Тұрақты ток машиналары

 

Мазмұны

Кіріспе

1.1Тұрақты ток машиналары

1.2 Тұрақты ток машиналарындағы энергияның түрлену үрдістері

1.3 Тұрақты ток машинасының теңдеуі

Қортынды

Қолданылған әдебиеттер

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                Кіріспе

Тұрақты ток машинасы - айналыс механикалық энергияны тұрақты токтың энергиясына (генератор ретінде) және керісінше тұрақты токтың энергиясын механикалық энергияға (қозғалтқыш ретінде) түрлендіретін электр машинасы. Тұрақты ток машинасы қайтымды, яғни әрі генератор, әрі қозғалтқыш ретінде жұмыс істей алады. Мысалы, электрлендірілген жылжымалы құраманың (электровоздардың) тартым қозғалтқыштары және қуатты тұрақты ток электр жетектерінің электрлік қозғалтқыштары осы негізде жұмыс істейді. Тұрақты ток машинасы негізгі магнит өрісі параллель, тізбектеле және аралас қоздырылатын, сондай-ақ тұрақты магниттері бар түрлерге ажыратылады. Ол айналу жиілігін біртіндеп, үнемі әрі кең алқапта реттей алады. Тұрақты ток машинасы өнеркәсіптің электрқозғалтқышының айналыс жиілігін қатаң сақтау және кең аралықта өзгерту қажет болатын саласында кеңінен қолданылады. Оның жұмыс істеу принципі магнит өрісінде зәкірді айналдырғанда оның орамасында ЭҚК-нің индукциялануына негізделген. Тұрақты ток генераторы коллекторлы және коллекторсыз түрге ажыратылады. Прокат стандарының, аэродинам. құбырлардың желдету қондырғыларын, ірі экскаваторлардың реттелінетін электр жетектерін, дербес тұрақты топ тораптарын қоректендіруге арналған қорек көзі ретінде, сондай-ақ автоматты реттеу жүйелерінде (мысалы, тахогенераторларда) қолданылады.

Тұрақты ток – ток күшінің шамасы мен бағыты уақытқа байланысты өзгермейтін электр тогы. Тұрақты ток тұрақты кернеудің әсерімен тек тұйықталған тізбекте ғана пайда болады. Тармақталмаған тұйық тізбектің кез келген қимасында тұрақты ток күшінің мәні өзгермейді. Тұрақты токтың негізгі заңдарына ток күші мен кернеудің байланысын сипаттайтын Ом заңы, өткізгішпен ток жүрген кезде бөлініп шығатын жылуды анықтайтын Джоуль - Ленц заңы және тармақталған тізбек үшін жазылатын Киргхоф ережелері жатады.

Тұрақты токты  жартылай өткізгіштердің және басқа түзеткіштердің көмегімен, айнымалы токты түзету арқылы өндіруге болады.Өндірістің барлық салаларында да, тұрмыста да, негізінен, айнымалы ток қолданылады. Бірақ тұрақты токты пайдалану қажет болатын кездер де бар. Мысалы, теледидарды қоректендіруде, радиоқабылдағыштарда, электрқозғалтқыштарда, электролиз тәсілімен аса таза металдарды алуда және басқа да көптеген мақсаттарда тұрақты ток колданылады. Тұрақты ток айнымалы токты түзету арқылы немесе тұрақты токтың генераторларынан алынады. 
           Тұрақты токтың генераторлары айнымалы ток генераторлары сияқты жұмыс істейді. Бірақ бір айырмашылығы — тұрақты ток генераторларында коллектор деп аталатын қондырғы бар. Якорьдің ұштарын оңашаланған сақиналарға емес, изоляциялаушы материалмен бөлінген екі жарты сақинаға жалғайды. Олар ортақ бір цилиндрге кигізіліп, якорьмен бір осьтен айналады. Жарты сақиналарға жабысып тұрған щеткалар арқылы ток сыртқы тізбекке шығарылады. Рама әрбір жарты айналым жасаған сайын токтың бағыты қарама-қарсы бағытқа өзгереді. Ал, бірақ жарты сақиналарға дәнекерленген раманың ұштары әрбір жарты айналым сайын бір щеткадан екінші щеткаға ауысып отырады. Сонымен, рамадағы токтың бағыты өзгерген мезетте коллектор оның ұштарын ауыстырып қосып отырады. Осының нәтижесінде щеткалардың бірі үнемі генератордың оң полюсі болса, екіншісі теріс полюсі болып табылады. Сыртқы тізбектегі ток өзінің бағытын өзгертпейді, бірақ оның шамасы периодты түрде нөлден максимумға дейін өзгеріп отырады. Мұны тура лүпілдеуші (пулъсациялық) ток деп атайды. Осыған сәйкес генератордың қысқыштарындағы кернеу де лүпілдеп өзгеріп отырады .

Тұрақты ток машинасы - айналыс механикалық энергияны тұрақты токтың энергиясына (генератор ретінде) және керісінше тұрақты токтың энергиясын механикалық энергияға (қозғалтқыш ретінде) түрлендіретін электр машинасы. Тұрақты ток машинасы қайтымды, яғни әрі генератор, әрі қозғалтқыш ретінде жұмыс істей алады. Мысалы, электрлендірілген жылжымалы құраманың (электровоздардың) тартым қозғалтқыштары және қуатты тұрақты ток электр жетектерінің электрлік қозғалтқыштары осы негізде жұмыс істейді.

Тұрақты ток машинасы

Тұрақты ток машинасы негізгі  магнит өрісі    параллель, тізбектеле  және аралас қоздырылатын,сондай-ақ тұрақты магниттері бар түрлерге ажыратылады. Ол айналу жиілігін біртіндеп, үнемі әрі кең алқапта реттей алады. Тұрақты ток машинасы өнеркәсіптің электрқозғалтқышының айналыс жиілігін қатаң сақтау және кең аралықта өзгерту қажет болатын саласында кеңінен қолданылады.

 

1 – сурет. Тұрақты ток  генераторлары

1.2 Тұрақты ток машиналарындағы  энергияның түрлену үрдістері

Электрлік машиналар қорек көзінің түрі бойынша тұрақты ток машиналары және айнымалы ток машиналары деп бөлінеді. Тұрақты ток машиналы тұрақты ток желісіне қосылады. Автономды жүйелерде тұрақты ток машиналары генераторлы тәртіпте тұрақты ток көзі болып табылады, ал двигатель тәртібінде тұрақты ток көзінен энергияны тұтынады.

Түрлендірілген электр машинасының үлгісінен (2-сурет) тұрақты ток машинасын алуға болады, егер екі фазалы орамамен зікірді жиілік түрлендіргіш арқылы, ал қоздыру орамасын тікелей ток көзіне қосу мүмкіндігі болса.

2 – сурет. Зікірдің орамасымен  тұрақты ток машиналары

Тұрақыты токты түрлендіретін тұрақты ток машиналарында көп фазалы тұарқты ток механикалық жиілік түрлендіргішінің көмегімен іске асады – ол коллектор. Сәйкесінше тұрақты ток машиналарына коллекторлы машиналарда жатады. Жиіліктің түрленуі жартылай өткізгішті түрлендіргіштер арқылы өтетін машиналар, вентильді машина немесе жартылай өткізгішті коммутаторлы машиналар деп аталады.

 

1.3 Тұрақты ток машинасының  теңдеуі

Тұрақты ток машинасы - айналыс механикалық энергияны тұрақты токтың энергиясына (генератор ретінде) және керісінше тұрақты токтың энергиясын механикалық энергияға (қозғалтқыш ретінде) түрлендіретін электр машинасы. Машинаның старторында қозудың бірнеше айналысы орындалуы мүмкін: қоздыру орамасынан тәуелсіз, ізділікті орама немесе параллельді қоздыру , кәспескелейтін орама , қосылыстар орамасы (3 сурет).

3 – сурет. Тұрақты ток машинасының сұлбасы.

Алайда зәкірде бір орама орналасады, кейбір жағыдайларда құйынды токтардың контурлары ескеріледі. Өтпелі үрдістерде магнит өтпелі статордағы болат аумақтардағы контурлар ескеріледі. 

3 суретте тұрақты ток машиналарының қарапайымдатылған сұлбасы кертірілген. Зікірдің көп фазалы орамасы екі фазалықта келітірілген және және деп белгіленген. Синхронды машиналар сияқты, тұрақты ток машиналарын dq координаталарында зерттеген ыңғайлы. Сұлбасы 2 суретте келтірілген машиналр үшін келесі дифференциялдық теңдеулер жазылуы мүмкін.

 

                        (1)

мұндағы – зікірдің орамынан және ораманың кәмпескеленуінен, қосыпалардан, ізділкті қоздырылулардан, тәуелсіз қозу орамасынан тәуелсіз сәйкес кернеу. - зікірден және қозудан тәуелсіз орамадағы ток, осы кезде орамалардығы токта және бірдей, ол - ға тең. - зікірдің орамынан және ораманың кәмпескеленуінен, қосыпалардан, ізділкті қоздырылулардан, тәуелсіз қозу орамасынан тәуелсіз сәйкес белсенді кедергілер; е – ЭДС айналымы:

             

                 (2)

мұндағы с – машинаның құрылысынан тәуелді коэффициент; Ф – саңылаудағы магнит ағыны; – зікірдің айналу жиілігі. Щеткалардағы кердеудің түсуінде ЭДС-дағы айналыс ескеріледі;

 

  

                     (3)

Қорытынды

Тұрақты ток – ток күшінің шамасы мен бағыты уақытқа байланысты өзгермейтін электр тогы. Тұрақты ток тұрақты кернеудің әсерімен тек тұйықталған тізбекте ғана пайда болады. Тармақталмаған тұйық тізбектің кез келген қимасында тұрақты ток күшінің мәні өзгермейді. Тұрақты токтың негізгі заңдарына ток күші мен кернеудің байланысын сипаттайтын Ом заңы, өткізгішпен ток жүрген кезде бөлініп шығатын жылуды анықтайтынДжоуль-Ленц заңы және тармақталған тізбек үшін жазылатын Киргхоф ережелері жатады. Тұрақты ток көздеріне электр машиналарының генераторы, батареяларға топтастырылған фотоэлементтер, күн көзінің батареялары, алдын ала зарядталған аккумуляторлар және — пайдалы әсер коэффициентіжоғары магниттік гидродинамика генераторлары жатады.

Айнымалы ток — бағыты мен шамасы периодты түрде өзгеріп отыратын электр тогы. Ал техникада айнымалы ток деп ток күші мен кернеудің период ішіндегі орташа мәні нөлге тең болатын периодты ток түсіндіріледі. Айнымалы ток байланыс құрылғыларында (радио, теледидар, телефон т.б.) кеңінен қолданылады.

Ток күші (және кернеу) өзгерісі (тербеліс) қайталанатын уақыттың (секундтпен берілген) ең қысқа аралығы период (Т) деп аталады (3-сурет). Айнымалы токтың тағы бір маңызды сипаттамасы — жиілік (ƒ). Уақыт бірлігінде жасалған периодтар саны жиілік деп аталады. Айнымалы ток жоғарғы жиілікте өткізгіш сыртына ығыстырылады, бұл скин-эффект құбылысы деп аталады.

 

 

 

 

 

Қолдынылған әдебиеттер

1. И.П. Копылов. Электрические машины, Москва, 2000 г.,  482-486 бет;

2. Лихачев В.А. электродвигатели асинхронные.-М.:Солон-Р;