Есептеу-графикалық жұмысты орындауға арналған әдістемелік нұсқау

Коммерциялық емес акционерлік қоғам

АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ

Өнеркәсіп қондырғыларының электржетегі және

автоматтандырылуыкафедрасы

 

 

ЭЛЕКТРМЕХАНИКА ЖӘНЕ ЭЛЕКТР ТЕХНИКАЛЫҚ ЖАБДЫҚТАРЫ

5В071800 – Электр энергетикасы мамандығының

барлық оқу түрлерінің студенттері үшін есептеу – графикалық жұмысты орындауға арналған әдістемелік нұсқау

 

Алматы 2011

ҚҰРАСТЫРУШЫЛАР: М.А. Мустафин, Р.М. Шидерова, С.Б. Алексеев, Н.К. Алмуратова. Электрмеханика және электр техникалық жабдықтары. 5В071800 – Электр энергетикасы мамандығының барлық оқу түрлерінің студенттеріне арналған есептеу – графикалық жұмысы.

– Алматы: АЭжБУ, 2011. - 12 б.

 

Әдістемелік нұсқауда есептеу – графикалық жұмысын орындаудың жалпы жағдайлары, рәсімдеу және орындау реттері келтірілген.

Әдістемелік нұсқау 5В071800 – Электр энергетикасы мамандығының барлық оқу түрлерінің студенттеріне есептеу – графикалық жұмысын орындауға арналған.

Сур.7, кес.7, әдебиеттер – 5 аталу

 

Пікір беруші: техн. ғыл. д-р., проф. К.К. Жумагулов

 

“Алматы энергетика және байланыс университетінің” коммерциялық емес акционерлік қоғамының 2010 ж. баспа жоспары бойынша басылады.

 

 

© “Алматы энергетика және байланыс университетінің” КЕАҚ, 2011 ж.

Электр механикасы

 

Электр механикалық түрлендіргіштер өнеркәсіпте, ауыл шаруашы-лығында, авиацияда, көлікте, әскери істе, тұрмыста және қазіргі заманғы автоматты басқару жүйесінде және синхронды байланыс жүйелерінде өте кең қолданыс тапты. Осыдан байқайтынымыз, электр механикалық теория негіздері білімінің барлық электр техникалық мамандығының студенттері үшін маңыздылығы.

Курстың негізгі бөлімдерін игеруді бастау алдында электрлік машиналар түрлерін және конструкциясын толығымен ұғып алу керек және жұмыс істеу принципін түсіндіре білу керек және де энергияның электрлік және электр механикалық түрлендірілу процесі негізделген электр техниканың негізгі заңдарын қайталау.

Есептеу-графикалық жұмыс үшін тапсырмаларды құрастырғанда, электр механикалық түрлендіргіштердің әр түрлі түрлері үшін жалпы сұрақтарды қарастыру керек. Оларға электрлік машиналардың жұмыс істеу принципі мен құрылысы, қолдану өрісі және айнымалы ток машинасы теориясының жалпы сұрақтары қатысты.

 

Тапсырма

 

Есептеу-графикалық жұмыс екі бөлімнен тұрады:

а) тапсырмаға сәйкес электрлік машинаның жұмыс істеу принципі және қолдану өрісі;

б) ораманың сұлбасы.

 

Нұсқаны таңдау

 

Тапсырма нұсқалары келесі кестелерден 1.1, 1.2 және 1.3, студенттің фамилиясының бірінші әрпі мен сынақ кітапшасының нөмірі бойынша таңдалады.

 

а) тапсырмасының нұсқасы 1.1 кесте бойынша таңдалады

 

1.1 К е с т е

Фамилиясының бірінші әрпі	Нұсқалар
А,Б,В,Г	Трансформаторлар
Д,Е,Ж,З	Тұрақты ток машинасы
И,К,Л,М	Асинхронды машиналар
О,П,Р,С	Турбогенераторлар
Т,У,Ф,Х,Ц,Ч,Ш,Щ,Э,Ю,Я	Гидрогенераторлар

 

б) тапсырмасының нұсқасы 1.2 және 1.3 кестелер бойынша таңдалады

1.2 К е с т е

Шифрының соңғысының алдындағы сан	Нұсқалар
0,2,3,4,5	Екіқабатты орам
6,7,8,9	Бірқабатты орам

 

1.3 К е с т е

Шифрдың соңғы саны	р полюс терінің саны	q фаза және полюске паза саны		Параллель орналасқан бұтақтардың саны а
Бірқабатты орам	Екіқабатты орам
				0,5
				0,6
				0,7
				0,8
				0,9
				1,1
				1,2
				1,3
				0,8
				0,7

 

Есептеу-графикалық жұмысты орындауға арналған әдістемелік нұсқау

 

Айнымалы тоқ машиналарының жұмыс істеу процесстері әр түрлі болғанмен, екі типтегі машиналар үшін жалпы жағдай қатары бар. Сол үшін, асинхронды және синхронды машинаны оқып үйрену бастамай тұрып, келесі сұрақтарды қарастыру керек:

- айналып тұрған магнит өрісінің пайда болу принципі;

- статор орамының құрылғысы;

- статор орамына керекті ЭҚК-ті енгізу;

- статор орамының МҚК анықтау;

- индуктивті кедергіні есептеу;

- қыздыру және суыту.

ЭҚК мен МҚК жасау орам құрылғысымен тығыз байланыста, сондықтан бұл сұрақтар бірге қарастырылады. Сонымен қатар, бұл бөлімде: пазалық ЭҚК жұлдызша тұрғызылуы; бірқабатты, екіқабатты орамдардың орындалу принципі және оларға ЭҚК енгізілуі; қадамның қысқартылуының және ЭҚК өлмешіне паза бойынша орамдардың таралуы оқытылуы керек. Орам құрылысынан МҚК қисығының формасы тәуелді. Әдетте, бұл қисықтың мүмкіндік бойынша синусоидаға жақын болуына жол береді. Сонымен қатар, статор орамындағы катушкада индуктивтендірілген ЭҚК синусоидалы түрге жақын болады, яғни, қисықтағы жоғары гармоникалар аз. Және де, негізгі және жоғары гармоникалы ЭҚК өрнегінің шығу жолын білу керек.

Студенттің есептеу-графикалық жұмысты орындауға дайындық кезіндегі теориялық материалды үйрену деңгейі, келесі сұрақтарға толығымен жауап алынғанда белгілі болады:

- орамның қысқару және таралу коэффициенті дегеніміз не?

- екіқабатты орамның артықшылығы неде?

- қандай жағдайларда таралу, қысқару және паза скостары бірге тең болады?

- пазаның ашылуы ауа саңылауына қалай әсер етеді?

- орамның ЭҚК жиілігі және қисықтың формасы, өлшемі неден тәуелді?

- орамның МҚК айналу жылдамдығы тор жиілігі мен полюстер санынан қалай тәуелді?

- айналып тұрған магнит өрісі қалай пайда болады?

- электр машиналарының қандай ауа ауыстыру жүйелері бар?

Дебиеттер тізімі

 

1. Копылов И.П. Электрические машины: Учебник для вузов. – 3-е изд. испр. – М.: Высшая школа, 2002. – 608 с.

2. Вольдек А.И. Электрические машины переменного тока. Учебник для вузов. -СПб.: Питер, 2007. – 352 с.

3. Вольдек А.И. Введение в электромеханику. МПТ и трансформаторы. Учебник.:– СПб.: Питер, 2007. – 320 с.

4. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины. - М.: Энергия, 1980.- 986 с.

5. Копылов И.П. Электрические машины. – М.: Высшая школа, Логос, 2000. – 607 с.

6. Вольдек А.И. Электрические машины. - Л.: Энергия, 1978.- 832 с.

7. Копылов И.П. Проектирование электрических машин. М.: Высшая школа, 2002.

9. Абрамов А.И., Иванов-Смоленский А.В. Проектирование гидрогенераторов и синхронных компенсаторов. Учебник для вузов. – М.: Высшая школа. 1978. – 312 с.

10. Абрамов А.И. и др. Проектирование турбогенераторов. Учебное пособие для вузов. – М.: Высшая школа. 1990. Костенко М.П., Пиотровский Л.М. Электрические машины. Ч.I.- Л.: Энергия, 1972.- 544 с.

 

Электржетегі

Қазіргі замандағы электр жетегінде электр қозғалтқышы, электр энергиясының жартылай өткізгішті түрлендіргіші (масылға, асинхронды қозғалтқыштар үшін жиілік түрлендіргіші) және басқару жүйесі болады. Асинхронды қозғалтқыштар кеңінен таралған, сенімді және құны да өте жоғары емес, пайдалану сапасы да жақсы. Электрониканың жақсы дамуының және жиіліктің қымбат емес түрлендіргіштерінің пайда болуының арқасында асинхронды қозғалтқыштардың кең диапазондағы айналу жылдамдығын реттеуге мүмкіндік бар. Асинхронды қозғалтқыштар үшін жиілік түрлендіргішінің нарығының тез жоғарылауы – бірнеше килоампер токқа, бірнеше киловольтқа дейін есептелген кернеуге және 30кГц немесе одан жоғары коммутациялы жиілігі бар, IGBT транзисторларының (Insulated Gate Bipolar Transistor – ысырмалары оқшауландырылған биполярлы транзистор) базасындағы күштік жартылай өткізгіш модульдердің – жаңа элементтік базасының пайда болуына байланысты.

Асинхронды қозғалтқыш электр жетегінің ең көп таралған және жаппай қолданылатын түрі болып табылады. Асинхронды қозғалтқышы бар барлық жетектерді қозғалысқа келтіру үшін қолданылатын электр энергиясының жалпы көлемі, барлық тұтынылатын электр энергиясының 50 пайызынан артық.

Статор полюс жұптарының санын, қоректейтін кернеу амплитудасын, қоректейтін кернеу жиілігін өзгерту арқылы асинхронды электр қозғалтқышының роторының жылдамдығын реттеуге болады.

Келтірілген кернеудің амплитудасын және жиілігін өзгертуге мүмкіндік беретін құрылғылар – жиіліктің жартылай өткізгіштік түрлендіргіштері, асинхронды электр қозғалтқышының айналу жылдамдығын реттеу үшін кеңінен қолданылады. Жиілікті реттеудің қарапайым жағдайында айналу жылдамдығын басқару үшфазалы қорек көзінің кернеу амплитудасын және жиілігін өзгерту жолымен іске асырылады. Өзіміз білетіндей, асинхронды қозғалтқыш жылдамдығын реттеу, статорға келтірілген кернеудің жиілігін өзгерту арқылы да жылдамдықтың номиналдыдан жоғары кезінде де мүмкін. Жиілікті номиналдыдан төмендеткендегі реттеу кезінде машинаның магнит ағыны өзгермейтін (ең қарапайым жағдайда U/f=const) жиіліктік басқарудың (асинхронды қозғалтқыштың статорына келтірілген қоректеуші кернеудің амплитудасының және жиілігінің арасындағы қатынас) заңын таңдауға болады. Онда қозғалтқыштың максималды моменті өзгермейді, және осылайша жүктеменің өзгермейтін моменті кезінде реттеудің барлық аралығындағы жүк тиейтін қасиетінің тұрақтылығы қамтамасыз етіледі. Аралық контурлы тұрақты токтың жиілік түрлендіргіштерінде болуы мүмкін жиіліктің номиналдыдан жоғары реттелуі кезінде, оның мәні номиналды деңгейде кернеу амплитудасы өзгермейтін болып қалатындықтан, қозғалтқыштың магнит ағынының төмендеу режімі орын алады. Жиілік түрлендіргіштерінің екі негізгі түрлері бар: тікелей байланысты және аралық контурлы тұрақты тоқ. Бірінші жағдайда синусоидалы форманың шығыс кернеуі түрленген кіріс кернеуінің синусоида бөлімшелерінде құралады. Сонымен қатар шығыс кернуінің максималды мәні қорек торының жиілігіне тең болуы мүмкін емес. Бұл типтегі түрлендіргіш шығысындағы жиілік әдетте 0-ден 25-33 Гц аралығында жатады. Бірақ аса көп таралуды кернеу инверторының базасында орындалған аралық контурлы тұрақты тоқты жиілік түрлендіргіштері алды. Мұндай түрлендіргіштің құрылымдық сұлбасы 1-суретте көрсетілген. Тордың айнымалы кернеуі диодтық түзеткіштің көмегімен жасалады, сосын аралық шынжырдың индуктивті-сыйымдылықты фильтрінде тегістеледі. Және, сонымен қатар, әдетте шығыс каскады IGBT-модуль негізінде орындалатын инвертор шығыс сигналының кернеуі мен жиілігінің қажетті мәндерін қамтамасыз ете отырып, тұрақты тоқтан айнымалыға кері түрлендіруді іске асырады. Инверторларда көбінесе жоғарыжиілікті кең-импульсті модуляция (КИМ) әдісі қолданылады. Бұл жағдайда түрлендіргіштің шығыс сигналы тұрақты амплитуда және индуктивті жүктемедегі синусоидалы тоқ жасайтын, статор орамы сияқты болып келетін, ұзақтығы өзгергіш кернеу импульстерінің кезектесуін ұсынады (2 суретті қара).

 

 

 

 

1сурет – Аралық контурлы тұрақты тоқты жиілік түрлендіргішінің құрылымдық сұлбасы

 

 

кернеу

2 сурет – Жиілік түрлендіргішінің шығыс сигналы