Жылу элнктр стансияларындағы негізгі қондырғылар

 

P_ном=S_номcos _ном                                                              (1.3)

 

Ротор мен басқа да элементтердің  номиналдық тоқтары мен қуаттары мемлекеттік стандартқа сәйкес болу керек. [4]

Синхрондық генератор  жұмыс істеу барысында белгілі температураға дейін қызады. Оның ішіндегі болат материалдары мен орамдары белгілі температураға дейін ғана шыдауы мүмкін. Осыған байланысты осы генераторларды суыту үшін екі әдіс қолданылады:

1. Жанама әдіс; 
2. Тікелей әдіс.

Синхрондық  генератордың роторының орамы арнайы тұраќты тоқ көзінен қоректенеді. Мұны көп жағдайда қоздырғыштар деп атайды. Мұндай тұратқы тоқтың шамасы генератордың толық қуатыныњ 0,3-1%-ін құрайды. Ал, номиналдық кернеуі 100 600В-қа дейін баруы мүмкін. Генератордың қуаты артқан сайын берілетін номиналдық қыздыру кернеуі де артық болуы мүмкін. Сырттан арнайы келетін және генератордың роторын қоздырушы элементтің негізгі мақсаты және оның жұмыс істеу тәртібі, бұл жүйенің аса қажетті сипаттамасымен айқындалады. Олар: өте жылдам іске қосу немесе ротордағы кернеудің тез арада өсуіне көп байланысты. Кернеудің тез арада өсуі мєнін келесі түрде жазамыз:

 

V=0632(U_f,пот-U_f,ном)/U_f,номt                                  (1.4)

 

U_f,пот – ењ жоѓарѓы потенциалдық дењгейі.

 

=k_фор                                                                      (1.5)

 

k_фор – Кернеудің тез арада өсуі немесе тездету коэффициенті.[3]

 

1.3. Синхронды генератордың құрылымы әсер ету принципі.

 

Синхронды генератор  статоры құрылымы бойынша асинхронды генератор статорынан еш айырмашылығы жоқ. Статор фазасында үшфазалы, екіфазалы  немесе бірфазалы орамалар орналасады. [6]

 

 

3- сурет. Синхронды генератор құрылымы.

 

Ротор өз кезегінде тұрақты магнит немесе электромагнит міндетін атқарады.

3 суретте генератордың  2 құрылымы келтірілген: жай жүрісті және тез жүрісті.

Тез жүрісті роторы бар  генераторға көбінесе турбогенераторлар  жатқызылады. Бұндай генератор стандартты 50 Гц жилікті электр тоғын өңдіру үшін оны

 

n=60 · f /p = 60·50/1=3000айн/мин                          (1.6)

 

Гидроэлектростанцияларда  ротордың айналуы су ағынының қозғалысынан  тәуелді. Жай айналғаннан да мұндай генератор 50 Гц стандартты жилікте электр тоғын өндеу керек. Сондықтан әрбір гидроэлекрстанциялар үшін өзіндік жеке генератор құрылады. [1]

Статор орамасында келтірілген  ЭҚК шамасы магнит ағынының жылдамдық  өзгерісі мен санына тәуелді:

 

e = - w                                      (1.7)

 

Қажетті мәндерді ала отырып, ЭҚК–н былай жазуға болады.

 

E = c·n·Ф                                               (1.8)

 

мұндағы,п– генератор роторының айналу жилігі, Ф – магнит ағыны, с – тұрақты коэффициент.[7]

Генератор кернеуі шығысының  тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін магнит ағынын реттеп орыру керек. Егер кемісе магниттендіру, өссе – магнитсіздендіру керек. [7]

 

1.4. Генератордағы электромагниттік өрісті автоматтық құрылғылардың көмегімен сөндіру

 

Бұл жағдайда ротордың сақинасындағы кернеудің өзгеру үрдісі, автоматты сөндіру өрісін сөндіргеннен кейін мына заң  арқылы өрнектеледі,

 

,                                        (1.9)

 

яғни белгілі  қарама-қарсы және сөндіру кедергісіндегі кернеудің төмендеуіне тең болады. Бұл жағдайда сөндіру өрісінің тұрақты уақытын азайтып, сөндіру өрісінің үрдісін жылдамдатуға және арттыруға мүмкіндік алады. Бірақ-та бұл кезде сөну өрісі үрдісінің кезінде ротор сақинасында кернеу артады. Әдетте ол r_r=(4 6)r_f алынады. Тоқты сөндіру үрдісі бірнеше секундқа созылады. Автоматты сөндіру өрісінің мұндай сүлбесі, орта қуатты турбогенераторлар үшін қолданады. Жоғарғы қуатты генераторлар үшін доға тәрізді сөндіргіш торы, автоматты сөндіру өрісі қолданылады. Автоматты сөндіру кезінде бұл құрылымда алдымен 2 жұмыс контактісі, содан кейін 1 қосымша контактісі үзілу арқылы ажыратылады. Тұрақты магниттегі магнит өрісі, доға мыс пластинадан жасалған доға тәрізді сөндіргіш торда және қысқа доғаларда бөліне отырып таратылады. Қысқа доғадағы кернеудің түсуі, доғадағы тоққа мүлдем байланысты емес жєне ол пластина маңындағы кернеу түсуімен анықталады. Сондықтан 25 30В-қа тең тұрақты шама болып табылады. -ға тең доғадағы кернеудің түсуінің қосындысы доғаның жану үрдісі кезінде тұрақты болып қалады. Егер де алынған  n санын бірнеше есе артық шамада алсақ, онда доғадағы кернеудің түсуі қоздырушы кернеудің шамасынан анағұрлым үлкен болады. Сөну өрісіндегі өту үрдісі келесі теңдікпен өрнектеледі:

 

                                                   (1.10)

 

немесе                                                                              (1.11)

 

осыдан

 

                               (1.12)

 

Мұндағы

 

                                                         (1.13)

 

Бұл жағдайда роторды  тоқтату мәні келесі шамаға ұмтылады.

 

                                                (1.14)

 

Осы шарттардың барлығын қолданған кезде, қоздырушы кернеу мен доға кернеуі бір-біріне тең десек,   орамдағы тоқ 0-ге айналып өзінің бағытын өзгертеді. Бірақ та тоқтың мәні 0-ге тең болған кезде, тар саңылаудағы доға сөніп оған түсірілген қоздырушы кернеудін мәні автоматты сөндіру өрісіні пластина аралығындағы аралық кеңістікті тесіп өтуге мүмкіндігі жетпей, осы кезде өрістін сөну үрдісі аяқталады. Осындай автоматты сөндіру өрісі кезінде орамдағы қоздырушы тоқ экспоненциялдық түрде өзгереді. Оның бастапқы бөлігі түзуге ұқсас. Барлық үрдістер, сонымен қатар сөну үрдісінің уақыты 0,7 1с аралығына дейін созылады. Қысқа доғалардың саны көп болған сайын тоқтың сөнуі де тез өтеді. Сонымен қатар ротор сақиналарында кернеудің арту мәнінің абсолюттік шамасы да артады. Сондықтан пайдаланған мәнін ротор сақинасының кернеуініњ 75%-інен аспайтын кернеумен сынақтан өткізеді.[3]

 

                                           (1.15)

 

1.5. Синхронды машиналар және олардың түрлері

 

Синхронды машина дегеніміз – айнымалы ток электр машинасы, оның роторының айналу жилігі маңызды эксплуатациондың қасиетіне ие статор тоғынан пайда болатын магнит өрісінің айналу жилігіне тең. [9]

 Синхронды машинаның негізгі  бөлігі якорь және индуктор  болып табылады. [6]

Якорь бір немесе бірнеше айнымалы тоқ орамынан тұрады. Қозғалтқыштағы якорға берілетін ток индуктор өрісімен байланысатын айналмалы магниттік  өрісті тудырады. Сол тәрізді энергия  түрлендіруі де болады. Якорь өрісі  индуктор өрісіне әсер еткедіктен, өріс якорь реакциясының өрісі деп атайды. Якорь реакциясының өрісі генераторларда индуктордан индукцияланған якорь орамасындағы айнымалы тоқтан пайда болады. [3]

Индуктор тұрақты тоқ электромагниттері  немесе тұрақты магнит полюстерінен тұрады.[3]

Синхронды машина индкторларының түрлі құрылымы бар: анық полюсті  немесе анық емес полюсті. Анық полюсті  машинаның ерекшелігі – оның полюстері  анық айқындалған және тұрақты тоқ  машинасының полюстарына ұқсас  құрылымы бар. Анық емес полюсті құрылымда  қозу орамы индуктордың өзек фазасына орналасады, ол фазалық роторы бар асинхронды машина. Ротор орамасына ұқсас, бірақ айырмашылығы, полюс аралығында өткізгіштермен толтырылмаған орын қалады. Анық емес полюсті құрылымдарды полюстерге механикалық салмағын азайту үшін тез жүретін машиналарда қолданылады.[2]

Магниттік кедергіні  азайту үшін,яғни магнит ағынының өтуін жақсарту үшін статор және ротордың ферромагниттік өзектерін пайдаланады. Негізінен олар өз кезегінде электротехникалық стальдан жасалған құрылым болып табылады. Электротехникалық сталь ерекше қасиеттерге ие. Соның ішінде өзінің электрлік кедергісін , өрісін және Фуко тоғын кеміту үшін керемнийдін жоғарғы құрамына ие.[7]

Синхронды машиналар  генератор ғана емес, сондай-ақ қозғалтқыш ретінде де жұмыс атқара алады.[7]

Турбогенератор – бу турбинасы арқылы қозғалысқа келетін генератор болып табылады. Гидрогенератор  су дөңгелегін айналдырады, ал дизель – генераторы іштен жану қозғалтқышымен механикалық байланысты. Синхронды қозғалтқыштарды, қуатты компрессорларды сорғыларды, желдеткіштерді келтіру үшін кеңінен қолданылады.[4]

Гидрогенератор – гидравликалық турбина жұмысынан электр энергиясын өңдеу үшін арналған анық полюсті синхронды генератор.(төмен жылдамдықты айналу кезінде 50-600 айн/мин).[1]

Турбогенератор – ротор айналуының жоғарғы жылдамдығындағы бу немесе газ турбинасының жұмысынан электр энергиясын өңдеу үшін арналған анық емес полюсті синхронды генераторлар.(6000(жиі), 3000, 1500 айн/мин).[1]

Синхронды компенсатор – валға ешқандай салмақ түсірмей жұмыс істейтін реактивті қуат өңдеу үшін арналған синхронды қозғалтқыш, якорь орамасында тек қана реактивті тоқ жүреді. Синхронды компенсатор кернеу тұрақтандыру тәртібінде немесе қуат коэффициентін жақсарту тәртібінде жұмыс істей алады.[3]

Қос қоректендіру машинасы – әр түрлі жиліктегі ток статорының және ротор орамасының қоректендіргіші бар синхронды машина.[9]

Соққы генераторы  – қысқа тұйықталу тәртібінде қысқа жұмыс үшін арналған синхронды генератор.( әдетте 3фазалы тоқта).

Сондай – ақ редукторсыз, қадамды, индукторлық, гистерезистік, байланыссыз синхронды қозғалтқыштарыда бар.[6]

 

2. Күшейткіш трансформаторлар және автотрансформаторлар. Трансформаторлардың типтері және параметрлері

 

2.1 Күшейткіш трансформаторлардың жүктемелік мүмкіндіктері

 

Электр станциялары мен басқа да станцияларда қолданылатын күшейткіш трансформаторлар электр энергиясын бір шамадан екінші шамаға дейін өзгерту үшін қолданылады. Әсіресе үш фазалық трансформаторлар көп қолданылады. Мұндай трансформатордағы электр қуатының жойылуы басқа бір фазалық трансформаторларға қарағанда 12-13%-ке төмен, ал қолданылатын материалдыњ мөлшері 20-25%-ке төмен. Трансформатордың негізгі параметріне (генератор сияқты) номиналдық қуат, номиналдық кернеу, номиналдық тоқ, қысқа тұйықталу кезіндегі кернеу, бос жұмыс істеп тұрған кездегі тоқ жєне қысқа тұйықталу кезіндегі тоқ параметрлері жатады. Көбінесе мұндай параметрлер трансформатордың төлқұжаттарында көрсетіледі.[5]

Кернеу орамының номиналдық мәні бұл трансформаторға  жүктеме бермеген жағдайда алынған  бір және екі орамдағы кернеуі. Трансформатордың трансформациялау коэффициенті келесі түрде өрнектеледі.[5]

 

n=                                                    (2.1)

 

Бұл бір фазалық трансформатор үшін. Трансформатордың тоғы оның қуаты мен номиналды кернеуінің мәні арқылы анықталады. Қысқа тұйықталу кернеуі трансформатордың бойынан өтетін тоқтың номиналдық тоққа тең болған кездегі шамасымен анықталады. Ал трансформатордағы тұйықталу кернеуі трансформатордағы кернеудің түсуімен осы трансформатордағы толық кедергімен сипатталады.[5]

Бос жүрісті тоқ трансформатор жасалған болаттағы активтік және реактивтік жоғалулармен, осы материалдың магниттік қасиетіне жєне магнит сымын жинау кезіндегі сапасы мен құрылымына, сонымен қатар магнит индукциясына байланысты. Мұндай күшейткіш трансформатордың жүктемелік мүмкіндіктері әрбір трансформаторға түсетін қажетті жүктеме мен артыќ жұктеменің қосындысын құрайды. Қажетті деңгейдегі жүктеме, ол қолданылатын трансформатордың орамдарының оқшаулама материалдарының қызуға төзімділігі және де номиналдық тәртіп кезінде белгілі деңгейден асып кетпейтін жүктеме. Жүктеменің бастапқы, болмаса алғашқы коэффициенті келесі теңдік арқылы өрнектеледі.

 

K₁ = =                           (2.2)

 

S₁,S₂  т.с.с бұл жєне т.с.с уақыт аралығындағы номиналды түсірілетін жүктеме. Ал, максималды жүктеме коэффициенті келесі өрнектен сипатталады.

 

K₂¹=                                (2.3)

 

- максималды жүктеме кезіндегі уақыт.

Әрбір трансформатордың белгілі уақыт ішіндегі суытылуын  және оған қолданылатын суыту жүйелерін  біле отырып, қажетті деңгейдегі салыстырмалық жүктемені анықтауға болады. .[6]

 

2.2 Автотрансформаторлардың жұмыс істеу тәртібі мен құрылымдық негіздері.

 

Шамалары 110 кВ және одан да жоғары болатын қондырғыларда  автотрансформаторлар көптеп қолданылады. Жай трансформаторларға қарағанда  автотрансформаторлардың кейбір ерекшеліктері бар. Бір фазалы автотрансформаторлардың сүлбесін қарастырайық.[3]

В жєне С орамдарын тізбекті, ал С мен Д орамын жалпы деп атайды. Автотрансформаторларды кернеуді азайту кезінде қолданғанда, тізбектелген орамда I_В (жоғарғы) тоғы пайда болады. Бұл тоқ магнит өрісін туғыза отырып, жалпы орамда I₀ (жалпы) тоғын туғызады. 2-ші орамдағы I_C (орташа) тоқ екі тоқтың қосындысынан трады.