Makinat AC: pajisja, parimi i funksionimit, aplikimi

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-17 10:40

Makinat elektrike kryejnë funksionin kritik të shndërrimit të energjisë në mekanizmat e punës dhe stacionet gjeneruese. Pajisjet e tilla e gjejnë vendin e tyre në zona të ndryshme, duke furnizuar organet ekzekutive me potencial të mjaftueshëm fuqie. Një nga sistemet më të njohura të këtij lloji janë makinat AC (ACM), të cilat kanë disa varietete dhe dallime brenda klasës së tyre.

Informacione të përgjithshme rreth MAT

Segmenti i konvertuesve MPT ose elektromekanikë mund të ndahet me kusht në sisteme njëfazore dhe trefazore. Gjithashtu, në nivelin bazë, dallohen pajisjet asinkrone, sinkrone dhe kolektore, ndërsa parimi i përgjithshëm i funksionimit dhe dizajni i projektimit kanë shumë të përbashkëta. Ky klasifikim i makinerive AC është i kushtëzuar, pasi stacionet moderne të konvertimit elektromekanik përfshijnë pjesërisht rrjedhat e punës nga secili grup pajisjesh.

Si rregull, MPT bazohet në një stator dhe një rotor, midis të cilëve sigurohet një hendek ajri. Përsëri, pavarësisht nga lloji i makinës, cikli i punës bazohet në rrotullimin e fushës magnetike. Por nëse në një instalim sinkron lëvizja e rotorit korrespondon me drejtimin e fushës së forcës, atëherë në një makinë asinkrone rotori mund të lëvizë në një drejtim të ndryshëm dhe me frekuenca të ndryshme. Ky dallim përcakton edhe veçoritë e përdorimit të makinerive. Pra, nëse sinkroni mund të veprojë edhe si gjenerator edhe si motor elektromekanik, atëherë ato asinkronët përdoren kryesisht si motorë.

Për sa i përket numrit të fazave, dallohen sistemet njëfazore dhe shumëfazore. Për më tepër, nga pikëpamja e përdorimit praktik, përfaqësuesit e kategorisë së dytë meritojnë vëmendje. Këto janë në pjesën më të madhe makina trefazore AC, në të cilat fusha magnetike thjesht kryen funksionin e një transportuesi energjie. Pajisjet njëfazore, nga ana tjetër, për shkak të joprakticitetit operacional dhe përmasave të mëdha, gradualisht po zhduken nga praktika e aplikimit, megjithëse në disa fusha faktori vendimtar në zgjedhjen e tyre është kostoja e ulët.

Dallimet nga makinat DC

Dallimi themelor strukturor qëndron në vendndodhjen e mbështjelljes. Në sistemet AC, ai mbulon statorin, dhe në makinat DC, rotorin. Në të dy grupet, motorët elektrikë ndryshojnë në llojin e ngacmimit të rrymës - të përzier, paralel dhe serial. Sot, makinat AC dhe DC përdoren në industri, bujqësi dhe sektorin e brendshëm, por të paratopsioni është më tërheqës për sa i përket performancës. Alternatorët dhe motorët AC përfitojnë nga dizajni i përmirësuar, besueshmëria dhe efikasiteti i lartë i energjisë.

Përdorimi i pajisjeve të rrymës direkte është i përhapur në zonat ku kërkesat për saktësinë e rregullimit të parametrave të funksionimit dalin në pah. Këto mund të jenë mekanizma tërheqës transporti, vegla makinerie dhe instrumente matëse komplekse. Për sa i përket performancës, makinat DC dhe AC kanë një efikasitet të lartë, por me mundësi të ndryshme rregullimi teknik dhe strukturor në kushte specifike aplikimi. Funksionimi DC jep më shumë opsione për kontrollin e shpejtësisë, gjë që është e rëndësishme gjatë servisimit të motorëve servo dhe stepper.

Pajisje MPT asinkron

Për bazën teknike të kësaj pajisjeje në formën e rotorit dhe statorit, përdoret fletë çeliku, e cila para montimit është e veshur me një shtresë izoluese vaj-kolofon nga të dy anët. Në makinat me fuqi të ulët, bërthama mund të bëhet prej çeliku elektrik pa veshje shtesë, pasi në këtë rast shtresa e oksidit natyror në sipërfaqen e metalit vepron si izolues. Statori është i fiksuar në strehë, dhe rotori në bosht. Në makinat asinkrone AC me fuqi të lartë, bërthama e rotorit mund të montohet gjithashtu në buzën e strehës me një mëngë të montuar në bosht. Vetë boshti duhet të rrotullohet mbi mburojat mbajtëse, të cilat janë gjithashtu të fiksuara në bazën e kapakut.

Sipërfaqet e jashtme të rotorit dhe sipërfaqet e brendshme të statorit fillimisht janë të pajisura me brazda për të akomoduar përçuesit mbështjellës. Në statorin e makinerive AC, dredha-dredha është shpesh trefazore dhe e lidhur me rrjetin përkatës 380 V. Quhet edhe primar. Në mënyrë të ngjashme kryhet dredha-dredha e rotorit, skajet e së cilës zakonisht formojnë një lidhje në një konfigurim ylli. Janë dhënë gjithashtu unaza rrëshqitëse, përmes të cilave mund të lidhet shtesë një reostat për rregullim ose një element fillestar trefazor.

Është gjithashtu e rëndësishme të vihen re parametrat e hendekut të ajrit, i cili vepron si një zonë amortizuese që redukton zhurmën, dridhjet dhe nxehtësinë gjatë funksionimit të pajisjes. Sa më e madhe të jetë makina, aq më i madh duhet të jetë hendeku. Vlera e saj mund të ndryshojë nga një në disa milimetra. Nëse është strukturalisht e pamundur të lini hapësirë të mjaftueshme për zonën e ajrit, atëherë sigurohet një sistem shtesë ftohjeje për njësinë.

Parimi i funksionimit të MPT asinkron

Dredha-dredha trefazore në këtë rast është e lidhur me një rrjet simetrik me një tension trefazor, si rezultat i së cilës formohet një fushë magnetike në hendekun e ajrit. Për sa i përket mbështjelljes së armaturës, merren masa të veçanta për të arritur një shpërndarje harmonike hapësinore të fushës për hendekun e amortizimit, i cili formon një sistem polesh magnetike rrotulluese. Sipas parimit të funksionimit të një makine me rrymë alternative, në secilin pol formohet një fluks magnetik, i cili kalon qarqet e dredha-dredha, duke provokuar kështu gjenerimin e elektromotorit.forcë. Një rrymë trefazore induktohet në mbështjelljen trefazore, e cila siguron rrotullimin e motorit. Në sfondin e bashkëveprimit të rrymës së rotorit me flukset magnetike, mbi përcjellësit formohet një forcë elektromagnetike.

Nëse rotori, nën veprimin e një force të jashtme, vihet në lëvizje, drejtimi i të cilit korrespondon me drejtimin e flukseve të fushës magnetike të makinës AC, atëherë rotori do të fillojë të kapërcejë shkalla e rrotullimit të fushës. Kjo ndodh kur shpejtësia e statorit tejkalon frekuencën sinkrone të vlerësuar. Në të njëjtën kohë, drejtimi i lëvizjes së forcave elektromagnetike do të ndryshohet. Në këtë mënyrë, formohet një çift rrotullues frenimi me veprim të kundërt. Ky parim funksionimi lejon që makineria të përdoret si një gjenerator që funksionon në modalitetin e daljes së fuqisë aktive në rrjet.

Dizajni dhe parimi i funksionimit të MPT sinkron

Për sa i përket dizajnit dhe vendndodhjes së statorit, një makinë sinkrone është e ngjashme me atë asinkrone. Dredha-dredha quhet armaturë dhe kryhet me të njëjtin numër shtyllash si në rastin e mëparshëm. Rotori është i pajisur me një dredha-dredha ngacmuese, furnizimi me energji i së cilës sigurohet nga unaza rrëshqitëse dhe furça të lidhura me një burim të rrymës direkte. Një burim është një gjenerator-ngacmues me fuqi të ulët i montuar në një bosht të vetëm. Në një makinë sinkrone AC, dredha-dredha vepron si një gjenerues i fushës magnetike primare. Gjatë procesit të projektimit, projektuesit përpiqen të krijojnë kushte në mënyrë që shpërndarja induktive e fushës së ngacmimitnë sipërfaqet e statorit ishte sa më afër sinusoidalit.

Me ngarkesa të rritura, mbështjellja e statorit gjeneron një fushë magnetike me rrotullim në drejtim të rotorit me të njëjtën frekuencë. Kështu, formohet një fushë e vetme rrotullimi, në të cilën fusha e statorit do të ndikojë në rotor. Kjo pajisje e makinerive AC lejon përdorimin e tyre si motorë elektrikë, nëse fillimisht furnizohet një rrymë trefazore në mbështjelljen sinkrone. Sisteme të tilla krijojnë kushte për rrotullimin e koordinuar të rotorit me një frekuencë që korrespondon me fushën e statorit.

Makinat sinkrone të spikatura dhe jo të spikatura

Dallimi kryesor midis sistemeve të poleve të spikatura është prania e poleve të spikatura në dizajn, të cilat janë ngjitur në zgjatime të veçanta të boshtit. Në mekanizmat tipikë, fiksimi kryhet me ndihmën e mbërthyesve të bishtit në formë T-je në buzën e kryqit ose boshtit përmes tufave. Në pajisjen e makinave AC me fuqi të ulët, i njëjti problem mund të zgjidhet me lidhje me bulona. Si një material dredha-dredha, përdoret bakri i shiritit, i cili është i mbështjellë në një skaj, duke izoluar me guarnicione të veçanta. Në foletë me shtylla në brazda vendosen shufrat e mbështjelljes për nisje. Në këtë rast, përdoret një material me rezistencë të lartë si bronzi. Konturet e dredha-dredha në skajet janë ngjitur në elementët e qarkut të shkurtër, duke formuar unaza të zakonshme për një qark të shkurtër. Makinat me shtylla të spikatura me një potencial fuqie 10-12 kW mund të kryhen në të ashtuquajturin dizajn të përmbysur, kur armatura rrotullohet dhe shtyllat e induktorit mbeten të palëvizshme.kusht.

Në makinat me shtylla jo të spikatura, dizajni bazohet në një rotor cilindrik të bërë prej farkëtimi çeliku. Në rotor ka brazda për të formuar mbështjelljen e ngacmimit, polet e së cilës llogariten për shpejtësi të larta. Sidoqoftë, përdorimi i një dredha-dredha të tillë në makinat elektrike me rrymë alternative të fuqisë së lartë është e pamundur për shkak të shkallës së lartë të konsumit të rotorit në kushte të vështira funksionimi. Për këtë arsye, edhe në instalimet me fuqi mesatare, për rotorët përdoren komponentë me qëndrueshmëri të lartë prej farkëtimi të ngurtë të bazuar në çelik krom-nikel-molibden ose krom-nikel. Në përputhje me kërkesat teknike për forcën, diametri maksimal i pjesës së punës të rotorit të një rotori makine sinkron jo të spikatur nuk mund të kalojë 125 cm elementë. Gjatësia maksimale e rotorit është 8.5 m Njësitë e shtyllave jo të spikatura që përdoren në industri përfshijnë turbogjeneratorë të ndryshëm. Me ndihmën e tyre, në veçanti lidhin momentet e funksionimit të turbinave me avull me termocentralet.

Veçoritë e hidrogjeneratorëve vertikal

Një klasë e veçantë e MPT-ve sinkrone me pol të spikatur të pajisur me një bosht vertikal. Instalime të tilla janë të lidhura me turbinat hidraulike dhe zgjidhen sipas fuqisë së prurjeve të servirura në aspektin e frekuencës së rrotullimit. Shumica e makinave AC të këtij lloji janë me shpejtësi të ulët, por në të njëjtën kohë kanënjë numër i madh shtyllash. Ndër komponentët kritikë të punës të një hidrogjeneratori vertikal, mund të vërehet një mbajtës shtytës dhe një mbajtës shtytës, i cili mban ngarkesën nga pjesët rrotulluese të motorit. Kushineta e shtytjes, në veçanti, i nënshtrohet gjithashtu presionit nga rrjedha e ujit, i cili vepron në fletët e turbinës. Përveç kësaj, është siguruar një frenim për të ndaluar rrotullimin dhe kushineta udhëzuese janë gjithashtu të pranishme në strukturën e punës që perceptojnë forcat radiale.

Në pjesën e sipërme të makinës, së bashku me hidrogjeneratorin, mund të vendosen njësi ndihmëse - për shembull, një ngacmues gjeneratori dhe një rregullator. Nga rruga, kjo e fundit është një makinë e pavarur AC me një dredha-dredha dhe pole për magnet të përhershëm. Ky cilësim i jep fuqi motorit për funksionin e guvernatorit automatik. Në hidrogjeneratorët e mëdhenj vertikal, ngacmuesi mund të zëvendësohet nga një gjenerator sinkron, i cili, së bashku me njësitë e ngacmimit dhe ndreqësit e merkurit, siguron energji për pajisjet e fuqisë që i shërbejnë procesit të punës së hidrogjeneratorit kryesor. Konfigurimi i makinës së boshtit vertikal përdoret gjithashtu si një mekanizëm lëvizës për pompat hidraulike të rënda.

Koleksionist MPT

Prania e një njësie kolektori në projektimin e MPT-së shpesh përcaktohet nga nevoja për të kryer funksionin e konvertimit të shpejtësisë së rrotullimit në lidhjen elektrike të qarqeve me frekuenca të ndryshme në mbështjelljet e rotorit dhe statorit. Kjo zgjidhje ju lejon të pajisni pajisjen me shtesëvetitë operacionale, duke përfshirë rregullimin automatik të parametrave të funksionimit. Makineritë e kolektorëve AC që janë të lidhura me rrjetet trefazore marrin tre gishta furça në secilin segment të ndarjes me dy pol. Furçat janë të lidhura me njëra-tjetrën në një qark paralel me kërcyes. Në këtë kuptim, MPT-të e kolektorëve janë të ngjashëm me motorët DC, por ndryshojnë prej tyre në numrin e furçave të përdorura në shtylla. Përveç kësaj, statori në këtë sistem mund të ketë disa mbështjellje shtesë.

Preshtjellja e armaturës së mbyllur kur përdoret një kolektor me furça trefazore do të jetë një mbështjellje komplekse trefazore me një lidhje delta. Gjatë rrotullimit të armaturës, çdo fazë e mbështjelljes mban një pozicion të pandryshuar, megjithatë, seksionet kalojnë në mënyrë alternative nga një fazë në tjetrën. Nëse një grup furçash gjashtëfazësh me një zhvendosje prej 60 ° në lidhje me njëra-tjetrën përdoret në një makinë komutator AC, atëherë një dredha-dredha gjashtëfazore formohet me një lidhje shumëkëndëshi. Në furçat e një makine shumëfazore me një grup kolektori, frekuenca aktuale përcaktohet nga rrotullimi i fluksit magnetik në lidhje me furçat fikse. Drejtimi i rrotullimit të rotorit mund të jetë ose numërues ose i përputhur.

Përdorimi i MAT

Sot, MPT-të përdoren kudo ku, në një formë ose në një tjetër, kërkohet gjenerimi i energjisë mekanike ose elektrike. Njësitë e mëdha prodhuese përdoren në mirëmbajtjen e sistemeve inxhinierike, termocentraleve dhe njësive të ngritjes dhe transportit, dhe njësitë me fuqi të ulët përdoren në familjet e zakonshme.pajisje nga tifozët tek pompat. Por në të dyja rastet, qëllimi i makinave AC reduktohet në zhvillimin e potencialit energjetik në vëllim të mjaftueshëm. Një tjetër gjë është se dallimet strukturore, zbatimi i konfigurimit të brendshëm të statorit dhe rotorit, si dhe infrastruktura e kontrollit janë të një rëndësie thelbësore.

Megjithëse pajisja e përgjithshme MPT ruan të njëjtin grup përbërësish funksionalë për një kohë të gjatë, kërkesat në rritje për funksionimin e sistemeve të tilla i detyrojnë zhvilluesit të prezantojnë kontrolle dhe kontrolle shtesë. Në fazën aktuale të zhvillimit teknologjik, veçanërisht në kontekstin e përdorimit të makinerive AC në sektorin industrial, është e vështirë të imagjinohet funksionimi i motorëve dhe gjeneratorëve të tillë pa mjete me precizion të lartë për rregullimin e parametrave të funksionimit. Për këtë, përdoren një sërë metodash kontrolli - pulsi, frekuenca, reostat, etj. Futja e automatizimit në infrastrukturën rregullatore është gjithashtu një tipar karakteristik i funksionimit modern të MPT. Elektronika e kontrollit është e lidhur me termocentralin nga njëra anë, dhe nga ana tjetër - me kontrollorët e softuerit, të cilët, sipas një algoritmi të caktuar, japin komanda për të vendosur parametra specifikë të mekanizmit.

Përfundim

Gjeneratorët e energjisë dhe motorët elektrikë janë një komponent i domosdoshëm i energjisë në industrinë e sotme. Për shkak të funksionit të tyre funksionojnë veglat e makinerive, instalimet e transportit, komunikimit dhe njësitë dhe pajisjet e tjera elektrike që kërkojnë furnizim me energji elektrike. NëNë këtë rast, ekziston një grup i madh i llojeve dhe nënllojeve të makinave elektrike AC dhe DC, tiparet dhe karakteristikat e të cilave përfundimisht përcaktojnë kamaren për funksionimin e tyre. Karakteristikat teknike dhe operacionale të MPT përfshijnë një pajisje strukturore më të thjeshtë dhe kërkesa relativisht të ulëta për mirëmbajtje. Nga ana tjetër, makinat DC rezultojnë të jenë një zgjidhje më tërheqëse për problemet e furnizimit me energji elektrike në sistemet komplekse të energjisë kritike. Segmenti i prodhimit vendas të pajisjeve industriale elektrike ka përvojë të madhe në projektimin dhe prodhimin e të dy llojeve të makinave elektrike. Ndërmarrjet e mëdha po fokusohen gjithnjë e më shumë në zhvillimin e zgjidhjeve individuale me karakteristika strukturore dhe operacionale. Devijimet nga dizajnet standarde shoqërohen shpesh me nevojën për të lidhur njësi funksionale ndihmëse dhe pajisje si sistemet e ftohjes, pajisjet mbrojtëse kundër mbinxehjes dhe luhatjet e rrjetit, fuqia shtesë dhe rezervë. Përveç kësaj, mjedisi i jashtëm i funksionimit ka një ndikim të konsiderueshëm në disa nga vetitë strukturore të makinave elektrike, gjë që merret parasysh edhe në fazat e projektimit dhe krijimit të pajisjeve.