AC maşınları: cihaz, iş prinsipi, tətbiqi

2024 Müəllif: Howard Calhoun | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2023-12-17 10:18

Elektrik maşınları işləyən mexanizmlərdə və istehsal stansiyalarında enerjinin çevrilməsi kimi mühüm funksiyanı yerinə yetirir. Belə qurğular müxtəlif sahələrdə öz yerini taparaq, icra strukturlarını kifayət qədər enerji potensialı ilə təmin edir. Bu tip ən məşhur sistemlərdən biri öz sinfində bir neçə çeşidə və fərqə malik olan AC maşınlarıdır (ACM).

MAT haqqında ümumi məlumat

MPT və ya elektromexaniki çeviricilərin seqmentini şərti olaraq bir fazalı və üç fazalı sistemlərə bölmək olar. Həmçinin, əsas səviyyədə asinxron, sinxron və kollektor qurğuları fərqləndirilir, ümumi iş prinsipi və dizayn dizaynında çoxlu ümumi cəhətlər var. AC maşınlarının bu təsnifatı şərtidir, çünki müasir elektromexaniki çevirmə stansiyaları hər bir cihaz qrupundan iş axınlarını qismən əhatə edir.

Bir qayda olaraq, MPT stator və rotora əsaslanır, onların arasında hava boşluğu təmin edilir. Yenə də maşının növündən asılı olmayaraq, iş dövrü maqnit sahəsinin fırlanmasına əsaslanır. Ancaq sinxron bir quraşdırmada rotorun hərəkəti güc sahəsinin istiqamətinə uyğun gəlirsə, asinxron bir maşında rotor fərqli istiqamətdə və müxtəlif tezliklərdə hərəkət edə bilər. Bu fərq həm də maşınların istifadə xüsusiyyətlərini müəyyən edir. Beləliklə, sinxron həm generator, həm də elektromexaniki mühərrik kimi çıxış edə bilirsə, asinxronlar əsasən mühərrik kimi istifadə olunur.

Fazaların sayına gəlincə, tək fazalı və çoxfazalı sistemlər fərqləndirilir. Üstəlik, praktik istifadə baxımından ikinci kateqoriyanın nümayəndələri diqqətə layiqdirlər. Bunlar əsasən üç fazalı AC maşınlarıdır, burada maqnit sahəsi sadəcə enerji daşıyıcısı funksiyasını yerinə yetirir. Digər tərəfdən, birfazalı qurğular, əməliyyatın qeyri-mümkünlüyünə və böyük ölçülərə görə, tədricən tətbiq praktikasından yoxa çıxır, baxmayaraq ki, bəzi sahələrdə onların seçimində həlledici amil aşağı qiymətdir.

DC maşınlarından fərqlər

Əsas struktur fərq sarımın yerindədir. AC sistemlərində statoru, DC maşınlarında isə rotoru əhatə edir. Hər iki qrupda elektrik mühərrikləri cari həyəcanlandırma növü ilə fərqlənir - qarışıq, paralel və ardıcıl. Bu gün AC və DC maşınları sənaye, kənd təsərrüfatı və daxili sektorda istifadə olunur, lakin birincisidirseçim performans baxımından daha cəlbedicidir. Alternatorlar və AC mühərrikləri təkmilləşdirilmiş dizayn, etibarlılıq və yüksək enerji səmərəliliyindən faydalanır.

Sabit cərəyan cihazlarından istifadə əməliyyat parametrlərinin tənzimlənməsinin düzgünlüyünə dair tələblərin ön plana çıxdığı ərazilərdə geniş yayılmışdır. Bunlar nəqliyyat dartma mexanizmləri, dəzgahlar və mürəkkəb ölçü alətləri ola bilər. Performans baxımından DC və AC maşınları yüksək səmərəliliyə malikdir, lakin xüsusi tətbiq şərtlərinə texniki və struktur tənzimlənməsinin müxtəlif imkanlarına malikdir. DC əməliyyatı sürətə nəzarət üçün daha çox seçim verir, bu, servo və pilləli mühərriklərə xidmət zamanı vacibdir.

Asinxron MPT cihazı

Rotor və stator formasında olan bu cihazın texniki əsasları üçün montajdan əvvəl hər iki tərəfdən izolyasiya edən yağ-kafel təbəqəsi ilə örtülmüş təbəqə poladdan istifadə olunur. Aşağı güclü maşınlarda nüvə əlavə örtük olmadan elektrik poladdan hazırlana bilər, çünki bu halda metal səthindəki təbii oksid təbəqəsi izolyator kimi çıxış edir. Stator korpusda, rotor isə şafta sabitlənmişdir. Asinxron yüksək güclü alternativ cərəyan maşınlarında rotorun özəyi də şafta quraşdırılmış qolu ilə korpusun halqasına quraşdırıla bilər. Şaft özü də korpusun altına bərkidilmiş dayaq qalxanları üzərində dönməlidir.

Rotorun xarici səthləri və statorun daxili səthləri əvvəlcə sarım keçiricilərini yerləşdirmək üçün yivlərlə təmin edilir. AC maşınlarının statorunda sarğı çox vaxt üç fazalıdır və müvafiq 380 V şəbəkəyə qoşulur. Ona həm də birincil deyilir. Rotorun sarılması oxşar şəkildə həyata keçirilir, ucları adətən ulduz konfiqurasiyasında bir əlaqə təşkil edir. Tənzimləmə üçün reostat və ya üç fazalı başlanğıc elementi əlavə olaraq birləşdirə bilən sürüşmə halqaları da verilir.

Cihazın işləməsi zamanı səs-küyü, vibrasiyanı və istiliyi azaldan damper zonası kimi çıxış edən hava boşluğunun parametrlərini də qeyd etmək vacibdir. Maşın nə qədər böyükdürsə, boşluq bir o qədər böyük olmalıdır. Onun dəyəri birdən bir neçə millimetrə qədər dəyişə bilər. Əgər konstruktiv olaraq hava zonası üçün kifayət qədər yer buraxmaq mümkün deyilsə, o zaman qurğu üçün əlavə soyutma sistemi təmin edilir.

Asinxron MPT-nin işləmə prinsipi

Bu vəziyyətdə üç fazalı sarım üç fazalı gərginliyə malik simmetrik şəbəkəyə qoşulur, bunun nəticəsində hava boşluğunda bir maqnit sahəsi yaranır. Armaturun sarımına gəldikdə, fırlanan maqnit dirəkləri sistemini təşkil edən amortizasiya boşluğu üçün sahənin harmonik məkan paylanmasına nail olmaq üçün xüsusi tədbirlər görülür. Alternativ cərəyan maşınının işləmə prinsipinə görə, hər bir qütbdə sarma dövrələrini keçən və bununla da elektromotorun yaranmasına səbəb olan bir maqnit axını meydana gəlir.güc. Üç fazalı sarımda üç fazalı cərəyan induksiya olunur, bu da mühərrikin fırlanma anını təmin edir. Rotor cərəyanının maqnit axını ilə qarşılıqlı təsiri fonunda keçiricilərdə elektromaqnit qüvvəsi əmələ gəlir.

Əgər xarici qüvvənin təsiri altında rotor hərəkətə gətirilərsə, onun istiqaməti AC maşınının maqnit sahəsinin axınının istiqamətinə uyğundursa, o zaman rotor onu ötməyə başlayacaq. sahənin fırlanma sürəti. Bu, stator sürəti nominal sinxron tezlikdən çox olduqda baş verir. Eyni zamanda, elektromaqnit qüvvələrin hərəkət istiqaməti dəyişdiriləcək. Bu şəkildə, əks hərəkətli bir əyləc torku meydana gəlir. Bu iş prinsipi maşından şəbəkəyə aktiv enerji çıxışı rejimində işləyən generator kimi istifadə etməyə imkan verir.

Sinxron MPT-nin dizaynı və iş prinsipi

Dizayn və statorun yeri baxımından sinxron maşın asinxron maşına bənzəyir. Sarma armatur adlanır və əvvəlki vəziyyətdə olduğu kimi eyni sayda dirəklərlə yerinə yetirilir. Rotor, enerji təchizatı sürüşmə üzükləri və birbaşa cərəyan mənbəyinə qoşulmuş fırçalar tərəfindən təmin edilən bir həyəcan sarğı ilə təchiz edilmişdir. Mənbə tək bir şafta quraşdırılmış aşağı güclü generator-həyəcanvericidir. Sinxron AC maşınında sarım əsas maqnit sahəsinin generatoru kimi çıxış edir. Dizayn prosesi zamanı dizaynerlər həyəcan sahəsinin induktiv paylanması üçün şərait yaratmağa çalışırlarstatorun səthlərində sinusoidallara mümkün qədər yaxın idi.

Artan yüklərdə stator sarğı eyni tezlikdə rotor istiqamətində fırlanma ilə maqnit sahəsi yaradır. Beləliklə, stator sahəsinin rotora təsir edəcəyi tək bir fırlanma sahəsi yaranır. AC maşınlarının bu cihazı, ilkin olaraq sinxron sarğıya üç fazalı cərəyan verilirsə, onları elektrik mühərrikləri kimi istifadə etməyə imkan verir. Bu cür sistemlər stator sahəsinə uyğun tezliklə rotorun koordinasiyalı fırlanması üçün şərait yaradır.

Görkəmli və gözə çarpmayan sinxron maşınlar

Görünən dirək sistemləri arasındakı əsas fərq konstruksiyada şaftın xüsusi çıxıntılarına bərkidilmiş çıxıntılı dirəklərin olmasıdır. Tipik mexanizmlərdə fiksasiya T-formalı quyruq bağlayıcılarının köməyi ilə xaçın kənarına və ya şafta kol vasitəsilə həyata keçirilir. Aşağı güclü AC maşınlarının cihazında eyni problem boltlu birləşmələrlə həll edilə bilər. Sarma materialı olaraq, bir kənarına sarılmış, xüsusi contalarla izolyasiya edən zolaq mis istifadə olunur. Yivlərdə dirəkləri olan qapaqlarda, başlanğıc üçün sarım çubuqları yerləşdirilir. Bu vəziyyətdə, mis kimi yüksək müqavimətli bir material istifadə olunur. Uçlardakı sarım konturları qısaqapanma elementlərinə qaynaqlanır, qısa dövrə üçün ümumi üzüklər meydana gətirir. Güc potensialı 10-12 kVt olan qabarıq qütblü maşınlar, armatur fırlananda və endüktörün dirəkləri sabit qaldıqda, ters çevrilmiş dizaynda həyata keçirilə bilər.vəziyyət.

Qeyri-qütblü dirəkli maşınlarda dizayn polad döymədən hazırlanmış silindrik rotora əsaslanır. Rotorda həyəcan sarğısını yaratmaq üçün yivlər var, dirəkləri yüksək sürət üçün hesablanır. Bununla belə, yüksək güclü alternativ cərəyanı olan elektrik maşınlarında belə bir sarımın istifadəsi sərt iş şəraitində rotorun aşınma dərəcəsinin yüksək olması səbəbindən mümkün deyil. Bu səbəbdən, hətta orta güclü qurğularda, rotorlar üçün xrom-nikel-molibden və ya xrom-nikel poladları əsasında bərk döymələrdən hazırlanmış yüksək möhkəmlikli komponentlər istifadə olunur. Möhkəmliyə dair texniki tələblərə uyğun olaraq, çıxıntısız sinxron maşın rotorunun rotorunun işçi hissəsinin maksimal diametri 125 sm elementdən çox ola bilməz. Rotorun maksimum uzunluğu 8,5 m-dir. Sənayedə istifadə olunan qeyri-sabit dirək qurğularına müxtəlif turbogeneratorlar daxildir. Onların köməyi ilə, xüsusən də buxar turbinlərinin işləmə anlarını istilik elektrik stansiyaları ilə əlaqələndirirlər.

Şaquli hidrogeneratorların xüsusiyyətləri

Şaquli şaftla təchiz edilmiş qabarıq qütblü sinxron MPT-lərin ayrıca sinfi. Belə qurğular hidravlik turbinlərə qoşulur və fırlanma tezliyi baxımından xidmət edilən axınların gücünə görə seçilir. Bu tip AC maşınlarının əksəriyyəti aşağı sürətlidir, lakin eyni zamanda varçoxlu sayda dirəklər. Şaquli bir hidrogeneratorun kritik işçi komponentləri arasında mühərrikin fırlanan hissələrindən yükü daşıyan bir dayaq yatağı və dayaq yatağı qeyd edilə bilər. Xüsusilə təkan yatağı da turbin qanadlarına təsir edən su axınının təzyiqinə məruz qalır. Bundan əlavə, fırlanmanı dayandırmaq üçün əyləc təmin edilir və radial qüvvələri qəbul edən iş strukturunda bələdçi rulmanlar da mövcuddur.

Maşının yuxarı hissəsində hidrogeneratorla yanaşı köməkçi aqreqatlar da yerləşdirilə bilər - məsələn, generator həyəcanlandırıcı və tənzimləyici. Yeri gəlmişkən, sonuncu daimi maqnitlər üçün sarğı və dirəkləri olan müstəqil bir AC maşınıdır. Bu parametr avtomatik idarəedici funksiyası üçün motora güc verir. Böyük şaquli hidrogeneratorlarda həyəcanverici sinxron generatorla əvəz edilə bilər ki, bu da həyəcanverici qurğular və civə rektifikatorları ilə birlikdə əsas hidrogeneratorun iş prosesinə xidmət edən güc qurğularını enerji ilə təmin edir. Şaquli şaftlı maşın konfiqurasiyası həm də ağır hidravlik nasoslar üçün sürücü mexanizmi kimi istifadə olunur.

Kollektor MPT

MPT-nin dizaynında kollektor blokunun olması çox vaxt rotor və stator sarımlarında müxtəlif tezlikli sxemlərin elektrik birləşməsində fırlanma sürətinin çevrilməsi funksiyasını yerinə yetirmək ehtiyacı ilə müəyyən edilir. Bu həll cihazı əlavə ilə təchiz etməyə imkan verirəməliyyat xüsusiyyətləri, o cümlədən əməliyyat parametrlərinin avtomatik tənzimlənməsi. Üç fazalı şəbəkələrə qoşulmuş AC kollektor maşınları ikiqat qütb bölməsinin hər bir seqmentində üç fırça barmağı alır. Fırçalar jumpers ilə paralel bir dövrədə bir-birinə bağlıdır. Bu mənada kollektor MPT-lər DC mühərriklərinə bənzəyir, lakin onlardan dirəklərdə istifadə olunan fırçaların sayı ilə fərqlənir. Bundan əlavə, bu sistemdəki statorun bir neçə əlavə sarğı ola bilər.

Üç fazalı fırçaları olan kollektordan istifadə edərkən qapalı armatur sarğı üç fazalı kompleks sarğı olacaq. Armaturun fırlanması zamanı sarımın hər bir fazası dəyişməz mövqeyini saxlayır, lakin bölmələr növbə ilə bir fazadan digərinə keçir. Bir AC kommutator maşınında bir-birinə nisbətən 60 ° sürüşmə ilə altı fazalı fırçalar dəsti istifadə edilərsə, çoxbucaqlı bir əlaqə ilə altı fazalı bir sarım meydana gəlir. Kollektor qrupu olan çox fazalı maşının fırçalarında cari tezlik sabit fırçalara nisbətən maqnit axınının fırlanması ilə müəyyən edilir. Rotorun fırlanma istiqaməti əks və ya uyğun ola bilər.

MAT İstifadəsi

Bu gün MPT-lər bu və ya digər formada mexaniki və ya elektrik enerjisinin istehsalının tələb olunduğu hər yerdə istifadə olunur. Mühəndis sistemlərinin, elektrik stansiyalarının və qaldırıcı-nəqliyyat aqreqatlarının saxlanmasında iri məhsuldar aqreqatlar, adi məişətdə isə aşağı güclü aqreqatlardan istifadə olunur.fanatlardan nasoslara qədər avadanlıq. Ancaq hər iki halda, AC maşınlarının məqsədi kifayət qədər həcmdə enerji potensialının inkişafı üçün azaldılır. Başqa bir şey odur ki, struktur fərqləri, stator və rotorun daxili konfiqurasiyasının həyata keçirilməsi, eləcə də idarəetmə infrastrukturu prinsipial əhəmiyyət kəsb edir.

Ümumi MPT cihazının eyni funksional komponentlər dəstini uzun müddət saxlamasına baxmayaraq, belə sistemlərin işləməsi üçün artan tələblər tərtibatçıları əlavə idarəetmə və idarəetmə vasitələri təqdim etməyə məcbur edir. Texnoloji inkişafın indiki mərhələsində, xüsusən də AC maşınlarının sənaye sektorunda istifadəsi şəraitində belə mühərriklərin və generatorların işini əməliyyat parametrlərini tənzimləyən yüksək dəqiqlikli vasitələr olmadan təsəvvür etmək çətindir. Bunun üçün müxtəlif nəzarət üsullarından istifadə olunur - nəbz, tezlik, reostat və s. Tənzimləyici infrastruktura avtomatlaşdırmanın tətbiqi də müasir MPT əməliyyatının xarakterik xüsusiyyətidir. İdarəetmə elektronikası bir tərəfdən elektrik stansiyasına, digər tərəfdən isə verilmiş alqoritmə uyğun olaraq mexanizmin xüsusi parametrlərini təyin etmək üçün əmrlər verən proqram nəzarətçiləri ilə əlaqələndirilir.

Nəticə

Generatorlar və elektrik mühərrikləri müasir sənayedə əvəzolunmaz güc komponentidir. Funksiyalarına görə dəzgahlar, nəqliyyat, rabitə qurğuları və enerji təchizatı tələb edən digər elektrik aqreqatları və cihazları işləyir. AtBu vəziyyətdə, AC və DC elektrik maşınlarının növləri və alt növlərinin böyük bir sırası var, xüsusiyyətləri və xüsusiyyətləri nəticədə onların işləməsi üçün yeri müəyyənləşdirir. MPT-nin texniki və əməliyyat xüsusiyyətlərinə daha sadə konstruktiv cihaz və nisbətən aşağı texniki xidmət tələbləri daxildir. Digər tərəfdən, DC maşınları mürəkkəb kritik enerji sistemlərində enerji təchizatı problemləri üçün daha cəlbedici bir həlldir. Elektrik sənayesi avadanlıqlarının yerli istehsal seqmenti hər iki növ elektrik maşınlarının dizaynı və istehsalında böyük təcrübəyə malikdir. İri müəssisələr getdikcə struktur və əməliyyat xüsusiyyətlərinə malik fərdi həllərin işlənib hazırlanmasına diqqət yetirirlər. Standart dizaynlardan sapmalar çox vaxt soyutma sistemləri, həddindən artıq istiləşmə və şəbəkə dalğalanmalarından qoruyucu avadanlıqlar, əlavə və ehtiyat güc kimi köməkçi funksional bölmələrin və avadanlıqların birləşdirilməsi ehtiyacı ilə əlaqələndirilir. Bundan əlavə, xarici iş mühiti elektrik maşınlarının bəzi struktur xüsusiyyətlərinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir ki, bu da avadanlığın layihələndirilməsi və yaradılması mərhələlərində nəzərə alınır.