Mashine za AC: kifaa, kanuni ya uendeshaji, matumizi

2024 Mwandishi: Howard Calhoun | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-17 10:41

Mashine za umeme hufanya kazi muhimu ya ubadilishaji wa nishati katika mifumo ya kufanya kazi na vituo vya kuzalisha. Vifaa vile hupata nafasi zao katika maeneo tofauti, kusambaza miili ya mtendaji na uwezo wa kutosha wa nguvu. Mojawapo ya mifumo maarufu ya aina hii ni mashine za AC (ACMs), ambazo zina aina na tofauti kadhaa ndani ya darasa lao.

Maelezo ya jumla kuhusu MAT

Sehemu ya MPT au vigeuzi vya kielektroniki vinaweza kugawanywa kwa masharti katika mifumo ya awamu moja na awamu tatu. Pia, katika ngazi ya msingi, vifaa vya asynchronous, synchronous na mtoza vinajulikana, wakati kanuni ya jumla ya uendeshaji na kubuni ya kubuni ina mengi sawa. Uainishaji huu wa mashine za AC ni wa masharti, kwa kuwa vituo vya kisasa vya kubadilisha umeme vya kielektroniki vinahusisha kwa kiasi utiririshaji wa kazi kutoka kwa kila kundi la vifaa.

Kama sheria, MPT inategemea stator na rota, ambapo pengo la hewa hutolewa. Tena, bila kujali aina ya mashine, mzunguko wa kazi unategemea mzunguko wa shamba la magnetic. Lakini ikiwa katika ufungaji wa synchronous harakati ya rotor inafanana na mwelekeo wa uwanja wa nguvu, basi katika mashine ya asynchronous rotor inaweza kuhamia kwa mwelekeo tofauti na kwa mzunguko tofauti. Tofauti hii pia huamua sifa za matumizi ya mashine. Kwa hivyo, ikiwa synchronous inaweza kufanya kazi kama jenereta na kama motor ya kielektroniki, basi zile zisizosawazisha hutumiwa hasa kama mota.

Kuhusu idadi ya awamu, mifumo ya awamu moja na awamu nyingi hutofautishwa. Aidha, kutoka kwa mtazamo wa matumizi ya vitendo, wawakilishi wa jamii ya pili wanastahili kuzingatia. Hizi kwa sehemu kubwa ni mashine za AC za awamu tatu, ambazo uga wa sumaku hufanya kazi ya mtoa huduma wa nishati. Vifaa vya awamu moja, kwa upande mwingine, kwa sababu ya kutofanya kazi vizuri na saizi kubwa, polepole hupotea kutoka kwa utumiaji, ingawa katika baadhi ya maeneo jambo la kuamua katika uchaguzi wao ni gharama ya chini.

Tofauti na mashine za DC

Tofauti ya kimsingi ya kimuundo iko katika eneo la vilima. Katika mifumo ya AC, inashughulikia stator, na katika mashine za DC, rotor. Katika vikundi vyote viwili, motors za umeme hutofautiana katika aina ya msisimko wa sasa - mchanganyiko, sambamba na mfululizo. Leo, mashine za AC na DC hutumiwa katika tasnia, kilimo na sekta ya ndani, lakini ya kwanzachaguo ni ya kuvutia zaidi katika suala la utendaji. Alternators na injini za AC hunufaika kutokana na usanifu ulioboreshwa, kutegemewa na ufanisi wa juu wa nishati.

Matumizi ya vifaa vya sasa vya moja kwa moja yameenea katika maeneo ambapo mahitaji ya usahihi wa udhibiti wa vigezo vya uendeshaji huzingatiwa. Hizi zinaweza kuwa njia za kuvuta za usafiri, zana za mashine na vyombo changamano vya kupimia. Kwa upande wa utendaji, mashine za DC na AC zina ufanisi wa juu, lakini kwa uwezekano tofauti wa marekebisho ya kiufundi na kimuundo kwa hali maalum za maombi. Uendeshaji wa DC hutoa chaguo zaidi za udhibiti wa kasi, ambayo ni muhimu wakati wa kuhudumia servo na motors za stepper.

Kifaa kisicholingana cha MPT

Kwa msingi wa kiufundi wa kifaa hiki katika mfumo wa rotor na stator, karatasi ya chuma hutumiwa, ambayo imewekwa na safu ya kuhami ya mafuta-rosini pande zote mbili kabla ya kuunganishwa. Katika mashine za nguvu za chini, msingi unaweza kufanywa kwa chuma cha umeme bila mipako ya ziada, kwani katika kesi hii safu ya oksidi ya asili kwenye uso wa chuma hufanya kama insulator. Stator ni fasta katika nyumba, na rotor juu ya shimoni. Katika mashine za AC zenye nguvu za asynchronous, msingi wa rotor pia unaweza kuwekwa kwenye mdomo wa nyumba na sleeve iliyowekwa kwenye shimoni. Shaft yenyewe lazima izunguke kwenye ngao za kuzaa, ambazo pia zimewekwa kwenye msingi wa nyumba.

Nyuso za nje za rota na nyuso za ndani za stator hapo awali zimetolewa na mifereji ya kutosheleza kondakta zinazopinda. Katika stator ya mashine za AC, vilima mara nyingi ni awamu ya tatu na kushikamana na mtandao unaofaa wa 380 V. Pia huitwa msingi. Upepo wa rotor unafanywa vile vile, mwisho wake ambao kawaida huunda uunganisho katika usanidi wa nyota. Pete za kuteleza pia hutolewa, ambapo rheostat ya kurekebisha au kipengele cha kuanzia cha awamu tatu kinaweza kuunganishwa zaidi.

Pia ni muhimu kuzingatia vigezo vya mwango wa hewa, ambao hufanya kazi kama eneo la unyevu ambalo hupunguza kelele, mtetemo na joto wakati wa uendeshaji wa kifaa. Mashine kubwa, pengo kubwa linapaswa kuwa. Thamani yake inaweza kutofautiana kutoka kwa milimita moja hadi kadhaa. Ikiwa kimuundo haiwezekani kuacha nafasi ya kutosha kwa eneo la hewa, basi mfumo wa ziada wa kupoeza kwa kitengo hutolewa.

Kanuni ya utendakazi wa Asynchronous MPT

Upepo wa awamu ya tatu katika kesi hii umeunganishwa kwenye mtandao wa ulinganifu na voltage ya awamu tatu, kwa sababu hiyo uwanja wa sumaku huundwa katika pengo la hewa. Kuhusu vilima vya silaha, hatua maalum zinachukuliwa ili kufikia usambazaji wa anga wa usawa wa shamba kwa pengo la uchafu, ambalo huunda mfumo wa miti ya magnetic inayozunguka. Kulingana na kanuni ya uendeshaji wa mashine ya sasa inayobadilika, flux ya sumaku huundwa kwa kila nguzo, ambayo huvuka mizunguko ya vilima, na hivyo kuchochea kizazi cha umeme.nguvu. Sasa ya awamu ya tatu inaingizwa katika upepo wa awamu ya tatu, ambayo hutoa torque ya motor. Kinyume na msingi wa mwingiliano wa mkondo wa rotor na fluxes ya sumaku, nguvu ya sumakuumeme huundwa kwenye kondakta.

Ikiwa rotor, chini ya hatua ya nguvu ya nje, imewekwa katika mwendo, mwelekeo ambao unafanana na mwelekeo wa fluxes ya uwanja wa magnetic wa mashine ya AC, basi rotor itaanza kuipita. kiwango cha mzunguko wa shamba. Hii hutokea wakati kasi ya stator inapozidi masafa yaliyokadiriwa ya kulandanisha. Wakati huo huo, mwelekeo wa harakati za nguvu za umeme utabadilishwa. Kwa njia hii, torque ya kuvunja na hatua ya nyuma huundwa. Kanuni hii ya utendakazi huruhusu mashine kutumika kama jenereta inayofanya kazi katika hali ya kutoa nishati inayotumika kwenye mtandao.

Muundo na kanuni ya uendeshaji wa MPT iliyosawazishwa

Kulingana na muundo na eneo la stator, mashine ya kusawazisha inafanana na ile isiyolingana. Upepo huitwa silaha na hufanywa kwa idadi sawa ya miti kama ilivyo katika kesi ya awali. Rotor hutolewa kwa upepo wa uchochezi, ugavi wa nishati ambayo hutolewa na pete za kuingizwa na brashi zilizounganishwa na chanzo cha moja kwa moja cha sasa. Chanzo ni jenereta-msisimko wa nguvu ya chini iliyowekwa kwenye shimoni moja. Katika mashine ya AC iliyosawazishwa, vilima hufanya kama jenereta ya uwanja wa msingi wa sumaku. Wakati wa mchakato wa kubuni, wabunifu wanajitahidi kuunda hali ili usambazaji wa inductive wa uwanja wa uchochezikwenye nyuso za stator ilikuwa karibu na sinusoidal iwezekanavyo.

Katika mizigo inayoongezeka, vilima vya stator hutengeneza uga wa sumaku unaozunguka kuelekea rota yenye masafa sawa. Kwa hivyo, shamba moja la mzunguko huundwa, ambalo uwanja wa stator utaathiri rotor. Kifaa hiki cha mashine za AC huruhusu kutumika kama motors za umeme, ikiwa sasa ya awamu ya tatu hutolewa kwa upepo wa synchronous. Mifumo kama hii huunda hali za mzunguko ulioratibiwa wa rota na mzunguko unaolingana na uga wa stator.

Mashine mahiri na zisizo muhimu za kusawazisha

Tofauti kuu kati ya mifumo ya nguzo inayovutia ni uwepo wa nguzo zinazochomoza kwenye muundo, ambazo zimeunganishwa kwenye sehemu maalum za shimoni. Katika taratibu za kawaida, fixation inafanywa kwa usaidizi wa vifungo vya mkia vya T-umbo kwenye ukingo wa msalaba au shimoni kupitia bushing. Katika kifaa cha mashine za chini za nguvu za AC, tatizo sawa linaweza kutatuliwa na viunganisho vya bolted. Kama nyenzo ya vilima, shaba ya strip hutumiwa, ambayo hujeruhiwa kwa makali, kuhami na gaskets maalum. Katika vijiti vilivyo na miti kwenye grooves, vijiti vya vilima vya kuanzia vimewekwa. Katika kesi hii, nyenzo za upinzani wa juu kama shaba hutumiwa. Contours vilima kwenye ncha ni svetsade kwa vipengele vya mzunguko mfupi, na kutengeneza pete za kawaida kwa mzunguko mfupi. Mashine zenye nguzo zenye uwezo wa 10-12 kW zinaweza kufanywa katika muundo unaojulikana kama uliogeuzwa, wakati silaha inapozunguka na nguzo za inductor zinabaki kuwa tuli.hali.

Katika mashine za nguzo zisizo makini, muundo unatokana na rota ya silinda iliyotengenezwa kwa kughushi chuma. Kuna grooves katika rotor ili kuunda upepo wa uchochezi, miti ambayo huhesabiwa kwa kasi ya juu. Hata hivyo, matumizi ya upepo huo katika mashine za umeme na nguvu ya juu ya kubadilisha sasa haiwezekani kutokana na kiwango cha juu cha kuvaa rotor katika hali mbaya ya uendeshaji. Kwa sababu hii, hata katika mitambo ya kati-nguvu, vipengele vya juu vya nguvu vilivyotengenezwa kwa forgings imara kulingana na chromium-nickel-molybdenum au chuma cha chromium-nickel hutumiwa kwa rotors. Kwa mujibu wa mahitaji ya kiufundi ya nguvu, kipenyo cha juu cha sehemu ya kazi ya rotor ya rotor isiyo ya kawaida ya mashine ya synchronous haiwezi kuzidi cm 125. vipengele. Urefu wa juu wa rotor ni 8.5 m. Vitengo vya pole visivyoonekana ambavyo hutumiwa katika sekta ni pamoja na turbogenerators mbalimbali. Kwa usaidizi wao, hasa, wanaunganisha nyakati za uendeshaji wa mitambo ya stima na mitambo ya nishati ya joto.

Vipengele vya jenereta wima za maji

Daraja tofauti la MPT zinazosawazisha zenye ncha nyingi zinazotolewa na shimoni wima. Ufungaji kama huo umeunganishwa na turbine za majimaji na huchaguliwa kulingana na nguvu ya mtiririko uliohudumiwa kwa suala la mzunguko wa mzunguko. Mashine nyingi za AC za aina hii zina kasi ya chini, lakini wakati huo huo zinaidadi kubwa ya nguzo. Miongoni mwa vipengele muhimu vya kufanya kazi vya jenereta ya hydro wima, mtu anaweza kutambua kuzaa kwa msukumo na kuzaa, ambayo hubeba mzigo kutoka kwa sehemu zinazozunguka za injini. Msukumo wa msukumo, haswa, pia unakabiliwa na shinikizo kutoka kwa mtiririko wa maji, ambayo hufanya kazi kwenye vile vile vya turbine. Zaidi ya hayo, breki hutolewa ili kusimamisha mzunguko, na fani za kuongoza pia zipo katika muundo wa kufanya kazi unaotambua nguvu za radial.

Katika sehemu ya juu ya mashine, pamoja na jenereta ya hidrojeni, vitengo vya usaidizi vinaweza kuwekwa - kwa mfano, kichochezi cha jenereta na kidhibiti. Kwa njia, mwisho ni mashine ya AC ya kujitegemea yenye vilima na miti ya sumaku za kudumu. Mpangilio huu hutoa nguvu kwa injini kwa utendaji wa kiotomatiki wa gavana. Katika jenereta kubwa za hydro wima, msisimko unaweza kubadilishwa na jenereta ya synchronous, ambayo, pamoja na vitengo vya uchochezi na rectifiers za zebaki, hutoa nguvu kwa vifaa vya nguvu vinavyotumikia mchakato wa kufanya kazi wa jenereta kuu ya hidrojeni. Mipangilio ya mashine ya wima ya shimoni pia inatumika kama utaratibu wa uendeshaji kwa pampu za majimaji zenye wajibu mkubwa.

Mtoza MPT

Uwepo wa kitengo cha mtoza katika kubuni ya MPT mara nyingi huamua na haja ya kufanya kazi ya kubadilisha kasi ya mzunguko katika uunganisho wa umeme wa nyaya tofauti-frequency kwenye rotor na vilima vya stator. Suluhisho hili linakuwezesha kuandaa kifaa na ziadamali ya uendeshaji, ikiwa ni pamoja na udhibiti wa moja kwa moja wa vigezo vya uendeshaji. Mashine za kukusanya AC ambazo zimeunganishwa kwenye mitandao ya awamu tatu hupokea vidole vitatu vya brashi katika kila sehemu ya mgawanyiko wa nguzo mbili. Brushes huunganishwa kwa kila mmoja katika mzunguko sambamba na jumpers. Kwa maana hii, MPT za mtoza ni sawa na motors za DC, lakini hutofautiana nao kwa idadi ya maburusi yaliyotumiwa kwenye miti. Kwa kuongeza, stator katika mfumo huu inaweza kuwa na vilima kadhaa vya ziada.

Njia iliyofungwa ya kuweka silaha wakati wa kutumia kikusanya na brashi ya awamu tatu itakuwa vilima cha awamu tatu na muunganisho wa delta. Wakati wa kuzunguka kwa silaha, kila awamu ya vilima hudumisha nafasi isiyobadilika, hata hivyo, sehemu hupita kutoka kwa awamu moja hadi nyingine. Ikiwa seti ya awamu sita ya brashi na mabadiliko ya 60 ° jamaa kwa kila mmoja hutumiwa katika mashine ya AC commutator, basi upepo wa awamu sita huundwa na uhusiano wa poligoni. Juu ya maburusi ya mashine ya awamu mbalimbali na kundi la mtoza, mzunguko wa sasa unatambuliwa na mzunguko wa flux ya magnetic kuhusiana na maburusi yaliyowekwa. Mwelekeo wa mzunguko wa rota unaweza kuwa wa kukabiliana au kulinganishwa.

Matumizi ya MAT

Leo, MPT zinatumika kila mahali ambapo, kwa namna moja au nyingine, uzalishaji wa nishati ya mitambo au umeme inahitajika. Vitengo vikubwa vya uzalishaji hutumiwa katika matengenezo ya mifumo ya uhandisi, vituo vya nguvu na vitengo vya kuinua na usafiri, na vitengo vya chini vya nguvu hutumiwa katika kaya ya kawaida.vifaa kutoka kwa feni hadi pampu. Lakini katika hali zote mbili, madhumuni ya mashine za AC hupunguzwa kwa maendeleo ya uwezo wa nishati kwa kiasi cha kutosha. Jambo lingine ni kwamba tofauti za kimuundo, utekelezaji wa usanidi wa ndani wa stator na rotor, pamoja na miundombinu ya udhibiti ni muhimu sana.

Ingawa kifaa cha jumla cha MPT huhifadhi seti ile ile ya vipengee vya utendaji kwa muda mrefu, mahitaji yanayoongezeka ya utendakazi wa mifumo kama hiyo hulazimisha wasanidi programu kuanzisha vidhibiti na vidhibiti vya ziada. Katika hatua ya sasa ya maendeleo ya teknolojia, hasa katika mazingira ya matumizi ya mashine za AC katika sekta ya viwanda, ni vigumu kufikiria uendeshaji wa motors vile na jenereta bila njia za usahihi wa juu za kusimamia vigezo vya uendeshaji. Kwa hili, njia mbalimbali za udhibiti hutumiwa - pigo, mzunguko, rheostat, nk. Kuanzishwa kwa automatisering katika miundombinu ya udhibiti pia ni kipengele cha tabia ya uendeshaji wa kisasa wa MPT. Elektroniki za udhibiti zimeunganishwa na mtambo wa nguvu kwa upande mmoja, na kwa upande mwingine - kwa vidhibiti vya programu, ambavyo, kulingana na algorithm fulani, hutoa amri za kuweka vigezo maalum vya utaratibu.

Hitimisho

Jenereta za nguvu na injini za umeme ni sehemu ya lazima katika tasnia ya leo. Kutokana na kazi zao, zana za mashine, usafiri, mitambo ya mawasiliano na vitengo vingine vya umeme na vifaa vinavyohitaji ugavi wa umeme hufanya kazi. KatikaKatika kesi hii, kuna safu kubwa ya aina na aina ndogo za mashine za umeme za AC na DC, sifa na sifa ambazo hatimaye huamua niche kwa uendeshaji wao. Vipengele vya kiufundi na vya uendeshaji vya MPT ni pamoja na kifaa rahisi cha kimuundo na mahitaji ya chini ya matengenezo. Kwa upande mwingine, mashine za DC zinageuka kuwa suluhisho la kuvutia zaidi kwa shida za usambazaji wa nguvu katika mifumo ngumu ya nguvu muhimu. Sehemu ya uzalishaji wa ndani ya vifaa vya viwanda vya nguvu ina uzoefu mkubwa katika kubuni na uzalishaji wa aina zote mbili za mashine za umeme. Makampuni makubwa yanazidi kuzingatia maendeleo ya ufumbuzi wa mtu binafsi na vipengele vya kimuundo na uendeshaji. Mikengeuko kutoka kwa miundo ya kawaida mara nyingi huhusishwa na hitaji la kuunganisha vitengo vya utendaji kisaidizi na vifaa kama vile mifumo ya kupoeza, vifaa vya kinga dhidi ya kushuka kwa joto kupita kiasi na mains, nguvu ya ziada na chelezo. Aidha, mazingira ya uendeshaji wa nje yana ushawishi mkubwa kwa baadhi ya mali ya kimuundo ya mashine za umeme, ambayo pia huzingatiwa katika hatua za kubuni na kuunda vifaa.