Файл: Туелсіз озуы траты ток генераторыны E0f(If) бос жріс.doc

• 
  Тәжірибені аяқтаған соң А1 автотрансформаторының реттегіш тиегін сағат тіліне қарсы шегіне дейін бұрап «СЕТЬ» ажыратқышын өшіріңіз. «СТОП» батырмасын басып G1 жиілік түрлендіргішінің «СЕТЬ» ажыратқышын өшіріңіз. Р2 айналу жиілік көрсеткішін және Р1 блок мультиметрлерінің «СЕТЬ» ажыратқышын өшіріңіз. G2 бір фазалы ток көзінің автоматты ажыратқышын сөндіріңіз.
  
• 
  2.3-2.5 кестелер бойынша ізделінді сипаттамаларды тұоғызыңыз:
  

• 
  сыртқы сипаттама U=f(I), n=const, I_f=const болғанда
  
• 
  реттеулік сипаттама I_f=f(I), n=const, U=const болғанда
  
• 
  жүктемелік сипаттама U=f(I_f), n=const, I=const болғанда
  

---

Э лектр сұлбасы

Тәуелсіз қозу тұрақты ток генераторының бос жүріс сипаттамасын алуға арналған сұлбасы


Тәуелсіз қозу тұрақты ток генераторының қысқа тұйықталу сипаттамасын алуға арналған сұлбасы

Тәуелсіз қозу тұрақты ток генераторының сыртқы реттеулік және жүктемелік сипаттамаларын алуға арналған сұлбасы

Бақылау сұрақтары

1.Тұрақты тоқ генераторы якорінің орамасындағы қандай ЭҚК және қандай заң негізінде индукцияланады?

2.Тұрақты тоқ генераторлары сыртқа шыққан ұштарында соғатын ЭҚК неге болады және оның соғу деңгейі неге байланысты?

3.Тұрақты тоқ генераторының ЭҚК-інің мөлшері неге байланысты?

4.Тұрақты тоқ генераторының ЭҚК-інің теңдеуіне кіретін пропорционалдық коэффициентінің шамасын, қандай құрылыстық өлшемдер анықтайды?

5.Тұрақты тоқ генераторы якорь қысқыштарындағы кернеу ЭҚК-тен неге аз және қандай мөлшерде?

6.Тұрақты тоқ генераторларындағы шамасы өзгермейтін кернеуді өзгермелі жүктеме кезінде қалай ұстап тұруға болады?

7.Тәуелсіз қоздыру жүйелі генератордың сыртқы сипаттамаларының кернеуінің өзгеру сипаты, параллель қоздырғышты қарағанда неге қатқылдау болады?

4.4. Тұрақты тоқ қозғалтқыштар

Теориялық мағлұматтар
Электр қозғалтқыштарының қоздырғыштары, жалпы алғанда, сол генераторлардың қоздырғыш жүйесі сияқты. Қозғалтқыштардың ең көп тарағандары да параллель, тізбектей және аралас қоздырғыштары барлар. Қозғалтқыштардың барлық түрлерінің де жұмыс тәртібін талдағанда, электрлік тепе- теңдік теңдеулеріне жылдамдық және механикалық сипаттамаларына сүйенеді.

Тұрақты тоқ қозғалтқыштарының электрлік тепе- теңдік теңдеулері. Тұрақты тоқ қозғалтқыштарының тұрақталған жұмыс кездегі электрлік процестері, оның электрлік тепе- теңдік теңдеуімен сипатталады. Якорь орамасына берілген кернеу тұтынатын электр энергиясына пропорционал, механикалық энергияға айналған пропорционал ЭҚК- тен, якорь тізбегіндегі гистерезис құбылысын, құйынды тоқтарды, щеткі түйіспелері мен механикалық үйкелістерді ескере отырып, кедергілердің әсерінен энергияның шығынына пропорционал шамада артық болуы тиіс. Оны математика тілінде былай жазуға болады:

U=E_ÿ-I_ÿR_ÿ
Тұрақты тоқ қозғалтқы қуатының энергетикалық теңдігі. Қоздырғыштың желіден тұтынған электр энергиясын, якорь білігін айналдыратын механикалық энергияға айналдыру процессі электрлік, магниттік және механикалық шығындармен байланысты. Қозғалтқыштың білігіндегі механикалық қуат Ð₂желіден тұтынған электр энергиясынан қозғалтқыштардың өзінде болатын барлық шығындардың шамасындай аз:
Ð₂=Ð₁-Ð

мұндағы Ð₁-қозғалтқыштың желіден тұтынған электр қуаты:

Ð₁=UI

Ð -электрлік, магниттік, механикалық және қосымша шығындар қосындысы. Ол шығындар мыналардан тұрады:

- якорь орамасындағы электр шығыны(Ð_ÿ);

-қоздыру орамаларындағы электр шығындары(Ð_â);

-щеткі мен түйіспелі құрылғыларындағы электр шығыны(Ð_ù);

-магнит өткізгіш болаттарындағы электр шығыны(Ð_ñ);

- желдеткіштегі айгөлектің және щеткінің коллектор бетіне үйкелуінен болатын механикалық шығындар(Ð_ìåõ);

-магнит өрісінің тістерінде соғуынан шашырау тасқындарынан және басқа да себептерден болатын қосымша шығындар(Ð_ºîñ)
Ð = Ð_ÿ+Ð_º+Ð_ù+Ð_ñ+Ð_ìåõ+Ð_ºîñ

Ð_ÿ=I_ÿ² R_ÿ;

Ð_º=I_ÿ² R_сқо+ I_º² R_øîâ;

Ð_ù=U_ù I_ÿ = 2(0,3…1,1) I_ÿ;

Ð_ñ=P(1/150) (ƒ/50)^β² G
мұнда P– болаттың, В- 1Тл және ƒ=50Гц (анықтамалық мағлұмат) болған кездегі салыстырма шығындары; ƒ- магнит өткізгіштің есептелген бөлігінде болаттың қайта магниттену жиілігі Гц; β=(1,2…1,5)-электрлік болаттың сортына байланысты коэффициент; В- машинаның сәйкес бөлшегінің есепті индукциясы, Тл; G - қарастырылып отырған бөліктің массасы, кг. Механикалық және қосалқы шығындарды анықтау өте қиын, сондықтан оларды қосымша шығындармен біріктіріп мынадай өрнекпен (есептелген) анықтауға болады:

Ð_ºîñ= (0,012..0,008) Ð₁
Пайдалы әсер коэффициенті мына өрнекпен есептеледі:
η=Ð₂/Ð₁=(1- ΣÐ) / Ð₁
Қоздыру жүйесі әртүрлі тұрақты тоқ қозғалтқыштарының жылдамдық, механикалық және жұмысшы сипаттамалары. Тұрақты тоқ қозғалтқыштарының қасиеттері жұмысқа қосу, тежеу, жылдамдық (реттеуші) механикалық және жұмысшы сипаттамаларын қоса қарастырғанда анықталады. Алғашқы тқрт сипаттамасы “Электр жетегі” пәнінің құзырына жатады және мұнда қаралмайды немесе қысқарған нұсқада қаралады.

Тұрақты тоқ қозғалтқыштарының сипаттамалары жағдайда қоздыру жүйесіне байланысты, оларды талдау кезінде соларға баса көңіл аударылады. Тәуелсіз қоздырғышы бар қозғалтқыштардың қолданылуы шектеулі болғандықтан олардың сипаттамалары мұнда қаралмайды. Тұрақты тоқ қозғалтқыштарының жылдамдық (реттеуші) реттеуші сипаттамасы бұл кернеу Uмен қоздыру тоғы I_âтұрақты болғанда, якорь бөлігінің айналымы мен якорь тоғына I_ÿбайланыстылығы (тәуелділігі) немесе:n=ƒ(I) егер U = Const және I_â = Const болса жылдамдық сипаттамасы мына өрнекпен есептеледі:
n = (U –I_ÿ ŁR_ÿ ) / (C_å /Ô)
Бұл қозғалтқыштың электрлік тепе- теңдік (4.21) және якорь ЭҚК-тің теңдеулерін бірге шешуінен алынған.

Параллель қоздырғышты тұрақты тоқ қозғалтқыштарының жылдамдық сипаттамасы (4.31) –өрнекті талдау, қозғалтқыш білігінің айнымалы якорь кернеуінің қысқыштарындағы кернеуге Uтура пропорционал және якорь орамасындағы тоқI_ÿпен қоздыру орамасындағы тоққа I_â(магнит ағынының Ф) кері пропорционал екенін көрсетеді. Қозғалтқыштағы жүктеме артқан сайын якорь реакциясы әсерінен бір мезгілде қоздыру орамасындағы магнит ағыны Ф азаяды да якорьдағы тоқ I_ÿөседі. Дегенмен тоқтың I_ÿөсуі магнит ағынының азаюына қарағанда айтарлықтай болады және сондықтан да жүктеме артқанда айналу жылдамдығы төмендегенмен айтарлықтай болмайды. Қоздыру орамасы магнит ағынының азаймауын қозғалтқыш білігінің айналу жылдамдығы демеп отырады. Қозғалтқыштың айналу жылдамдығының жүктелуіне тәуелділігінің әлсіздігі параллель қоздырғышты тұрақты тоқ қозғалтқышына тән ерекше қасиеттерінің біріне жатады. Жылдамдық сипаттамасының мұндай түрін “қатаң” сипаттама дейді (4.23-сурет 1–қисық). Параллель қоздырғыштары бар қозғалтқыштардың қоздыру тоқтары көмегімен магнит ағынын (4.31) өзгерту арқылы айналу жылдамдығын біртіндеп және ұтымды реттеуге мүмкіндік беретін тамаша қасиеттері бар. Қоздыру тоғы азайғанда қозғалтқыштың айналу жылдамдығы артады, ал қоздыру тоғы артқанда қозғалтқыштың жылдамдығы азаяды. Бұл электр қозғалтқыштарының айналу жылдамдығын реттеудің ең тиімді тәсілі өйткені қоздыру тоғының аздығынан, қоздыру орамасындағы қуаттың шығыны, электр қозғалтқыштың қалыпты қуаттылығының пайыздық үлесін ғана құрайды.



Қоздыру жүйелері әртүрлі тұрақты ток қозғалтқыштарының жылдамдық (1,2,3,4) және моменттік (1¹,2¹,3¹,4¹) сипаттамалары: 1 мен 1¹ – қатарласа қоздыру жүйесі; 4 пен 4¹ – ретімен қоздырғыш жүйесі: 2 мен 3 және 2¹ мен 3¹ аралас қоздырғыш жүйесі.
Тізбектей қоздырғышты тұрақты тоқ қозғалтқышының жылдамдық сипаттамасы “жұмсаққа” жатады, демек, айналу жылдамдығының жүктемеленуге тәуелділігі айқын көрінеді. Жүктеменің болымсыз өзгеруі, айналым жылдамдығын айтарлықтай өзгертеді. Мұндай сипаттамалар гиперболалық сипатта болады, бұл тізбектей қоздырылатын қозғалтқыштардың ерекше қасиеттері саналады (4–қисық). Сериесті қозғалтқыштардың сериестік сипаттамаларының теңдеуі, параллель қоздырғышты қозғалтқыштардікі сияқты. Тізбектей қоздырғышты қозғалтқыштардың қоздыру тоғы, якорь тоғына тең және сонымен бірге өзгеретін болғандықтан, мұндай қозғалтқыштардың магнит ағындары жүктемеленуден айтарлықтай дәрежеде тәуелді болады, ол оның жылдамдық сипаттамасының ерекшелік көрінісі. Шағын және орташа жүктемелену кезінде магнит тізбегі қаныққан кезде, магнит ағының өзгеруі,тоқтың өзгеруіне пропорционал және қозғалтқыштың айналу жылдамдығы жүктемеленуге күшті тәуелді болады. Жүктеменің артуынан, қозғалтқыштың магнит тізбегінің қанығуы артады, магнит ағынының Ф өсу қарқыны төмендейді, оның жылдамдығы аз жүктелу аралығына қарағанда аз дәрежеде өзгере бастайды. Жылдамдық сипаттамасы “қаталдау” бола бастайды. Тізбектей қоздырғышты қозғалтқыштың кемшілігі, жүктеме аз болса, тоқ соған сәйкес тиісінше магнит ағыны айтарлықтай азаяды және теңдеуге сай айналу жылдамдығы қатты көбейеді. Қозғалтқыш “басқарудан шығып кетеді” де оның айналуы көптеген есе артады, ол қозғалтқыштың айналу бөліктерінің механикалық күйреуіне әкелуі ықтимал (4–қисық). Сондықтан, сериесті қозғалтқыштарды “бос жүріске” және жүктемесі аз кезінде қосуға болмайды.

Аралас қоздырғышы бар қозғалтқыштың жылдамдық сипаттамасы. Аралас қоздырғышты қозғалтқыштың жылдамдық сипаттамасының теңдеуі, параллель қоздырғышы қозғалтқыштікі сияқты, айырмасы бір магнит ағынының орнына бірімен бірі үйлесімді немесе біріне бірі қарсы әрекеттесетін екі магнит ағындары болады:

мұндағы Ô_øîâжәне Ô_ñîâ–сәйкес, шунттық және сериесті қоздыру орамаларының “+” үйлесім, ал “-” қарама қарсы қосылуы. Сериестік ораманың орам санын өзгерте отырып және оны шунттық орамамен жалғау арқылы параллель қоздырғышты (1–қисық) қозғалтқыштан тізбектей қоздырғышты қозғалтқыштар орамасын қамтып жатқан топтамасын алуға болады. Сериесті ораманың орам санын өзгерте отырып және оны шунттық орамамен жалғау арқылы параллель қоздырғышы бар (1–қисық) қозғалтқыштан бастап, тізбектей қоздырғышты қозғалтқыштар арасын қамтып жатқан, қатаңдығы әр дәрежедегі жылдамдық сипаттамалары топтамасын алуға болады (4–қисық). Олардың бұл артықшылығы, олардың жүктемесіз жұмыс кезінде де айналым жылдамдығының басқарудан шығып кетуі болмайды. Себебі, айналым жылдамдығының шектен шығып кетуін, якорь орамасына үнемі жалғаулы тұрған шунттық қоздыру орамасының магнит ағыны Ô_øîâтежеп отырады.

Тұрақты тоқ қозғалтқыштарының механикалық сипаттамалары. U=Const және I_â=Const кезіндегі n=ƒ(Ì) тәуелділігі механикалық сипаттама деп аталады. Оның теңдеуі жылдамдық сипаттамасы мен тұрақты тоқ қозғалтқышының моменті теңдеулерін бірге шешуден шығады.

Ì=Ñ_ìŁI_ÿ Ô

n = ((U/ñ_åÔ))-(ÌŁR_ß/ ñ_nÔ²)

мұндағы ñ_n-тұрақты коэффициент, ол мынаған тең:

ñ_n=ñ_åŁñ_ì

Тұрақты қозғалтқыштың механикалық сипаттамасы оның жылдамдық сипаттамасынан тек абцисса өсінің масштабымен ғана ерекшеленеді.

Параллель және аралас қоздырғыштары бар қозғалтқыштардың механикалық сипаттамаларының қатаңдығы әртүрлі дәрежедегі құлдырау сипаты болады (4-қисықтар).

Параллель қоздырғышы және якрь тізбегіне қосылған реттеуші кедергілі (Rp), тұрақты тоқ қозғалтқышының механикалық сипаттамасы: 1-Rp=0; 2- Rp =2,5Rя; 3-Rp=5Rя; 4-Rp=10Rя.

Тізбектей қоздырғышы бар тұрақты тоқ қозғалтқышының механикалық сипаттамасы.

---

Сериесті қозғалтқыштардың механикалық сипаттамасының қаныққан тәртіптегі, гиперболалық сипатта болады. Жүктеменің өзгеруімен, тізбектей қоздырғышты қозғалтқыштың болатының қанығуы кең ауқымда өзгеретін болғандықтан, оның сипаты жалпы заңдылықты сақтай отырып, гиперболалық түрінен ауытқиды (1…3-қисықтар). Тізбектей қоздырғышты тұрақты тоқ қозғалтқыштарының ерекшелік сипаты олардың жүргізу моменті үлкендігі мен кез келген тәртіпті істегенде де жұмыс тұрақтылығын қамтамасыз ете алатын өзіне тән механикалық сипатының болуы. Бұл оны көлік электр жетегінде қолдануда, басымдық береді. Жұмысшы сипаттамалары якордағы тоқтың тұтынылған электр қуатының Ð,якорь білігінің айналу жылдамдығыn, біліктегі моменттің М және қозғалтқыштың ПӘК-нің берілген кернеудің және қоздыру орамасындағы тоқтың мәндері тұрақты болғанда, қозғалтқыштың білігіндегі механикалық қуатқа Ð₂тәуелділігі табылады. Демек U=U_í=Const және I_â= Const болғанда I, Ð₁, n, Ì, η=ƒ(Ð₂)болады. Аралас және параллель қоздырғыштары бар қозғалтқыштардың жұмысшы сипаттамалары көрсетілген, 1-қисық параллель қоздырғышы бар тұрақты тоқ қозғалтқышына сай келеді.

Параллель (1) және аралас(2 және 3) қоздырғышы бар тұрақты тоқ қозғалтқышының жұмысшы сипаттамасы.

Тізбектей қоздырғышы бар тұрақты тоқ қозғалтқышының жұмысшы сипаттамасы.

Мұндай қоздырғыш жүйесі бар қозғалтқыштың айналу жылдамдығының біліктегі қуат. Мұндай жылдамдық сипаттамасын “қатаң” деп жиі атайды. Қозғалтқыштың қалыпты тәртіп кезіндегі айналу жылдамдығының өзгеруі, әдетте (0,08…0,02)n_õõ шамасынан артпайды. Сол суреттегі 2 және 3-қисықтар аралас қоздырғышты тұрақты тоқ қозғалтқышына сәйкес келеді. Бірінен соң бірі орналасқан орамалардың орам сандарын және оларды параллель орамаға қосу тәсілін таңдап алу арқылы, айналу жылдамдығын жүктемеден толық тәуелсіз етуді ғана емес (2-қисық) оған қоса оны аздап арттыруға болады (3-қисық). Тізбектей қоздырғышты қозғалтқыштың жұмысшы сипаттамасы суретте көрсетілген. Одан тізбектей қоздырғышты қозғалтқышы айналуының өзгеру сипаттамасының параллель қоздырғышты қозғалтқыштың айналу жылдамдығының өзгеру сипатынан күрт айырмашылығы барын көруге болады.

---

Тұрақты тоқ қозғалтқыштарының айналу жылдамдығы мен бағытын реттеу тәсілдері. Тұрақты тоқ қозғалтқышының жұмысқа қосылуы, тежелуі, айналу жылдамдығы мен айналу бағытын өзгерту, жоғарыда айтылғандай “Электр жетегі” пәнінде қарастырылады. Сондықтан, мұнда айналу жылдамдығы мен бағытын реттеудің жалпы принциптеріне тоқталамыз. Тұрақты тоқ қозғалтқыштарының айналу жылдамдықтарын реттеу тәсілдері, оның жылдамдық сипаттамаларының теңдеулеріне кіретін өлшемдерін өзгертуімен байланысты (4.32). Ондай өлшемдерге жататындары:

-якорь орамасына берілетін кернеуU;

-якорь орамасының тізбегіндегі кедергі(R_ß+R_ºîñ);

-қоздыру орамасының магнит ағыны Ф.

Тұрақты тоқ қозғалтқыштарының айналу жылдамдықтарын өзгертуді, көбейту жағына қарай да, азайту жағына қарай да жүргізуге болады. Желідегі кернеу тұрақты кезінде(U=Const) айналу жылдамдығын азайтуды якорь орамасы тізбегінің кедергісі реттелетін резистор жалғау арқылы, сол якорь орамасына берілетін кернеуді азайтумен парапар жасалады. Тұрақты тоқ қозғалтқышы якорінің айналымын азайтудың бұл тәсілі, реттеуіш резисторының кедергісіндегі электр шығындарының көптігінен экономикалық тұрғыдан тиімсіз болғанымен, оған тұрарлық балама жоқ. Тұрақты тоқ қозғалтқыштарының айналымдарын арттыру әдістерінің неғұрлым тиімді және үнемдісі шунттық қоздыру тоғын, демек магнит ағынын азайту болып табылады. Мұндай әдіспен қозғалтқыштың айналу жылдамдығын азайту мүмкін болмайды, себебі реттеуші резисторды енгізу арқылы, қоздыру тоғын азайтуға ғана болады, ал оны көбейтуге болмайды. Тұрақты тоқ қозғалтқышының айналу бағытын өзгерту (реверсирование) қоздыру орамасының полюстерін ауыстыру немесе якорь орамасының полюстерінің бірінің қысқыштарына ауыстырып қосу арқылы атқаруға болады. Айналу бағытын желінің полюсін ауыстырып өзгерту тәуелсіз қоздыру немесе тұрақты магниттен қоздыру қозғалтқыштарынан басқа, мүмкін емес.

№ 4.5 Лабораториялық жұмыс

Параллель қозу тұрақты ток қозғалтқышының механикалық сипаттамасін n=f(M) анықтау
Жұмыстын мақсаты: Параллель қозу тұрақты ток қозғалтқышының жұмыс режимдерін зерттеу

Аппаратуралар тізімі

Белгілінуі	Атауы	Типі	Параметрлері
G2	Бір фазалы ток көзі	218	220 В/1,6 А
G4	Бұрыштық орын ауыстыруды түрлендіргіш	104	6 сигнал шығу
M1	Асинхронды қозғалтқыш	106	120 Вт; 220/380 В; 1350 мин-1
М2	Тұрақты ток машинасы	101.1	90 Вт; 220 В 2,4 А (якорь) 220 В (қозу)
А1, А5	Реттелетін автотрансформатор	318.1	0...240 В; / 2 А
А2, А6	Түзеткіш	322.1	400 В / 2 А
Р1	Мультиметрлер блогі	508.2	3 мультиметр 0...1000 В 0...10 А 0...20МОм
Р2	Айналу жиілігін көрсеткіш	506.2	2000...0...2000 мин-1

---

Тәжірибе өткізуге арналған нұсқаулық

• 
  Тәжірибеде қолданылатын құрылғы ток көзінен ажыратылғанына көз жеткізіңіз.
  
• 
  Тәжірибеде қолданылатын құрылғының жерге оқшауландыру ұяшығын А1 автотрансформаторының «РЕ» ұяшығымен қосыңыз
  
• 
  2.1 суретте көсетілген схема бойынша аппаратураны жалғаңыз
  
• 
  А1 және А5 автотрансформаторларының реттегіш тиектерін сағат тіліне қарсы шегіне дейін бұраңыз
  
• 
  Қорғау үшін сондіретін құрылғыны және G2 бір фазалы ток көзінің автоматты ажыратқышын іске қосыңыз
  
• 
  Р1 блок мультиметрлерінің «СЕТЬ» ажыратқышын және Р2 айналу жиілігін көрсеткішті іске қосыңыз
  
• 
  Тәжірибеде қолданылған Р1 блогының мультиметрлерін іске қосыңыз
  
• 
  А1 автотрансформаторының «СЕТЬ» ажыратқышын іске қосыңыз
  
• 
  А1 автотрансформаторының реттегіш тиегін айналдыру арқылы М2 қозғалтқышын n айналу жиілігіне орнатыңыз, мысалы, 1500 айн/мин тең
  
• 
  А5 автотрансформаторының «СЕТЬ» ажыратқышын қосыңыз
  
• 
  А5 автотрансформаторының реттегіш тиегін айналдыру арқылы М2 қозғалтқышының якорінің I тогын өзгертіңіз (I тогы 0,6 А мәнінен аспауы керек). Амперметрдің (I тогы), вольтметрдің (М2 қозғалтқышының якорінің U кернеуі) және Р2 көрсеткішінің мәнін 3.1 кестеге түсіріңіз
  

3.1 кесте

I, А
U, В
n, мин-1

• 
  Тәжірибе аяқталысымен бірінші А5 автотрансфматорының, кейін А1 автотрансформаторының реттеуіш тиектерін сағат тіліне қарсы шегіне дейін бұраңыз және «СЕТЬ» ажыратқышын сөндіріңіз. Р2 айналу жиілігін көрсеткішін және Р1 блок мультиметрінің «СЕТЬ» ажыратқышын сөндіріңіз. G2 бір фазалы ток көзінің автоматты ажыратқышын сөндіріңіз.
  
• 
  3.1 кестедегі мәліметтер бойынша n айналу жиілігінің әрбір мәнін қолданып формула бойынша:
  

---