Тұракты ток генераторында магнит өрісін коздыру тәсілдері.

1.Тәуелсіз және өзінен козбалы генераторлар.

2.Тұрақты ток генераторынын негізгі сипаттамалары.

Тұракты ток генераторыныи якорінде ЭҚК пайда болуы үшін күш сызыктары якорь орамаларын киып жаткан магнит өрісінің болуы шарт. Негізінде магнит өрісін екі жолмен тудырады: тұракты магнит аркылы және магнит өрісін коздыратын арнайы орама (коздыру орамасы) арқылы (6.1 - сурет).

Тұрақты магнит (6.1.а- сурет) тахогенераторларда және кейбір автомобильдер мен ауыл шаруашылык машиналарынын генераторлары мен қозғалткыштарында колданылады. Бірак тұрақты маліиттін қасиеті біраз уақыттан кейін олеірейтшдіктен және онын магнитгік индукциясы салмагына шаккднда электромагдитке қарағанда әлдекайда аз болатындыктан тұракты магнит куаты аз кішкентай электр машинапарында ғана колданылады.

Тұрақты ток тахогенераторы (tachos - жылдамдык, грек сөзі) ЭҚК-і якорьдің айналу жылдамдығынан ғана тәуелді элекгр генераторы. Шынында. егер магнит өрісін тұракты магнит тудырса, онын магнит ағыны тұракты болғандыктан, ягни Ф = const. (6.7) ернегінде ЭҚК тек кава айналу жиілігінен тәуелді болыл шығады:

E=kn,

мұндағы k - пропорционалдык коэффициент(к=СЕО).

Ендеше тахогенератордың якорін белгілі жылдамдықпен айналдыра отырып, якоръге жалғанған вольтметрдін шкаласын жылдамдықка (айналу жиілігіне) өлщемдеуге болады (6.2-сурет). Осылайша айналу жиілігіне өлшемденген аспалпен. ягни жиілік елшеуіштін және тахогенератордын көмегімен. әртүрлі машиналар

Әдетте өндірістік тұрақты ток генераторлары мен - козгалткыштарында магнит өрісі коздыру орамалары аркылы тудырылады. Мұнда .генераторлар коздыру орамаларына берілетін

ЭҚК (кернеу) квзіне байланысты тәуелсіз козбалы және өзінен қозбалы болып болінеді.Тәуелсіз козбалы генерагголарда коздыру орамаларына (14.3, 14.4 және 15.1, б- суретгерде Hj.H? кыскьіштары) генератордан тәуелеіз, бөлек тұрған корек кезінен кернеу беріледі. Бұл кернеу орамаларда ток тудырады, ал ток магнит өрісін коздырады, өзекті магниттендіреді.

Өзінен козбалы генераторларда (15.1 .В,Г^Аі-суреггері). коздыру орамалары якорьге параллель (15Д.в-сурет), бірізіді (15.1.г-сурет) және аралас (15.1,д-сурет) жалғанған. Сондыктан мұндай генераторларды параллель козбалы (шунтгық)» бірізді козбалы (сериестік) және аралас козбалы (компаундтык) генераторлар деп атайды. Бұл жерде коздыру орамаларымен магнит өрісін коздыратын ток жүруі керек, ал ол токты тудыратын ЭҚК кайдан алынады деген сұрак туады. Өзінен козбалы генераторлардың жұмыс істеуінің басты шарты - қоздыру орамаларынын өзегінде кдлдык магниттің болуы. Егер орама өзегінде кдлдык магнит болмаса өзінен козу мүмкін емес. Генераторды жасаған завод оны сатпастан бұрын сынактан Втк зеді.Осы сынак кезінде коздыру орамасына кернеу беріп, онын өзегін магниттейді.Өзек магнитті-катты материалдан жасалатындыктан орамада ток жойылганнан кейін де магнитін узақ уақьпха сактап калады. Кдлдык магниттіц ағыны ФО номинал магнит ағынынын 2...3%-ы шамасында болады.

Якорьді айналдырган кезде онын ор&иапары калдық магниттід ағынын киып өтеді де, онда мапшері номинал ЭҚК-тік 3...5%-дай азга>;а ЭҚК пайда болады .Бұл ЭКК коздыру орамасында өлсіз ток тудырады, ал ол ток магнит өрісін Ф, коздырады. Егер осы өрістік магнит агыны Ф« каддык магитгін ағынымен ФО бағыттас болса (15 5, а-сурет), онда магнит өрісі күшейеді. Бұрынғы магнит өрісінен күштірек магнит өрісі көбірек ЭҚК тудырады, ал көбірек ЭКК көбірек ток, көбірек ток бұдан да күшті магнит oрісін тудырады,т.с.с Өрісі. ЭҚК және ток бір-біріне әсер ете отырып генераторды бос жүріс әлпіндегі ЭҚК-інің ие дейін қоздырады.

Қоздыру аяқталғанға дейін генератор әртүрлі үрдіс әлпінде болатындықтан, Кирхгофтың екінші заңы бойынша оның электрлік күйінің теңдеуі

Мұндағы: е-якорь ормасында пайда болатын ЭҚК: Х»Я –якорь және қоздыру орамаларының кедергілері: якорь кейін қоздыру орамаларының токтары;З» -якорь және қоздыру орамаларының индуктивтіліктері;якорь және қоздыру орамаларында пайда болатын өздік индукция ЭҚК-тері.

Өтпелі үрдіс аяқталған кезде,яғни ЭҚК пен ток өздерінің тұрақты мәндерін қабылдайды:

Ендеше екенін ескеріп,(15,1)теңдеуін төмендегіше жазуға болады:

(6,2)

Бұл теңдікке 15,3 ,в-суреттегі генератордың қалыптасқан күйінін орынбаскрлық сұлбасы сәйкес келеді.

Егер якорьдың айналу жиілігін тұрақты етіп ұстап тұрса,яғни болса ,онда (14,7) және (15,2) теңдіктерінен

(6,3)

Яғни полюстердің магнит ағыны қоздыру орамаларынын тогынын тәуелді.Бұл тәуелділік магнит полюстерінің және якорьдің ферромагнитті өзектері болғандықтан түзу сызықты емес,қмсықсызықты болады.Алғашқы кезде ток өскен сайын магнит ағыны да өсіп отырады.Бірақ,кейін өзектің магниттік қанығуына байланысты қоздыру тогын қанша өсіргенмен магнит ағыны өспейді дерлік.Сондықтан теңдігінен көрініп тұрғандай,ЭҚК-тің қоздыру орамасының тогынан тәуелділігі деп осындай қисық бойынша өзгеріп отырады.Бұл тәуелділікті,яғни В-пьо графигін,генератордын,бос жүрістік сипаттамасы деп атайды.Мұндағы ЭҚК-тін алғашқы мәні Е,,(1,,-0кездегі)қалдық магниттің әсерінен пайда болатын.егер қалдық магнит болмаса,яғни Ф0-0 болса,онда 0-0 де,өзінен қозу мүмкін (6.2) теңдігі бойынша ЭҚК-тін мәнін өзгерту ушін орамасынын. тогын өзгерту керек. Ал коздыру тогын өзгергу ордын үшін коздыру орамасы тармагыкыи кедергісін өзгерте отырып, ЭҚК- тін мәнін реттеуге болады. Ол үшін коздыру орамасыма бірізді етіп реттеуіш реостат деп аталатын реостат жалғанады (6.5- сурет).

(6.2) тендігі бойынша коздыру тізбегінде ретгеуіш реостаты бар параллель козбалы генератодың ЭКК-І

мұндагы: Ry - реттеуіш реостаттмн кедергісі; Л.=Л,-ь JL+ ЯР - өнбойдын толык кедергісі.

Бұдан өзінен козбалы генератор оның бос жүрістік ЭҚК-і «корь жэне коздыру орамалары онбойының (15.5-сурет, ABCD өнбойы) кедергілеріндегі кернеудін косындысымен тенесетін моміне дейін тана козады деп корытынды жасауға болады. (15.4) өрнегіндегі кедергілерді генератордын бос жүрістік ЭҚК-і бос жүрістік сипаттама кисығында иілу нүктесіне жакын жататындыктан етіп алады. Төмен кернеулі генератоларда олардын бос жүріс олпіндегі ЭҚК-тері 115,230.460 В-тей болады. Ал ЭҚК- тін. бұл мәндері Е ⁸⁸ f(I^A) кисығы мен

U6 - Rjl. түзуінің қиылысу нүктесі аркылы аныкталады (15.4- сурет).

Бірізді козбалы генераторларда (15.6. г- сурет) ЭҚК жуктін, шамасына байланысты. Өйткені кгадыру орамасы жүкке бірізді жалганғандыктан олардын магнит агьны жүктің тогынан тәуелді. Сондыктан мындай генераторлар колданыс таппаған.

Жалпы алганда, озінен козбалы генераторлардын ішінде сипаттамалары техникалык сұраныска барынша сойкестірегі аралас козбалы генераторлар болгандыкган, өндірісте осы генераторлар баскаларына қараганда кенірек тараған.

Тұракты ток генераторларына тән негізгі шамалар олардың ЭКК-і мен кернеуі болып табылады. Сондыктан осы шамалардың баска шамалардан тәуелділігін көрсетегін графиктер генератордын негізгі сипаттамалары болып есептеледі.

Негізгі синаттамаларға жоғарыда келтірілген Е — /(Ік) тәуелділігі - бос жүріс сипаттамасы мен

сыртгык және реттемелік сипаттамаларжатады.

Тұрақты ток генераторының сырттык сипаттамасы деп оның жүктелген әлпіндегі (15.6- сурет) кернеуінік жүктен тәуелділігін айтады, ягни V-f(l).

Генератордын электрлік күйінін тендеуі (14.8) бойынша жүктін тогы өскен сайын якорь кедергісінде кернеудін түсуі де өсетіндіктен генератордын шыкпасындағы (Я1. Я2) кернеу азаяды. Тәуелсіз козбалы генераторда / = /, болғандыктан онын кернеуі

U « Е-R.I. ... (15.5) ьл

Бірақ қоздыру тогы өзгермейтіндіктен,яғни

ал якорь орамасынын кедергісі өте аз болатындыктан, тәуелсіз козбалы генераторда кернеудің кемуі де аз болады және тузу сызык бойымен өзгере;» (15.4-сурет. 2- график).

(7.13) теңдігінен көрініп турғандай, кернеудің жуктен (жукгщ тогынан) тәуелділігін аныктаган кезде ЭКК-Ti туракты eтiп ұстап туру керек. Ал Е - const болу үшін (14.7) өрнегі бойынша п - const және Ф — const болуы керек.

Өзінен параллель козбалы генераторда якорь орамасынын, тогы/д-/ + / (15.6,6- cvpet). Сондыктан оның электрлік күйінің тендеуі

6,4

Мұнда коздыру орамасынын кернеуі якорь кыскыштарындағы кернеуте тек болгандыктан, коздыру орамасынын зогы

(6,5)

Бірақ коздыру тогы өзгермейтіндіктен, яғнн

.

ал якорь орамасынын кедергісі өте аз болғандыктан, тәуелсіз козбалы генераторда кернеудің кемуі де аз болады және тузу сызык бойымен взпред! (15.7-сурет. 2- график). (15.4) тендігінен көрініп турғандай. кернеудің жүктен (жуктш тогынан) тәуелділігін аныктаған кезде ЭҚК-тi тұракты етіп ұстап тұру керек. Ал Е - const болу үшін (14.7) өрнегі бойынша н const және Ф³⁸ const болуы керек.

Өзінен параллель козбалы генератора якорь орамасынын тогы /я = / + 1н (15.6.6-

сурет). Сондыктан онын электрлік күйінің теңдеуі

6,6

Мұнда коздыру орамасынын кернеуі якорь кыскыштарындағы кернеуте тең болғандыктан, коздыру орамасынын тогы

(15.7)

кернеу төмендеген сайын азая береді. Коздыру тогы азайған сайын магнит өрісінің ағыны

да азаяды. Ал магнит ағынынын азаюы ЭКК тж азаюына әкеліп соғады.

Егер жүктің тогы оның номинал шамасынан 2..2.5 еседей асып

кетсе. онда кернеудің ете азаюынан коздыру тогы азаяды да генератор

магнитсіздене бастайды, ал жуктің кедергісінің азаюы токты

көбейтпейді керісінше азайтады. Жуктің кедергісі Яж^л0 болганда

якорь кыска тұйыкталып калады да кернеуі нөлге тен болады

(15.7-сурет, 3-график). Осы кезде якорьдын тогын кыска

¹

тұйыкталу тогы деп атайды. Онын шамасы калдык магнитен пайда

болған ЭҚК пен якорь орамасынын кедергімен аныкталады:Әдетте параллель козбалы генератор якорінің кыска тұйыкталу тогы! онын номинал тогынан кем болады. Параллель козбалы генератордын электромагнитік шамаларынын өзара байланысы мен өзгерістерін төмендегідей логосентпен көрсетуте болады:

Мұнда горизонталь тілсызық бip шаманың екінші шамаға әсерін, вертикаль жоғары бағытталған тілсызық сол шаманың өсетінін, ал вертикаль төмен бағытталған тілсызық оның кемитінін көрсетеді. Ортаңғы горизонталь тілсызықтар бірінші реттік, жоғары горизонталь тілсызықтар екінші реттік, ал төменгі горизанталь тілсызықтар үшінші реттік әсерлерді көрсетеді.

Аралас козбалы генераторда якорьы параллель жалғанатын орамамен (ШІ.Ш2) қатар, жүктемеге бірізді жалғанатын орамасы (С1.С2) болады (15.6. в-сурет). Бұл орамамен жүктің тогы жүретіндіктен ол кедергісі аз. жуан мыс сымнан жасалады және параллель қоздыру орамасымен бір полюске орналастырылады (15.8-сурет). Бірізді коздыру орамасының орам саны да аз болады.

Аралас қозбалы генератордың кернеуі

)

мұндағы Яс /с.бірізді ораманын кедергісі мен тоғы (һ-1) . Якорьдің ЭҚК-і (И.6) өрнегі бойынша

мұндагы Ф_ш, Ф_с - параллель және бірізді коздыру орамаларі.шың магнит агындары. Erep (1 5.9) тендігінен ЭҚК-тін мәнін (15.8 )тендігіне койса, онда

Осы (15.10) және (15.9) теңдіктері ара: ас қозбалы генератордың параллель және бірізді қоздыру орамаларының магнит ағындарының бағыт к болуының керектігін көрсетеді.

Егер бірізді қоздыру орамасының магнит ағыны Ф_с параллель қоздыру орамасының магнит ағынына Ф_ш қарсы бағытта болса, онда полюстің толық магнит ағыны азаяды, ол ЭҚК-тің азаюына әкеліп соғады.

Аралас қозбалы генератордың жүгі өскенде якорь орамасы мен бірізді қоздыру орамасының кедергілеріндегі кернеудің түсуі өседі. Бірақ жүктің тогының өсуі бірізді ораманың магнит ағынын арттыратындықтан, ал ол ЭҚК-тін есуіне әкеліп соғады да, кернеудің кемуін азайтады. Төменде осы үрдістердің логосенті келтірілген:

Аралас қозбалы генератордың сырттық сипаттамасының графигі қисық сызық болады (15.7 -сурет, 1-график) және ол тәуелсіз және параллель қозбалы генератордардың сырттық сипаттамаларынан жоғарырақ жатады, яғни кернеудің кемуі бұл генераторда аздау болады.

Сонымен генератордың барлық түрлерінде де жүк артқан сайын кернеу азайып отырады. Ал генератордың кернеуі төмендесе, онда генератордан қоректеніп тұрған электр қабылдағыш номиналлінде жұмыс істемейді. Ендеше генератордың кернеуін бір денгейде ұстап тұру үшін (14.7) өрнегінен көрініп тұрғандай, не якорьдің айналу жиілігін, не қоздыру орамасының тоғын реттеу керек. Якорьдің айналу жиілігін реттеу кез-келген уақытта мүмкін бола бермейді, өйткені ол Яріншігор қозғалтқыштың жылдамдығын реттеуге байланысты. Сондықтан, әдетте. кернеудің мәнін фздыру орамасынын тогын, ягни магнит as ынын реттеу арқылы өзгертіп отырады. Ол үшін қоздыру >рамасына бірізді етіп реттеуіш реостат жажшады.

Жүктің тогы өзгергенмен кернеудін мәні тұрақты болып қалуы үшін қоздыру орамасынын тогын қаншалықты өзгерту керек екендігінкөрсететін графикті. яғни If=f(I) тәуелділігін реттемелік сипаттама деп атайды (15.9-сурет). Реттемелік сипаттаманы түсірген кезде якорьдік айналу жиілігін тұрақты етіп ұстау керек (п —const), Генераторлардың электрлік күйіне сәйкесті олардың реттемелік сипаттамалары егер бос жүріс кезінде қоздыру орамаларының токтары бірдей деп алса. 15.9-суретте көрсетілгендей орналасады: кернеуді бір деңгейде ұстап тұру үшін параллель қозбалы генератордың қоздыру тогын басқа генераторларға қарағанда көбірек

көтеру керек. Өзінен қозбалы генераторларда қоздыру тогын оның номинал мәнінен жоғары көтеру қоздыру орамасының кедергісінен артық болған жағдайда ғана мүмкін яғни U –U_Н мәнінде R_k=(R_ш+R_у) болуы керек (мұндағы Л_м - параллель коі..Аіру орамасының кедергісі). Сондықтан әдетте өзінен қозбалы генераторларды қоздыру тогын біршама реттеуге болатындай етіп жасайды.

Бақылау сұрақторы

1. Тәуелсіз қозбалы генератор деген қандай генератор? Түсініктеме беріңіз.

2. Өзімен қозбалы генератор деген қандай генератор? Түсініктеме беріңіз.

3. Генератордьң бос жүріс сипаттамасы деген қандай шамалардың тауелділігі?

4. Генератордың сырттық сипаттамасы деген қандай шамалардың тәуелділігі?

5. Генератордың реттемелік сипаттамасы деп кандай шамалардың тәуелділігі?

6. Негізгі әдебиет: I [150-158]; 3(368-373]

Қосымша әдебиет: 7(355-365]