Ac gépek: eszköz, működési elv, alkalmazás

Az elektromos gépek az energiaátalakítás felelős funkcióját látják el a működő mechanizmusokban és erőművekben. Az ilyen eszközök különböző területeken találják meg a helyüket, biztosítva a végrehajtó testületek megfelelő teljesítménypotenciálját. Az egyik legnépszerűbb ilyen típusú rendszert váltakozó áramú gépek (MPT) képviselik, amelyek osztályukon belül több fajtával és különbséggel rendelkeznek.

Általános információk az MPT-ről

Az MPT vagy elektromechanikus átalakítók szegmense feltételesen egyfázisú és háromfázisú rendszerekre osztható. Az aszinkron, szinkron és kollektor eszközök alapszinten is megkülönböztethetők, míg általános működési elvük és kialakításuk sok hasonlóságot mutat. A váltakozó áramú gépek ezen osztályozása feltételes, mivel a modern elektromechanikus átalakító állomások részben magukban foglalják az egyes eszközcsoportok munkafolyamatait.

Az MPT általában egy állórészen és egy rotoron alapul, amelyek között légrés van. Ismét, a gép típusától függetlenül, a munkaciklus a mágneses mező forgásán alapul. De ha szinkron telepítésnél a rotor mozgása megfelel az erőtér irányának, akkor egy aszinkron gépben a rotor más irányba, különböző frekvenciákkal mozoghat. Ez a különbség meghatározza a gépek használatának jellemzőit is. Tehát, ha a szinkron mind generátorként, mind elektromechanikus motorként működhet, akkor az aszinkron motorokat főleg motorként használják.

Ami a fázisok számát illeti, az egy - és többfázisú rendszerek megkülönböztethetők. Sőt, a gyakorlati felhasználás szempontjából a második kategória képviselői figyelmet érdemelnek. Ezek többnyire háromfázisú váltakozó áramú gépek, amelyekben a mágneses mező az energiahordozó funkcióját látja el. Az egyfázisú eszközök azonban a működési kivitelezhetetlenség és a nagy méretek miatt fokozatosan megszűnnek, bár egyes területeken az alacsony költség döntő tényező a választásukban.

Különbségek a DC gépektől

Az alapvető szerkezeti különbség a tekercselés helyén rejlik. Az AC rendszerekben az állórész, az egyenáramú gépekben pedig a rotor. Mindkét csoportban az elektromos motorok különböznek az áramgerjesztés típusától-vegyes, párhuzamos és soros. Ma AC és DC gépeket használnak az iparban, a mezőgazdaságban és a háztartási szektorban, de az első lehetőség vonzóbb a működési tulajdonságaiban. A generátorok és motorok a technológiailag fejlettebb kialakítás, a megbízhatóság és a magas energiahatékonyság előnyeit élvezik.

Az egyenárammal működő eszközök használata gyakori azokon a területeken, ahol előtérbe kerülnek a működési paraméterek szabályozásának pontosságára vonatkozó követelmények. Ezek lehetnek a szállítás, a feldolgozó gépek és a komplex mérőeszközök vontatási mechanizmusai. Teljesítmény szempontjából az egyenáramú és váltóáramú gépek nagy hatékonysággal rendelkeznek, de különböző technikai és szerkezeti lehetőségekkel rendelkeznek az adott alkalmazási feltételekhez igazítva. Az egyenárammal végzett munka több lehetőséget kínál a sebességszabályozásra, ami fontos a szervomotorok és a léptetőmotorok szervizelésekor.

Aszinkron MPT eszköz

Ennek a készüléknek a rotor és az állórész formájában történő MŰSZAKI alapjához acéllemezt használnak, amelyet mindkét oldalon szigetelő olaj-gyanta réteggel vonnak be az összeszerelés előtt. Kis teljesítményű gépekben a Mag elektromos acélból készülhet további bevonat nélkül, mivel a szigetelő ebben az esetben természetes oxidréteg a fém felületén. Az állórész a házban van rögzítve, a forgórész pedig a tengelyen van rögzítve. Aszinkron nagy teljesítményű váltakozó áramú gépekben a rotormag a ház peremére is felszerelhető a tengelyre szerelt hüvely segítségével. Maga a tengelynek el kell forognia a csapágypajzsokon, amelyek szintén a ház alapjához vannak rögzítve.

A rotor külső felületei és a belső felületek az állórész kezdetben vannak ellátva rések elhelyezésére a Tekercselő vezetékek. A váltakozó áramú gépek állórészében a tekercselés gyakrabban háromfázisú, és a megfelelő 380 V-os hálózathoz csatlakozik. Elsődlegesnek is nevezik. Hasonlóképpen a rotor tekercselését is elvégezzük, amelynek végei általában a csillagkonfigurációban kapcsolatot képeznek. Érintkezőgyűrűk is rendelkezésre állnak, amelyeken keresztül egy beállító reosztát vagy egy háromfázisú kiindulási elem csatlakoztatható.

Fontos megjegyezni a légrés paramétereit is, amely egy csillapítási zóna funkcióját látja el, amely csökkenti a zajt, a rezgést és a fűtést a készülék működése közben. Minél nagyobb a gép, annál nagyobb a rés. Mérete egytől több milliméterig változhat. Ha szerkezetileg lehetetlen eléggé elhagyni hely a levegő zóna, majd a berendezés további hűtőrendszere biztosított.

Az aszinkron MPT működésének elve

Ebben az esetben a háromfázisú tekercs egy szimmetrikus hálózathoz van csatlakoztatva, háromfázisú feszültséggel, amelynek eredményeként mágneses mező alakul ki a légrésben. Az armatúra tekercselésével kapcsolatban különleges intézkedéseket hoznak a lengéscsillapító rés térének harmonikus térbeli eloszlásának elérése érdekében, amely forgó mágneses pólusok rendszerét képezi. A váltakozó áramú gép működési elve szerint minden póluson mágneses fluxus képződik, amely keresztezi a tekercselési kontúrokat, ezáltal kiváltva az elektromotoros erő generálását. A háromfázisú tekercsben háromfázisú áram indukálódik, amely biztosítja a motor nyomatékát. A rotoráram mágneses fluxusokkal való kölcsönhatásának hátterében elektromágneses erő alakul ki a vezetőkön.

Ha a rotort egy külső erő hajtja, amelynek iránya megfelel a váltakozó áramú gép mágneses téráramának irányának, akkor a rotor elkezdi meghaladni a mező forgási sebességét. Ez akkor történik, ha az állórész forgási frekvenciája meghaladja a névleges szinkron frekvenciát. Ugyanakkor megváltozik az elektromágneses erők mozgásának iránya. Így egy fordított hatású fékezési pillanat alakul ki. Ez működési elv lehetővé teszi, hogy a gépet generátorként használja, amely az aktív energia visszatérésének módjában működik.

A készülék és a szinkron MPT működési elve

Az állórész kialakítása és elhelyezkedése szempontjából a szinkron gép hasonló az aszinkron géphez. A tekercset horgonynak nevezik, és ugyanolyan számú pólussal hajtják végre, mint az előző esetben. A rotor gerjesztő tekercseléssel rendelkezik, amelynek energiaellátását egyenáramú forráshoz csatlakoztatott érintkezőgyűrűk és kefék biztosítják. A forrás egy kis teljesítményű generátor-gerjesztő, amely egyetlen tengelyre van felszerelve. Szinkron váltóáramú gépben a tekercselés az elsődleges mágneses mező generátor funkcióját látja el. A tervezési folyamat során a tervezők arra törekszenek, hogy olyan feltételeket teremtsenek, hogy a gerjesztési mező indukciós eloszlása az állórész felületein a lehető legközelebb legyen a szinuszoshoz.

Megnövekedett terhelés esetén az állórész tekercselése mágneses mezőt képez, amelynek forgása a rotor irányában hasonló frekvenciával történik. Így egyetlen forgásmező, van kialakítva, amelyben az állórész mező hatással lesz a rotorra. Ez a váltakozó áramú gépek eszköze lehetővé teszi számukra, hogy elektromos motorként használják őket, ha kezdetben háromfázisú áramot táplálnak a szinkron tekercsbe. Az ilyen rendszerek megteremtik a rotor összehangolt forgásának feltételeit az állórész mezőjének megfelelő frekvenciával.

Explicit és implicit pólusú szinkron gépek

Az egypólusú rendszerek közötti fő különbség a kiálló pólusok jelenléte a kialakításban, amelyek a tengely speciális kiemelkedéseihez vannak rögzítve. Tipikus mechanizmusokban a rögzítést T alakú farokrögzítőkkel hajtják végre a keresztdarab vagy a tengely pereméhez a hüvelyen keresztül. Az alacsony fogyasztású váltakozó áramú gépek eszközében ugyanaz a probléma megoldható csavaros csatlakozásokkal. Tekercselő anyagként szalagrézet használnak, amelyet a bordára tekercselnek, speciális tömítésekkel szigetelve. A pólusokkal ellátott csúcsokban a tekercselő rudak a hornyokba kerülnek. Ebben az esetben olyan anyagot használnak, amelynek nagy ellenállása van, mint a sárgaréz. A végeken lévő tekercselő kontúrok a rövidzárlatos elemekhez vannak hegesztve, közös gyűrűket képezve a rövidzárlathoz. A 10-12 kW teljesítménypotenciálú egypólusú gépek úgynevezett fordított kivitelben hajthatók végre, amikor az armatúra forog, és az induktor pólusai álló helyzetben maradnak.

A nem pólusú gépekben a kialakítás acél kovácsolt hengeres rotoron alapul. A forgórészben vannak rések a gerjesztő tekercs kialakításához, amelyek pólusait nagy forgási sebességre tervezték. Az ilyen tekercselés használata nagy teljesítményű váltakozó áramú elektromos gépekben azonban nem lehetséges a rotor nagyfokú kopása miatt nehéz üzemi körülmények között. Ezért még a közepes teljesítményű berendezésekben is nagy szilárdságú alkatrészeket használnak króm-nikkel-molibdén vagy króm-nikkel acélokon alapuló szilárd kovácsolásokból. A szilárdságra vonatkozó műszaki követelményeknek megfelelően a nem pólusú szinkron gép forgórészének maximális átmérője nem lehet nagyobb, mint 125 cm. Ez magyarázza a rotor szokatlan formai tényezőjét egy hosszúkás testtel, bár ennek a paraméternek vannak korlátai, amelyek a túl hosszú elemek rezgéseinek növekedésével járnak. A rotor maximális hossza 8,5 m. Különböző turbógenerátorok tulajdoníthatók az iparban használt nem pólusú egységeknek. Segítségükkel különösen összekapcsolják a gőzturbinák működési pillanatait a hőerőművekkel.

A függőleges hidrogenerátorok jellemzői

Az egypólusú szinkron MPT külön osztálya függőleges tengellyel van ellátva. Az ilyen berendezések hidraulikus turbinákhoz vannak csatlakoztatva, és a kiszolgált áramok teljesítményére vannak kiválasztva a forgási frekvencia szerint. A legtöbb ilyen típusú váltakozó áramú gép lassan mozog, ugyanakkor nagy számú pólussal rendelkezik. A függőleges hidrogenerátor felelős munkadarabjai között meg lehet jegyezni egy nyomócsapágyat és egy tartócsapágyat, amely a motor forgó részeiből származó terhelést jelenti. Különösen a vízáramok nyomása, amely a turbina lapátokra hat, az inga felett helyezkedik el. Ezenkívül fék van a forgás megállításához, valamint a sugárirányú erőket érzékelő vezetőcsapágyak is jelen vannak a munkaszerkezetben.

A gép felső részében a hidrogénező mellett kiegészítő egységek is elhelyezhetők – például egy generátor gerjesztő és egy szabályozó. By the way, az utóbbi egy független AC gép egy tekercselés és pólusok állandó mágnesek. Ez a telepítés biztosítja a motor áramellátását az automatikus szabályozó funkciójának biztosításához. A nagy függőleges hidrogenerátorokban a gerjesztő helyettesíthető egy szinkron generátorral, amely a gerjesztő csomópontokkal és a higany egyenirányítókkal együtt tápellátást biztosít a fő hidrogénező munkafolyamatát kiszolgáló tápegységekhez. A függőleges tengelyű gép konfigurációját erőteljes hidraulikus szivattyúk hajtómechanizmusaként is használják.

Gyűjtő MPTS

A kollektor csomópont jelenlétét az MPT kialakításában gyakran az okozza, hogy a rotor és az állórész tekercsein lévő többfrekvenciás áramkörök elektromos csatlakoztatásakor a frekvenciaátalakítás funkcióját kell elvégezni. Ez a megoldás lehetővé teszi, hogy a készüléket további működési tulajdonságok, , beleértve a működési paraméterek automatikus szabályozását. A háromfázisú hálózatokhoz csatlakoztatott váltakozó áramú kollektorgépek három kefeujjat kapnak a kettős pólusú Osztás minden szegmensében. A kefék összekapcsolása egymással párhuzamos séma szerint történik jumperekkel. Ebben az értelemben a kollektor MPT-k hasonlóak az egyenáramú elektromos motorokhoz, de különböznek tőlük a pólusokon használt kefék számában. Ezenkívül a rendszer állórészének több további tekercse is lehet.

A zárt armatúra tekercselése háromfázisú kefékkel ellátott kollektor használatakor háromfázisú komplex tekercs lesz, háromszög alakú csatlakozással. Az armatúra forgása során a tekercselés minden fázisa megtartja ugyanazt a helyzetet, de a szakaszok váltakozva mozognak egyik fázisból a másikba. Ha egy váltakozó áramú kollektorgépben egy hatfázisú kefekészletet használunk, amelyek egymáshoz képest 60 6db-os eltolódással rendelkeznek, akkor egy hatfázisú tekercset alakítunk ki a sokszög séma szerinti csatlakozással. A kollektorcsoporttal rendelkező többfázisú gép keféin az áram frekvenciáját a mágneses fluxus forgása határozza meg az álló kefékhez viszonyítva. A forgórész forgásiránya lehet ellentétes vagy összehangolt.

Az MPT alkalmazása

Manapság az MPT-ket ott használják, ahol valamilyen formában mechanikus vagy elektromos energiatermelésre van szükség. A nagy termelési egységeket mérnöki rendszerek, erőművek, emelő-és szállítási csomópontok karbantartására használják, az alacsony teljesítményű egységeket pedig a szokásos háztartási készülékekben használják a ventilátoroktól a szivattyúkig. De mindkét esetben a váltakozó áramú gépek célja elegendő energiapotenciál előállítása. A másik dolog az, hogy alapvető fontosságúak a szerkezeti különbségek, az állórész és a rotor belső konfigurációjának megvalósítása, valamint a vezérlő infrastruktúra.

Bár az MPT általános eszköze hosszú ideig megtartja ugyanazokat a funkcionális komponenseket, az ilyen rendszerek működésének növekvő követelményei arra kényszerítik a fejlesztőket, hogy további ellenőrző szerveket vezessenek be. A technológiai fejlődés jelenlegi szakaszában, különösen a váltakozó áramú gépek termelési ágazatban történő alkalmazásával összefüggésben, nehéz elképzelni az ilyen motorok és generátorok működését a működési paraméterek szabályozásának nagy pontosságú eszközei nélkül. Erre a célra , egy fajta ellenőrzési módszereket alkalmaznak-impulzus, frekvencia, reosztatikus,.stb. . Az automatizálás bevezetése a szabályozási infrastruktúrába szintén a jellemző tulajdonság az MPT modern működése. A vezérlő elektronika az erőműhöz csatlakozik egyrészt, , másrészt – a szoftvervezérlőkhöz, amelyek egy adott algoritmus szerint parancsokat adnak a mechanizmus konkrét paramétereinek beállításához.

Következtetés

Az áramgenerátorok és az elektromos motorok a modern ipar kötelező teljesítménykomponensei. Funkciójuk miatt gépek, közlekedési, kommunikációs berendezések és egyéb elektromos egységek és eszközök, amelyek áramellátást igényelnek. Ugyanakkor az AC és DC elektromos gépek hatalmas típusai és alfajai vannak, a jellemzők és jellemzők amelyek végső soron meghatározzák a niche működésüket. Az MPT műszaki és működési jellemzői közé tartozik az egyszerűbb szerkezeti eszköz és a viszonylag alacsony karbantartási követelmények. Másrészt az egyenáramú gépek vonzóbb megoldást jelentenek a komplex kritikus energiaellátó rendszerek tápellátási problémáira. A villamosenergia-ipari berendezések hazai termelési szegmense nagy tapasztalattal rendelkezik mindkét típusú elektromos gépek tervezésében és gyártásában. A nagyvállalatok egyre inkább a strukturális és működési jellemzőkkel rendelkező egyedi megoldások fejlesztésére összpontosítanak. A standard projektektől való eltérések gyakran társulnak a kiegészítő funkcionális egységek és berendezések, például a hűtőrendszerek, a túlmelegedés és a hálózati ingadozások elleni védőberendezések, a kiegészítő és a tartalék teljesítmény csatlakoztatásának szükségességével. Ezenkívül az elektromos gépek egyes szerkezeti tulajdonságait jelentősen befolyásolja a külső működési környezet, amelyet a berendezés tervezési szakaszában is figyelembe vesznek.