісі екі қ ұ раушыдан – тұ рақ ты магнит арқ ылы немесе электромагнитік жолмен пайда болатын қ оздыру ө рісінен жә не якорь орамдарынан ө тетін ток арқ ылы пайда болатын якорь ө рістерінен қ ұ ралады.

Қ оздыру ө рісі статорғ а қ арағ анда қ озғ алыссыз болады, ал якорь ө рісі якорь орамдары синхронды коммутацияланатын болғ андық тан ротор қ андай жиілікпен айналатын болса, ол да сондай ω – жиілікпен бірақ қ арама-қ арсы бағ ытта айналады, сондық тан якорь ө рісі де статорғ а қ арағ анда қ озғ алыссыз кү йде болады.

Магнит индукциясы қ оздыру магнит ағ ыны арқ ылы тө мендегіше ө рнектеледі:

мұ ндағ ы S - полюс ұ штарының ауданы:

,

p - машинаның полюстер жұ бы саны.

Егер тұ рақ ты ток машинасында – якорь орамдарының саны, ал – параллель тармақ тар жұ бының саны болса, онда бұ л ө рнектерді (1.1) формулағ а қ ойып тө мендегі қ рнекті аламыз:

(1.3)

мұ ндағ ы – тұ рақ ты коэффициент, машинаның қ ұ рылысына байланысты анық талады.

Сонымен тұ рақ ты ток машинасының ЭҚ К оның қ ұ рылымдық параметрлеріне, қ оздыру ағ ынына жә не айналу жиілігіне байланысты.