Генераторы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                

 

                                              

Жоспар:

1. Кіріспе бөлім

2. Негізгі бөлім

1. Генератор туралы мағұлмат

2. Генератордың түрлері

3. Қорытынды

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кіріспе

      Әдетте  біз электр машиналары деп  генераторлар мен қозщғалтқыштар (двигательдер) және трансформаторларды  айтамыз. Электр машиналарының  барлық түрлерінің жұмыстарының  физикалық негізін магнит өрісінің  күштік әсері мен электромагниттік индукция құрайды. Механикалық энергия мен электр энергияларының өзара түрленуінің мүмкіндіктерін өндірістік көлемде  электр машиналары арқылы іске асырылады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Негізгі бөлім

1. Генераторлар  туралы түсінік

Механикалық энергияны  электр энергиясына айналдыруды генераторлары іске асырса, электр энергиясын механикалық энергияға электр қозғалтқыштарын түрлендіреді.

Генератор дегеніміз  магнит және сол магниттің екі  полюстарының ортасына орналасқан орауыш катушка деп айтуға енді болады. Осы ортадағы орауыш катушканы айналдырғанда ол магнит өрісін қиып өтіп, орауыш катушканың орамдарында электр тогын туғызады. Міне, дәп осы жерде баса назар аударатын нәрсе мына жәйтте: орауыш катушканың бір жағы бір полюстің магнит өрісін қиып өткенде, электрондар бір бағытта қозғалса, енді тап сол жағы екінші полюстің магнит өрісін қиып өткенде электрондар қарама-қарсы бағытта қозғалады және мұндай электр тогы уақыт бойынша өз шамасын өзгертіп отырады.

Міне ,сондықтан мұндай ток айнымалы деп аталады.

Ток өндіретін генераторларда ішкі айналып тұратын орауыш катушканы  ротор деп, сыртқы қозғалмайтын бөлігін  статор деп атайды.

Ротор дегеніміз- тұрақты токтың көмегімен электр өрісін тудыру арқылы қоздырылатын электромагнит деп атауға болады. Ротордың орамдарына қоздыру тогы оның білігіне орналасқан екі мыс сақина арқылы беріледі. Ал бұл сақиналардың үстімен қозғалмайтын шөткелер сырғанап отырады. Олар өз кезегінде өткізгіш сымдар арқылы қоздырғышпен қосылған. Ондай қоздырғыш дегеніміз тұрақты токтың аса үлкен емес генераторы.

Ал статор электротехникалық болаттан жасалған. Формасы қуыс цилиндр тәрізді. Ішкі жағында оқшауландырылған орам сымдарды салатын орындары-пазалары бар. Ол орам бір-бірімен белгілі бір схема бойынша қосылған және осы статордың айнымалы электр қозғаушы күші индукцияланатын орамдары болып табылады.

 

 

2. Генераторлардың  түрлері

Қазіргі уақытта ең жиі  қолданылатындары синхронды және асинхронды айнымалы токтың электр машиналары. Машиналардың бұл екі түрі де генератордың режимінде де, қозғалтқыштың да режимінде де жұмыс істей алады, бірақ іс жүзінде көбірек қолданылатындары синхронды генераторлар мен асинхронды электр қозғалтқыштары.

Кванттық генератор

    Кванттық генератор – еріксіз сәуле шығару құбылысына негізделіп жұмыс істейтін электрмагниттік толқындардың генераторы. Радиодиапазонда жұмыс істейтін кванттық генератор мен кванттық күшейткіш мазер, ал оптикалық диапазонда жұмыс істейтін кванттық генератор лазер деп аталады. Аса жоғары жиілік диапазонында жұмыс істейтін ең алғашқы кванттық генератор 1955 жылы жасалды. Онда активті орта ретінде аммиак молекулаларының шоғы пайдаланылды. Кейін сутек атомдарының шоғы (21 см) қолданылған кванттық генератор құрастырылды. Радиодиапазонда жұмыс істейтін кванттық генератордың аса маңызды ерекшелігі – оның тербеліс жиілігінің өте жоғары дәрежеде тұрақты болуы (10–13). Сондықтан мұндай кванттық генераторлар жиіліктің кванттық стандарты ретінде пайдаланылады. Оптикалық диапазонда жұмыс істейтін кванттық генераторлар ультракүлгін сәуледен бастап субмиллиметрлік толқынға дейінгі жиілік диапазонында импульстік және үздіксіз режимде жұмыс істейді.^[

 Электрлiк генераторлар

Бiздiң серiктестiк негiзгiсi мамандандыру негiзгi және резервтегi қоректену үшiн сумен салқындатуы бар үлкен қуаттардың дизельдi электр станцияларының сатуы болып табылады. Бiздiң ассортимент түрлер және бұл жабдықты түрлендiру тiптен әр түрлi жабдықтаған - жетекшi әлемдiк өндiрушiлерденгi 15 квт, 100 квт, 300 квт және биiгiрек қуаттың дизельдi электростанциялары. Сiзге бiздiң консультанттар бәрi сiздiң қажеттiлiктерiңiздi толық қанағаттандырған дизельдi электростанциясының қолайлы үлгiлерiн терiп алуға көмектеседi.

 
Көрсетiлген жабдық салалар және сала өзiн тiптен әр түрлi ендi тамаша кепiлдеме бердi: коммерциялық және әлеуметтiк ұйымдар, арнайы қызметтерде және сектор, саудалық және құрылыс серiктестiктерiнiң бөлiндiсi, әр түрлi қызметтердiң саласында. Сондықтан сiзгеге жылжымалы және тұрақты дизельдi электростанциялары кез келген объектiлердiң электрлендiруiмен мәселеге толық бел байлауға мүмкiндiк бередi. 
 
    Электрогенератор қолданылу аясы өте ендi - электроэнергиясына қайда онда қажеттi алмастырылмайтын жылжымалы рұқсаттары олары. Жиi қажеттiлiк электр генераторды сатып ал қасында қасында тұрақты электр желiлерiне рұқсат бар болатын жөндеу жұмыс пайда болады. Өнеркәсiптiк қолдану үшiн дизель жанар майындағы электр генераторды лайықты сатып алсын, саяжайшы ал баға бойымен қол жететiн және бер тұрмыстық құралдарды қосу үшiн электр энергиясы жеткiлiктi жанармайдағы өндiргiштерi сатып ала алады, 15 квт қуаттың дизельдi өндiргiштерiн сату және аса, тұрмыстық және өнеркәсiптiк тағайындау сонымен бiрге ал - бұл бiздiң серiктестiк қызметтiң басты бағыттары.  
AKSA, Табиғи Газадағы генераторлық қоюлар 
Табиғи газ жұмыс iстейтiн генераторлық қоюларды өндiрiстiң Түркияның озып келе жатқан серiктестiктерiден облысқа AKSA Power Generation бiрi серiктестiк. Мұндай жабдық өте үнемдi, табиғи газдың қолдануының арқасында биiк емес құны болып табылады. 
Табиғи газ жұмыс iстейтiн генераторлық қоюларды маңызды қадыр оның биiк экологиялық қауiпсiздiгi болып табылады. Мұндай жабдыққа шығатын газдардағысы биiк техникалық мiнездемелер және зиянды заттардың шығарылуының төмендетiлген деңгейiмен ие болады. 
 
    Жылулық және электр қуатының Құрамалы өндiрiстiң жабдығы 
 
Жылу қуатымен де, электрмен де электр қуат Aksa Power Generation жылулық және құрамалы өндiрiстiң жүйесi тұтынушыларды қамтамасыз етедi. Қоюлардың мәлiметтерiн ПӘК қолданудың есебiне 85-90 % жет генераторлық қоюларды дәстүрлi қолдануда сасқалақтататын жылу. 
 
Aksa Power Generation үлкен тәжiрибемен және бiрлескен өндiрiстiң жүйесiн шығар жылу болуға және 15 мвт дейiн қуаттың электр энергия қабiлеттi шығарылған өнiмдi ендi тiзiм ие бола.

 Айнымалы ток генераторы

     Ток генераторы деп энергияның қандай да бір түрін электр энергиясына айналдыратын қондырғыны айтады. Электростатикалық машиналар, термобатареялар, күн батареялары, т.б. генераторға жатады. 
Қазіргі кезде айнымалы токтың электромеханикалық индукциялық генераторлары өте кең таралған. Бұл генераторлардың артықшылығы — олардың құрылысының қарапайымдылығында және жеткілікті түрде жоғары кернеу мен үлкен токтарды алу мүмкіншілігінде. Электромеханикалық индукциялық генераторларда механикалық энергия электр энергиясына айналады. Мұндай генератор құрылысының принциптік жобасын біз §2.1-ында қарастырып, магнит өрісінде айналып тұрған сым орамада айнымалы индукциялық ЭҚК-інің пайда болатынын айтып өткенбіз. Токты сыртқы тізбекке шығару үшін сақиналарға жабыстырып қойған щеткалар қолданылады. Кез келген индукциялық генератордың негізгі бөліктері мыналар:

1) индуктор — магнит  өрісін тудыратын қондырғы. Бұл  тұрақты магнит не электромагнит болуы мүмкін;

2) якорь — ЭҚК индукцияланатын (пайда болатын) орама;

3) щеткалар мен сақиналар —  айналып тұрған бөліктерден индукциялық  токты шығарып алатын немесе  электромагниттерге қоректенетін  ток беретін қондырғылар.

Тізбектей жалғанған  орамаларда индукцияланған ЭҚК-тері қосылады, сондықтан якорь көп орамнан тұрады. 
ЭҚК-інің амплитудасы , яғни орамнан өтетін магнит ағынына пропорционал екеніне көз жеткізгенбіз. Магнит ағынын көбейту үшін индукциялық генераторларда арнаулы магниттік жүйе қолданылады. Ол электротехникалық болаттан жасалған екі өзекшеден тұрады. Екі өзекшенің бірінің қуыстарында магнит өрісін тудыратын орамалар (электромагнит), ал екінші өзекшенің қуыстарында ЭҚК-і туатын орама (якорь) орналасады. Бір өзекше (әдетте ішкісі) өзінің орамдарымен бірге горизонтал не вертикаль осьтен айналады, ол ротор деп аталады. Екінші, қозғалмайтын өзекше — статор деп аталады. 2.21 -суретте сым рама (якорь) айналып, ал электромагниті қозғалмай тұратын генератор көрсетілген. Қуатты өндірістік генераторларда электромагнит айналады, яғни ол ротордың қызметін атқарады, ал ЭҚК-і индукцияланатын якорь қозғалмайды, бұл — статор. Электромагнитті қоректендіретін ток күші якорьде туатын индукциялық ток күшінен анағұрлым аз болғандықтан, осындай құрылым ыңғайлы. Себебі қуаты жоғары токты қозғалмай тұрған орамадан шығарып алу жеңілірек. Индукторға әлсіз ток сақиналар арқылы беріледі, ол ток тұрақты токтың жеке бір генераторында өндіріледі. Генератор өндіретін ток статордың орамасынан қозғалмайтын шиналар арқылы электр энергиясының желісіне беріледі. Техникалық қажеттіліктерге жиілігі 50 Гц синусоидалық айнымалы ток пайдаланылады. Ондай ток алу үшін ротор 50 айн/с жиілікпен айналу керек. Айналу жиілігін азайту үшін индуктордың полюстер жұптарының санын көбейтеді. Онда генератор өндіретін айнымалы ток жиілігі

(2.20)

мұндағы — полюстер жұбының саны, — ротордың айналу жиілігі. Қарастырып өткен генератор айнымалы токтың бірфазалық генераторы деп аталады.

             Тұрақты токтың генераторы. Электрқозғалтқыштар

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 (2.22-сурет). 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 (2.23-сурет). Кернеудің мұндай өзгерістерін жаймалау үшін генератордың якорін бір-бірінен белгілі бір бұрышқа ығысып орналасқан бірнеше бөлімнен құрастырып жасайды. Соған сәйкес коллекторды да якорьмен ортақ осьтен айналатын цилиндрдің бетіне бекіткен бірнеше пластинадан жасайды. Якорьдің әрбір бөлімінің ұштарын әрбір пластина жұптарымен дәнекерлейді.           Генератор якорінде туатын ЭҚК әрбір бөлімдегі ЭҚК-тің қосындысынан тұрады және фаза бойынша бір-бірінен ығысқан, сондықтан олар қосылған кезде лүпілдің (пульсация) жаймасы алынады.

Тұрақты ток генераторы, керісінше, электрқозғалтқыш ретінде  де жұмыс істей алады. Ол үшін генератор  қысқыштарына қандай да бір сыртқы ток көзін қосу керек. Егер генератордың якорі мен индукторы арқылы ток  өткізсе, якорь айнала бастайды. Якорьдің өзегін станокпен қосып, оны қозғалыска келтіруге болады. Бұл жағдайда генератор электр энергиясын механикалық энергияға айналдырып, электрқозғалтқыш ретінде жұмыс істейді. Магнит өрісінде тогы бар рамаға айналдырушы момент әсер ететіні бізге белгілі. Рама магнит өрісінің бағытына параллель жазықтықта жатқанда айналдырушы моменттің мәні максимал болады, ал рама магнит өрісіне перпендикуляр орналаскан кезде айналдырушы момент нөлге тең. Рама бұдан әрі айналғанда айналдырушы моменттің таңбасы өзгереді. Сондықтан, егер коллектор болмаса, әрбір жарты айналым сайын айналдырушы моменттің таңбасы өзгеріп отырар еді де, нәтижесінде якорь айналысқа түсе алмас еді. Ал, бірақ коллектор якорь орамындағы токтың бағытын ол өріске перпендикуляр тұрған мезетте өзгертеді, сондықтан айналдырушы моменттің таңбасы өзгермей қалады, сөйтіп, қозғалтқыш жұмыс істейді. Сонымен, кез келген тұрақты токтың генераторын кері қайыруға болады: егер якорьді сыртқы күшпен айналдырса, машина генератор ретінде жұмыс істейді. Ал, егер якорь арқылы ток өткізсе, машина электркозғалтқыш ретінде жұмыс істейді.^[1]

Айнымалы ток

 

Айнымалы ток тербелісі

 

   Айнымалы  ток, кең мағынасында — 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 түсініледі. Айнымалы ток байланыс құрылғыларында (радио, теледидар, телефон т.б.) кеңінен қолданылады.

1-сурет. Периодты i(t) айнымалы токтың графигі

Ток күші (және кернеу) өзгерісі қайталанатын уақыттың (секундтпен берілген) ең қысқа аралығы период (Т) деп аталады (1-сурет). Айнымалы токтың тағы бір маңызды сипаттамасы — жиілік (ƒ). Дүние жүзі елдерінің көпшілігіндегі және Қазақстандағы электр энергетикалық жүйелерде пайдаланылатын стандартты жиілік — 50 Гц, ал АҚШ-та 60 Гц. Байланыс техникасында жиілігі жоғары (100 кГц-тен 30 ГГц-ке дейін) айнымалы ток пайдаланылады. Арнайы мақсат үшін өндіріс орындарында, медицинада және ғылым мен техниканың басқа салаларында әр түрлі жиіліктегі айнымалы ток, сондай-ақ импульстік ток қолданылады. Ток кернеуін кемітпей түрлендіруге болатындықтан іс жүзінде айнымалы токты электр энергиясын жеткізуде және таратуда кеңінен пайдаланады.

Таралуы, түрленуі

      Айнымалы токтың үш фазалық жүйесі жиі қолданылады. Тұрақты токқа қарағанда айнымалы токтың генераторлары мен қозғалтқыштарының құрылымы қарапайым, жұмысы сенімді, мөлшері шағын әрі арзан. Айнымалы ток әуелі шала өткізгіштер арқылы, ал одан кейін шала өткізгішті инверторлар көмегімен жиілігі реттелмелі басқа айнымалы токқа түрлендіріледі. Бұл жағдай жылдамдығын бірте-бірте реттеуді талап ететін электр жетектерінің барлық түрі үшін қарапайым әрі арзан қозғалтқыштарын ( асинхронды және синхронды) пайдалануға мүмкіндік береді.

2-сурет.

Тәжірибеде жай және неғұрлым маңызды жағдайда айнымалы ток күшінің лездік мәні ( ) синусоидалық заңға сәйкес белгілі бір уақыт ішінде мынадай заң бойынша өзгереді:

, мұндағы  — ток амплитудасы, ƒ— токтың бұрыштық жиілігі, — бастапқы фаза.

Сондай жиіліктегі кернеу де синусоидалық заң бойынша өзгереді:

, мұндағы  — кернеу амплитудасы, — бастапқы фаза (2-сурет).

Мұндай айнымалы токтың әсерлік мәндері мынаған тең болады:

≈ 0,707 ,

≈ 0,707 .

Айнымалы ток тізбегінде индуктивтілік не сыйымдылықтың  болуына байланысты ток күші ( ) мен кернеу ( ) арасында фаза ығысуы пайда болады. Фаза ығысуы салдарынан ваттметрмен өлшенетін айнымалы токтың орташа қуаты ( ) әсерлік ток мәні мен әсерлік кернеу мәнінің көбейтіндісінен кем болады: