AC mashinalari: qurilma, ishlash printsipi, qo'llanilishi

2024 Muallif: Howard Calhoun | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2023-12-17 10:44

Elektr mashinalari ishlaydigan mexanizmlar va ishlab chiqarish stansiyalarida energiyani aylantirishning muhim funktsiyasini bajaradi. Bunday qurilmalar turli sohalarda o'z o'rnini topib, ijro etuvchi organlarni etarli energiya salohiyati bilan ta'minlaydi. Bu turdagi eng mashhur tizimlardan biri oʻzgaruvchan tok mashinalari (ACMs) boʻlib, ular oʻz sinfida bir nechta navlari va farqlariga ega.

MAT haqida umumiy ma'lumot

MPT yoki elektromexanik konvertorlar segmentini shartli ravishda bir fazali va uch fazali tizimlarga bo'lish mumkin. Bundan tashqari, asosiy darajada asinxron, sinxron va kollektor qurilmalari ajralib turadi, shu bilan birga ishlashning umumiy printsipi va dizayn dizayni juda ko'p umumiylikka ega. AC mashinalarining bu tasnifi shartli, chunki zamonaviy elektromexanik konversiya stantsiyalari har bir qurilmalar guruhidan ish oqimlarini qisman o'z ichiga oladi.

Qoida tariqasida, MPT stator va rotorga asoslangan bo'lib, ular orasida havo bo'shlig'i mavjud. Shunga qaramay, mashinaning turidan qat'i nazar, ish aylanishi magnit maydonning aylanishiga asoslanadi. Ammo sinxron o'rnatishda rotorning harakati kuch maydonining yo'nalishiga mos keladigan bo'lsa, asenkron mashinada rotor boshqa yo'nalishda va turli chastotalarda harakatlanishi mumkin. Bu farq mashinalardan foydalanish xususiyatlarini ham belgilaydi. Shunday qilib, agar sinxron ham generator, ham elektromexanik vosita sifatida ishlay olsa, asinxronlar asosan dvigatel sifatida ishlatiladi.

Fazalar soniga kelsak, bir fazali va ko'p fazali tizimlar ajralib turadi. Bundan tashqari, amaliy foydalanish nuqtai nazaridan, ikkinchi toifadagi vakillar e'tiborga loyiqdir. Bular ko'pincha uch fazali AC mashinalari bo'lib, ularda magnit maydon faqat energiya tashuvchisi vazifasini bajaradi. Boshqa tomondan, bir fazali qurilmalar, operatsion amaliy emasligi va katta o'lchamlari tufayli, asta-sekin qo'llash amaliyotidan yo'qolib bormoqda, garchi ba'zi hududlarda ularni tanlashda hal qiluvchi omil past narx hisoblanadi.

To'g'ridan-to'g'ri ishlaydigan mashinalardan farqlari

Asosiy strukturaviy farq oʻrash joyida yotadi. AC tizimlarida u statorni, doimiy to'lqinli mashinalarda esa rotorni qoplaydi. Ikkala guruhda ham elektr motorlari oqim qo'zg'alish turida farqlanadi - aralash, parallel va ketma-ket. Bugungi kunda AC va DC mashinalari sanoat, qishloq xo'jaligi va maishiy sektorda qo'llaniladi, lekin birinchivariant ishlash jihatidan yanada jozibador. Alternatorlar va AC motorlar yaxshilangan dizayn, ishonchlilik va yuqori energiya samaradorligidan foyda oladi.

To'g'ridan-to'g'ri oqim qurilmalaridan foydalanish ish parametrlarini tartibga solishning aniqligi talablari birinchi o'ringa chiqadigan joylarda keng tarqalgan. Bu transport tortish mexanizmlari, dastgohlar va murakkab o'lchash asboblari bo'lishi mumkin. Ishlash nuqtai nazaridan DC va AC mashinalari yuqori samaradorlikka ega, ammo muayyan dastur sharoitlariga texnik va strukturaviy moslashtirishning turli imkoniyatlariga ega. Doimiy to'g'ridan-to'g'ri ishlash tezlikni boshqarish uchun ko'proq imkoniyatlar beradi, bu servo va step motorlarga xizmat ko'rsatishda muhim ahamiyatga ega.

Asinxron MPT qurilma

Rotor va stator ko'rinishidagi ushbu qurilmaning texnik asosi uchun yig'ilishdan oldin har ikki tomondan izolyatsion yog'-rosin qatlami bilan qoplangan po'lat po'latdan foydalaniladi. Kam quvvatli mashinalarda yadro qo'shimcha qoplamasiz elektr po'latdan tayyorlanishi mumkin, chunki bu holda metall yuzasida tabiiy oksid qatlami izolyator vazifasini bajaradi. Stator korpusga, rotor esa milga o'rnatiladi. Asenkron yuqori quvvatli AC mashinalarida rotor yadrosi milga o'rnatilgan gilza bilan korpusning chetiga ham o'rnatilishi mumkin. Milning o'zi rulman qalqonlarida aylanishi kerak, ular ham korpus tagiga o'rnatiladi.

Rotorning tashqi yuzalarida va statorning ichki yuzalarida dastlab oʻrash oʻtkazgichlarini joylashtirish uchun oluklar oʻrnatilgan. AC mashinalarining statorida o'rash ko'pincha uch fazali bo'lib, tegishli 380 V tarmoqqa ulanadi. U birlamchi deb ham ataladi. Rotorni o'rash xuddi shunday amalga oshiriladi, uning uchlari odatda yulduz konfiguratsiyasida ulanishni tashkil qiladi. Slip-halqalar ham taqdim etiladi, ular orqali sozlash uchun reostat yoki uch fazali ishga tushirish elementi qo'shimcha ravishda ulanishi mumkin.

Bundan tashqari, qurilmaning ishlashi paytida shovqin, tebranish va issiqlikni kamaytiradigan damper zonasi vazifasini bajaradigan havo bo'shlig'ining parametrlariga e'tibor qaratish lozim. Mashina qanchalik katta bo'lsa, bo'shliq qanchalik katta bo'lishi kerak. Uning qiymati birdan bir necha millimetrgacha o'zgarishi mumkin. Agar havo zonasi uchun etarli joy qoldirish tizimli ravishda imkonsiz bo'lsa, u holda qurilma uchun qo'shimcha sovutish tizimi taqdim etiladi.

Asinxron MPTning ishlash printsipi

Bu holda uch fazali o'rash uch fazali kuchlanishli nosimmetrik tarmoqqa ulanadi, buning natijasida havo bo'shlig'ida magnit maydon hosil bo'ladi. Armatura o'rashiga kelsak, aylanadigan magnit qutblar tizimini tashkil etuvchi damping bo'shlig'i uchun maydonning harmonik fazoviy taqsimlanishiga erishish uchun maxsus choralar ko'riladi. O'zgaruvchan tok mashinasining ishlash printsipiga ko'ra, har bir qutbda magnit oqim hosil bo'ladi, u o'rash davrlarini kesib o'tadi va shu bilan elektromotorning paydo bo'lishiga olib keladi.kuch. Dvigatel momentini ta'minlaydigan uch fazali o'rashda uch fazali oqim paydo bo'ladi. Rotor oqimining magnit oqimlari bilan o'zaro ta'siri fonida o'tkazgichlarda elektromagnit kuch hosil bo'ladi.

Agar rotor tashqi kuch ta'sirida harakatga keltirilsa, uning yo'nalishi o'zgaruvchan tok mashinasining magnit maydonining oqimlari yo'nalishiga to'g'ri keladi, u holda rotor rotordan o'tib keta boshlaydi. maydonning aylanish tezligi. Bu stator tezligi nominal sinxron chastotadan oshib ketganda sodir bo'ladi. Shu bilan birga, elektromagnit kuchlarning harakat yo'nalishi o'zgaradi. Shu tarzda, teskari harakatga ega bo'lgan tormoz momenti hosil bo'ladi. Ushbu ishlash printsipi mashinadan tarmoqqa faol quvvat chiqarish rejimida ishlaydigan generator sifatida foydalanish imkonini beradi.

Sinxron MPT dizayni va ishlash printsipi

Statorning dizayni va joylashuvi jihatidan sinxron mashina asinxronga o'xshaydi. O'rash armatura deb ataladi va oldingi holatda bo'lgani kabi bir xil sonli qutblar bilan amalga oshiriladi. Rotor qo'zg'atuvchi o'rash bilan ta'minlangan, uning energiya ta'minoti to'g'ridan-to'g'ri oqim manbaiga ulangan slip halqalar va cho'tkalar bilan ta'minlanadi. Manba - bu bitta milga o'rnatilgan kam quvvatli generator-qo'zg'atuvchidir. Sinxron o'zgaruvchan tok mashinasida o'rash asosiy magnit maydonning generatori sifatida ishlaydi. Dizayn jarayonida dizaynerlar qo'zg'alish maydonining induktiv taqsimlanishi uchun sharoit yaratishga intilishadistator sirtlari sinusoidalga imkon qadar yaqin edi.

Ko'tarilgan yuklarda stator sargisi bir xil chastotali rotor yo'nalishi bo'yicha aylanadigan magnit maydon hosil qiladi. Shunday qilib, bitta aylanish maydoni hosil bo'ladi, unda stator maydoni rotorga ta'sir qiladi. AC mashinalarining ushbu qurilmasi, agar dastlab sinxron o'rashga uch fazali oqim berilsa, ularni elektr motorlari sifatida ishlatishga imkon beradi. Bunday tizimlar rotorning stator maydoniga mos keladigan chastota bilan muvofiqlashtirilgan aylanishi uchun sharoit yaratadi.

Koʻzga tashlanadigan va koʻzga tashlanmaydigan sinxron mashinalar

Koʻzga koʻringan qutbli tizimlarning asosiy farqi konstruksiyada valning maxsus oʻsimtalariga biriktirilgan chiqib turuvchi ustunlarning mavjudligidadir. Odatiy mexanizmlarda mahkamlash T-shaklidagi quyruq mahkamlagichlari yordamida xochning chetiga yoki rulman orqali milga amalga oshiriladi. Kam quvvatli AC mashinalari qurilmasida xuddi shu muammoni murvatli ulanishlar bilan hal qilish mumkin. O'rash materiali sifatida chetiga o'ralgan, maxsus qistirmalari bilan izolyatsiya qilingan mis lenta ishlatiladi. Yivlardagi qutblari bo'lgan quloqlarda, boshlash uchun o'rash novdalari joylashtiriladi. Bunday holda, guruch kabi yuqori qarshilikli material ishlatiladi. Uchlaridagi o'rash konturlari qisqa tutashuv elementlariga payvandlanadi, qisqa tutashuv uchun umumiy halqalarni hosil qiladi. Quvvat potentsiali 10-12 kVt bo'lgan ko'zga tashlanadigan qutbli mashinalar teskari deb ataladigan dizaynda, armatura aylanganda va induktor qutblari harakatsiz qolganda bajarilishi mumkin.holat.

Koʻzga tashlanmaydigan qutbli mashinalarda konstruksiya poʻlat zarbdan yasalgan silindrsimon rotorga asoslangan. Rotorda qo'zg'alish o'rashini hosil qilish uchun oluklar mavjud bo'lib, ularning qutblari yuqori tezlik uchun hisoblab chiqilgan. Biroq, yuqori quvvatli o'zgaruvchan tok bo'lgan elektr mashinalarida bunday o'rashni ishlatish og'ir ish sharoitida rotorning yuqori darajada aşınması tufayli mumkin emas. Shu sababli, hatto o'rta quvvatli qurilmalarda ham, rotorlar uchun xrom-nikel-molibden yoki xrom-nikel po'latlariga asoslangan qattiq zarbdan tayyorlangan yuqori quvvatli komponentlar qo'llaniladi. Chidamlilik bo'yicha texnik talablarga muvofiq, o'zgaruvchan bo'lmagan sinxron mashina rotorining rotorining ishchi qismining maksimal diametri 125 sm elementlardan oshmasligi kerak. Rotorning maksimal uzunligi 8,5 m. Sanoatda qo'llaniladigan o'zgarmas qutbli birliklarga turli turbogeneratorlar kiradi. Ularning yordami bilan, xususan, bug 'turbinalarining ish momentlarini issiqlik elektr stansiyalari bilan bog'laydilar.

Vertikal gidrogeneratorlarning xususiyatlari

Vertikal mil bilan ta'minlangan alohida klassli ko'zga ko'rinadigan qutbli sinxron MPT. Bunday qurilmalar gidravlik turbinalarga ulanadi va aylanish chastotasi bo'yicha xizmat ko'rsatadigan oqimlarning kuchiga qarab tanlanadi. Ushbu turdagi AC mashinalarining aksariyati past tezlikda ishlaydi, lekin ayni paytda ular borko'p sonli qutblar. Vertikal gidrogeneratorning muhim ishchi komponentlari orasida dvigatelning aylanadigan qismlaridan yukni ko'taruvchi rulman va rulmanni ta'kidlash mumkin. Ayniqsa, rulman turbina pichoqlariga ta'sir qiluvchi suv oqimining bosimiga duchor bo'ladi. Bundan tashqari, aylanishni to'xtatish uchun tormoz ta'minlanadi va radial kuchlarni qabul qiluvchi ishchi tuzilmada hidoyat podshipniklari ham mavjud.

Mashinaning yuqori qismida gidrogenerator bilan bir qatorda yordamchi bloklar ham joylashtirilishi mumkin - masalan, generator qo'zg'atuvchisi va regulyator. Aytgancha, ikkinchisi doimiy magnitlar uchun o'rash va qutblarga ega bo'lgan mustaqil AC mashinasi. Ushbu sozlama avtomatik boshqaruv funksiyasi uchun motorga quvvat beradi. Katta vertikal gidrogeneratorlarda qo'zg'atuvchi sinxron generator bilan almashtirilishi mumkin, bu qo'zg'atuvchi bloklar va simob rektifikatorlari bilan birgalikda asosiy gidrogeneratorning ish jarayoniga xizmat qiluvchi quvvat qurilmalarini quvvat bilan ta'minlaydi. Vertikal valli mashina konfiguratsiyasi og'ir yukli gidravlik nasoslar uchun haydovchi mexanizm sifatida ham ishlatiladi.

Kollektor MPT

MPTni loyihalashda kollektor blokining mavjudligi ko'pincha rotor va stator sariqlarida turli chastotali davrlarning elektr ulanishida aylanish tezligini aylantirish funktsiyasini bajarish zarurati bilan belgilanadi. Ushbu yechim qurilmani qo'shimcha jihozlar bilan jihozlash imkonini beradioperatsion xususiyatlar, shu jumladan operatsion parametrlarni avtomatik tartibga solish. Uch fazali tarmoqlarga ulangan AC kollektor mashinalari ikki qutbli bo'linmaning har bir segmentida uchta cho'tka barmog'ini oladi. Cho'tkalar o'tish moslamalari bilan parallel sxemada bir-biriga ulanadi. Shu ma'noda, kollektor MPTs DC motorlariga o'xshaydi, lekin ulardan ustunlarda ishlatiladigan cho'tkalar soni bilan farqlanadi. Bundan tashqari, ushbu tizimdagi stator bir nechta qo'shimcha sariqlarga ega bo'lishi mumkin.

Uch fazali cho'tkalari bo'lgan kollektordan foydalanganda yopiq armatura o'rash uch fazali kompleksli o'rash bo'ladi. Armatura aylanishi paytida o'rashning har bir fazasi o'zgarmagan holatda saqlanadi, ammo bo'limlar navbat bilan bir fazadan ikkinchisiga o'tadi. Agar AC kommutator mashinasida bir-biriga nisbatan 60 ° siljishli olti fazali cho'tkalar to'plami ishlatilsa, u holda ko'pburchak ulanishi bilan olti fazali o'rash hosil bo'ladi. Kollektor guruhi bo'lgan ko'p fazali mashinaning cho'tkalarida oqim chastotasi magnit oqimning sobit cho'tkalarga nisbatan aylanishi bilan aniqlanadi. Rotorning aylanish yo'nalishi qarama-qarshi yoki mos kelishi mumkin.

MATdan foydalanish

Bugungi kunda MPTlar u yoki bu shaklda mexanik yoki elektr energiyasini ishlab chiqarish zarur bo'lgan hamma joyda qo'llaniladi. Katta ishlab chiqarish birliklari muhandislik tizimlari, elektr stantsiyalari va yuk ko'tarish va transport agregatlariga xizmat ko'rsatishda, kam quvvatli qurilmalar esa oddiy uy xo'jaligida qo'llaniladi.fanatlardan nasoslarga qadar uskunalar. Ammo ikkala holatda ham AC mashinalarining maqsadi energiya salohiyatini etarli hajmda rivojlantirishga qisqartiriladi. Yana bir narsa shundaki, strukturaviy farqlar, stator va rotorning ichki konfiguratsiyasini amalga oshirish, shuningdek, boshqaruv infratuzilmasi asosiy ahamiyatga ega.

Umumiy MPT qurilmasi uzoq vaqt davomida bir xil funktsional komponentlar to'plamini saqlab qolsa-da, bunday tizimlarning ishlashiga bo'lgan ortib borayotgan talablar ishlab chiquvchilarni qo'shimcha boshqaruv va boshqarish vositalarini joriy etishga majbur qiladi. Texnologik rivojlanishning hozirgi bosqichida, ayniqsa sanoat tarmog'ida AC mashinalarini qo'llash sharoitida bunday dvigatellar va generatorlarning ishlashini ish parametrlarini tartibga solish uchun yuqori aniqlikdagi vositalarsiz tasavvur qilish qiyin. Buning uchun turli xil nazorat usullari qo'llaniladi - impuls, chastota, reostat va boshqalar. Tartibga solish infratuzilmasiga avtomatlashtirishni joriy etish ham zamonaviy MPT faoliyatining o‘ziga xos xususiyati hisoblanadi. Boshqaruv elektronikasi bir tomondan elektr stansiyasiga, ikkinchi tomondan esa dastur boshqaruvchilariga ulangan bo‘lib, ular berilgan algoritmga ko‘ra mexanizmning muayyan parametrlarini o‘rnatish uchun buyruqlar beradi.

Xulosa

Elektr generatorlari va elektr motorlari bugungi sanoatda ajralmas quvvat komponentidir. Funktsiyasiga ko'ra, dastgohlar, transport, aloqa qurilmalari va elektr ta'minotini talab qiladigan boshqa elektr birliklari va qurilmalari ishlaydi. DaBunday holda, o'zgaruvchan tok va doimiy elektr mashinalarining turlari va kichik turlarining juda ko'p to'plami mavjud bo'lib, ularning xususiyatlari va xususiyatlari oxir-oqibat ularning ishlashi uchun joyni aniqlaydi. MPT ning texnik va ekspluatatsion xususiyatlari oddiyroq konstruktiv qurilma va nisbatan past texnik talablarni o'z ichiga oladi. Boshqa tomondan, shahar mashinalari murakkab kritik energiya tizimlarida elektr ta'minoti muammolarini hal qilish uchun yanada jozibali echim bo'lib chiqadi. Energetik sanoat uskunalarining mahalliy ishlab chiqarish segmenti ikkala turdagi elektr mashinalarini loyihalash va ishlab chiqarishda katta tajribaga ega. Yirik korxonalar strukturaviy va ekspluatatsion xususiyatlarga ega bo'lgan individual echimlarni ishlab chiqishga tobora ko'proq e'tibor qaratmoqda. Standart dizaynlardan chetga chiqish ko'pincha sovutish tizimlari, haddan tashqari issiqlik va tarmoq tebranishlaridan himoya uskunalar, qo'shimcha va zaxira quvvat kabi yordamchi funktsional birliklar va uskunalarni ulash zarurati bilan bog'liq. Bundan tashqari, tashqi ish muhiti elektr mashinalarining ayrim konstruktiv xususiyatlariga sezilarli ta'sir ko'rsatadi, bu uskunalarni loyihalash va yaratish bosqichlarida ham hisobga olinadi.