Taikomoji elektromechanika

Tema	Elektronika
Tipas	Referatas
Aprašymas	Nuolatinės srovės mašinoje galima išskirti dvi dalis, tai statorius ir rotorius. Nuolatinės srovės mašinos statoriaus svarbiausia dalis yra induktorius, kuris sukuria nuolatinį žadinimo magnetinį srautą. Jis turi dvi dalis: polius ir jungą, prie kurio pritvirtinami poliai.
Patalpinta	2005-08-28
Parsisiuntė	3479
	Parsisiųsti11 KB

Išsamus aprašymas

Kai mašinos žadinimo srautą sukuria nuolatinio magneto poliai , mašina vadinama magnetoelektrinio žadinimo. Kai žadinimo srautą sukuria elektro magnetai, mašina vadinama elekteromagnetinio žadinimo. Tokios mašinos turi izoliouto laido žadinimo apvijas, kuriomis teka nuolatinė žadinimo srovė.
Jungas yra elektrotechninio plieno cilindras. Tai elektros mašinos magnetinės grandinės magnetolaidžio dalis.
Nuolatinės srovės mašinos rotorų sudaro inkaras ir kolektorius . Inkaro magnetolaidis yra cilindras su išilginiais grioveliais. Jis surenkamas iš dantytų elekrotechninio plieno lakštų, kurių paviršius apdorojamas taip, kad jie būtų elektriškai izoliouti vienas nuo kito. Į inkaro magnetolaidžio išilginius griovelius sudedama varinė izoliouto laido apvija. Apvijos dalys specialia tvarka yra sujungiamos su kolektoriumi. Inkaro apvija sudaro uždarą grandinę. Mašinos inkaro išvadų atžvilgiu visada turime dvi ar daugiau lygiagrečių šakų, kurių skaičius visada yra lyginis.
Kolektorius gaminamas iš varinių segmentų, atskirtų vienas nuo kito izoliaciniu sluoksniu. Prie kolektoriaus prispaudžiami presuotos anglies, grafito arba jų mišinio strypeliai, vadinami šepečiais. Jais sudaromas kontaktas tarp besisukančio kolektoriaus ir išorinės grandinės.
Nuolatinės srovės mašinos veikimo principas. Induktorius žadina magnetinį srautą, kurį galima įsivaizduoti kaip magnetą su N ir S poliais. Tarp šių magnetinių polių patalpinamas inkaras kurio apvija sujungta su koleltoriumi. Kartu su inkaru kolektorius sudaro mašinos rotorių. Per kontaktinius šepečius prie kolektoriaus prijungiama išorinė grandinė.
Variklio rėžimas bus tada, kai prie kontaktinių šepečių bus prijungta nuolatinė įtampa. Inkaro rėmeliu teka srovė ir inkaro laidininkus veikia elektromagnetinės jėgos, kurų kryptis nustatoma pritaikius kairiosios rankos taisyklę. Šios jėgos sudaro elektromagnetinį momentą M ir jeigu jis yra pakankamas, inkaras pradeda suktis.
Polių magnetinė indukcija yra didžiausia ties polių viduriu, todėl inkarą veikia didžiausios jėgos, kai laidininkai yra ties polias. Kai inkaras pasisuka 90 kampu, laidininkai atsiranda geometrinėje neutralėje, tuo momentu išnyksta juos veikiančios jėgos ir inkaras toliau sukasi iš inercijos. Toliau kolektorius su kontaktiniais šepečiais atlieka srovės keitiklio funkciją ir kadangi srovė vėl teka reikiama kryptimi visas procesas kartojasi.
Kad sukimo momento pulsacija būtų mažesnė, inkaro apvija sudaroma iš daugelio tokių rėmelių - segcijų, kurios prijungiamos prie didesnio kolektoriaus segmentų skaičiaus.
Besisukančio inkaro laidininkuose indukuojama EVJ. Nustatę jos kryptį dešinės rankos taisykle, pastebėsime, kad EVJ yra priešinga srovės laidininkuose krypčiai ir kuo greičiau suksis variklis, tuo didesnė bus ši EVJ. Iš čia iškyla svarbi sąlyga, kad variklio indukuojama EVJ turi būti mažesnė už prijungtą įtampą prie variklio gnybtų.
Jeigu tokios mašinos rotorius bus sukamas pastoviu kampiniu greičiu ir prie gnybtų nebus prijungta įtampa kiekviename inkaro laidininke bus indukuojama EVJ, kurios kryptis nustatoma pagal dešiniosios rankos taisyklę. Kai laidininkai pereina į priešingųjų magnetinių polių sritis, EVJ kryptis pasikeičia priešinga. Matome kad inkaro apvijoje indukuojama kintamoji EVJ. Tačiau matome kad su inkaru sukasi ir kolektorius ir kai inkaro laidininkai atsiduria geometrinėje neutralėje, pusžiedžiai taip pat apsikeičia vietomis ir tarp šepečių kontaktų EVJ kryptis išlieka pastovi. Kadangi nuo inkaro laidininkų pasisukimo kampo priklauso indukuojamos EVJ dydis, todėl išėjime gaunama srovė yra pulsuojanti. Realaus generatoriaus pulsacijai sumažinti inkaro apvija yra sudaroma iš daugelio laidininkų, kurie prijungti prie kolektoriaus, surinkto iš daugelio segmentų.
Kai prie generatoriaus yra prijungtas imtuvas, išorine grandine ir inkaro laidininkais teka srovė. Kadangi laidininkai yra magnetiniame lauke, juos veikia elektromagnetinės jėgos, kurių kryptis nusakoma kairiosios rankos taisykle. Ją pritaike pastebėsime, kad elektromagnetinės jėgos kryptis yra priešinga rėmelio sukimosi krypčiai. Šios jėgos kuria momentą, priešingą inkarą sukančiam momentui ir kuo didesnė srovė teka imtuvu tuo didesnės inkarą stabdančios elektromagnetinės jėgos.

2. Transformatoriaus konstrukcija ir veikimo principas.

Paprasčiausią vienfazį transformatorių sudaro uždaras magnetolaidis, ant kurio užmaunamos dvi apvijos. Apvijos elektriškai nesusietos. Jas veria bendras magnetinis srautas , todėl jų ryšys yra magnetinis. Transformatoriaus apvija, kuriai tiekiama elektros energija, yra vadinama pirmine. Apvija, kuri tiekia pakeistą elektros energiją imtuvui, yra vadinama antrine.
Transformatoriaus veikimo principas pagrįstas jo apvijų abipusės indukcijos reiškiniu. Prijungus transformatoriaus pirminę apviją prie kintamos įtampos u(t), apvijateka kintamoji srovė i1(t). Atsiradusi pirmonė MVJ N1*i1 sukuria magnetolaidyje kintamajį srautą (t). Jis veria abi transformatoriaus apvijas ir indukuoja jose EVJ e1(t) ir e2(t). Jeigu grandinė atvira, transformatorius veikia tuščios eigos rėžimu. Pirminė apvija yra imtuvas, todėl teigiama i1 srovės kryptis yra pažymėta priklausomai nuo laisvai pasirinktos u1 krypties. Saviindukcijos EVJ e1 teigiama kryptimi laikysime tokią, kuri yra priešinga negu srovės I1.
Magnetinio srauto  kryptis pažymėta, taikant jam ir pirmine apvija tekančiai srovei I1 dešininiio sraigto taisyklę. EVJ e2 kryptis tokia pat kaip e1, nes abi apvijos suvyniotos ta pačia kryptimi ir jas veria tas pats magnetinis srautas .
Antrinė apvija yra šaltinis, kurio EVJ yra e2. Dėl to antrine grandine teka srovė i2, kurios kryptis yra tokia pat, kaip e2. Imtuvas jungiamas prie transformatoriaus antrinės įtampos u2, kurios sutartinė tiegiama kryptis pažymėta pagal I2 kryptį imtuve.
Pritaikę dešiniojo sraigto taisyklę transformatoriaus antrinei apvijai matome, kad antrinė srovė kuria magnetinį srautą, kurio kryptis yra priešinga pirminės srovės kuriamo magnetinio srauto krypčiai. Vadinasi, pirminė apvija transformatoriaus magnetolaidį įmagnetina, o antrinė - išmagnetina.

3. Asinchroninės mašinos.

Tai kintamos srovės mašinos. Statoriuje sudaromas sukamasis magnetinis laukas. Rotorius sukasi greičiu, kuris nelygus magnetinio lauko greičiui, todėl sakoma, kad rotorius sukasi asinchroniškai. Tokios mašinos pagrindinės dalys yra statorius ir rotorius. Asinchroninio variklio statorius yra jo nejudamoji dalis, kurioje sudaromas sukamasis magnetinis laukas. Tai feromagnetinės medžiagos cilindras su išilginiais grioveliais vidinėje pusėje. Sūkurinėms srovėms sumažinti statoriaus magnetolaidis surenkamas iš oksiduoto paviršiaus elektrotchninio plieno lakštų. Į statoriaus griovelius klojama tolygiai paskirstyta vario ar aliuminio laidų apvija. Statoriaus apvijos ričių išvadai prijungiami prie variklio skydelio gnybtų.
Trifazio variklio statoriaus apvijos mažiausias ričių skaičius gali būti trys.
Rotorius yra feromagnetinės medžiagos cilindras, kurio išoriniuose grioveliuose yra rotoriaus apvija. Rotoriaus magnetolaidis tai pat surenkamas iš oksiduoto elektrotechninio plieno dantytų lakštų. Rotoriaus sandara gali būti dvejopa. Paprastesnis yra trumpai sujungtas rotorius. Jo narvelio tipo apvija sudaryta iš varinių ar aliuminių neizolioutų strypų, kurie iš abiejų pusių sujungiami žiedais. Daugumos asinchroninių variklių, ypač mažos ir vidutinės galios, rotorius yra trumpai sujungtas. Trumpai sujungto rotoriaus apvijos srovė sukuria magnetinį srautą, kurio polių porų skaičius savame gaunasi toks pat kaip statoriaus magnetinio lauko.
Faziniame rotoriuje yra izoliuoto varinio laido apvija, kuri sudaroma taip, kad jos magnetinio lauko polių porų skaičius būtų toks pat kaip statoriaus lauko. Rotoriaus apvija dažniausiai yra sujungiama žvaigžde: neutralusis mazgas izolioujamas, o kiti trys apvijos ričių išvadai prijungiami prie trijų bronzinių kontanktinių žiedų. Šie žiedai sukasi kartu su rotoriumi, jie yra izoliuoti nuo veleno ir prie jų prispaudžiami šepečiai. Šepečių kontaktai išvedami į skydelį ir žymimi K, L, M. Prie šepečių išvadų prijungiamas trifazis reostatas, kuriuo reguliuojama rotoriaus grandinės varža. Jei reostatas neprijungiamas išvadai sujungiami trumpai. Fazinio rotoriaus sandara yra sudėtingesnė, bet keičiant rotoriaus grandinės varžą galima keisti variklio charakteristikas.
Rotoriaus ir statoriaus magnetolaidžiai kartu su oro tarpu sudaro variklio magnetinę grandinę.
Veikimo principas. Asinchroninės mašinos kaip ir visos elektros mašinos gali dirbti variklio ir generatoriaus rėžimu. Asinchroniniai generatoriai dėl savo ypatybių naudojami labai retai.
Variklio rėžimas. Turime magnetinį lauką, kurio indukcija B ir kuris sukasi dažniu n0, pavyzdžiui, laikrodžio rodyklės kryptimi. Šiame magnetiniame lauke yra du laidininkai, kurie sujungti taip, kad susidaro uždara grandinė. Sukamasis magnetinis laukas kerta laidininkus, todėl juose indukuojamas EVJ, kurios kryptis nusakoma dešniosios rankos taisykle. Šiuo atveju ladininkai nejuda, o juda magnetinis laukas. Kadangi laidininkų grandinė yra uždara, tai ja teka srovė, kurios kryptis tokia pat, kaip ją sukūrusių indukuotų EVJ. Turime laidininkus, kuriais teka srovė ir kurie yra magnetiniame lauke. Juos veikia elektromagnetinės jėgos, kurių kryptis nusakoma kairiosios rankos taisykle ir stengiasi sukti laidininkus magnetinio lauko sukimosi kryptimi.
Jeigu suteiktume laidininkams trumpą mechaninį impulsą jų sukimosi kryptimi, lauko ir laidininkų sūkių dažnis susilygintų ir juose nebūtų indukuojamos EVJ, netekėtų srovė ir išnyktų juos sukančios jėgos. Laidininkai esantys sukamajame magnetiniame lauke, varomi elektromagnetinio momento, gali suktis tik asinchroniškai. Dėl to asinchroninių variklių rotoriaus sūkių dažnis yra mažesnis nei magnetinio lauko.
Stabdymo rėžimas. Tai toks rėžimas kai variklio rotorių veikiantis elektromagnetinis momentas yra priešingas jo rotoriaus sukimo krypčiai.
Uždarą laidininkų grandinę, esančią sukamajame magnetiniame lauke, sukame magnetinio lauko sukimosi kryptimi. Jeigu juos sukame magnetinio lauko greičiu, juose EVJ neindukuojamos ir elektromagnetinės jėgos jų neveikia. Jeigu laidininkus sukame greičiu, didesniu negu sukasi laukas, laidininkai jį kerta ir indukuojamos EVJ, teka srovė ir atsiranda juos veikiančios elektromagnetinės jėgos. Pažymėję indukuotų EVJ, srovės ir elektromagnetinių jėgų kryptis matome kad laidininkus veikia jų judėjimą stabdantis elektromagnetinis momentas. Toks variklio rėžimas vadinamas generatorinio stabdymo rėžimu, nes variklis teikia energiją šaltiniui, prie kurio prijungta jo statoriaus apvija.




4.Sinchroninės mašinos sandara ir veikimo principas.

Sincrhoninės mašinos indukorius paprastai yra nuolatinis elektromagnetas. Dažniausiai induktorius yra rotoriuje, o statoriuje yra trifazė inkaro apvija, kurios ritės išdėstomos kaip ir asinchroninėje mašinoje.
Sandara. Statoriaus magnetolaidis surenkamas iš izoliuotų feromagnetinės medžiagos lakštų. o jo išilginiuose grioveliuose sudedama trifazė inkaro apvija. Inkaro apvijos ričių skaičius parenkamas ir jos išdėstomos statoriuje taip, kad inkaro magnetinio lauko polių porų skaičius būtų toks pat kaip ir induktoriaus.
Induktorius gali būti ryškiapolis arba neryškiapolis. Ryškiapolio induktoriaus-rotoriaus poliai yra pritvirtinti prie veleno taip, kad susidarytų feromagnetinės medžiagos magnetinė grandinė. Jo žadinimo apvija yra sujungiama tokiu būdu, kad induktoriaus N ir S poliai išsidėstytų pakaitomis. Tokios mašinos naudojamos dažniausiai.
Neryškiapolis induktorius -rotorius yra masyvus plieno cillindras, kurio išilginiuose grioveliuose yra žadinimo apvija. Jos laidininkai sudedami į griovelius taip, kad, tekant apvija žadinimo srovei, susidaro magnetinių linijų sutankėjimai. Taip sudaromi magnetiniai poliai N ir S, kurie išsidėsto pakaitomis.
Generatoriaus rėžimas. Sukant sinchroninės mašinos induktorių pastoviu greičiu, kiekvienoje inkaro apvijos ritėje indukuojama kintamoji EVJ. Ji yra sinusinė, nes induktoriaus magnetinis laukas sudaromas toks, kad magnetinė indukcija oro tarpe pasiskirstytų sinuso dėsniu. Kadangi visos ritės yra vienodos ir išsidėsčiusios 120 kampais, inkaro apvijoje gaunama simetrinė trifazė EVJ sistema: visos trys EVJ yra vienodų amplitudžių, bet skiriasi 120 faze.
Induktoriaus ir inkaro magnetiniai laukai sukasi tuo pačiu greičiu -sinchroniškai - ir sudaro bendrą generatoriaus sukamajį magnetinį lauką.
Variklio rėžimas. Kaip ir asinchroninio variklio statoriuje sudaromas sukamasis magnetinis laukas. Tarp inkaro ir induktoriaus priešingų magnetinių polių susidaro elektromagnetinės traukos jėgos. Kai jos pakankamos, induktorius sukasi kartu su inkaro magnetiniu lauku. Bendrą variklio magnetinį lauką sudaro inkaro ir induktoriaus laukai.
Variklio rotoriaus sūkių dažnis yra lygus magnetinio lauko sūkių dažniui.

Raktiniai žodžiai

• elektromechanika
• asinchroninis variklis
• statorius