3.3.2. Синхронды генераторды» ж¾ктемеленгендегi ж½мысы.

Синхронды ¾шфазалы генераторды» ºысºыштарын ж¾ктемемен жал¹астыр¹анда, жо¹арыда атап ¼тiлгендей, оны» статоры орамасынан тоº ¼тедi ж¸не айналмалы магнит а¹ыны пайда болады. Сонымен, ж¾ктемесiз ж½мыс жаса¹ан кездегi м¸шинеге полюстердi ºоздыру орамасында пайда бол¹ан бiр ¹ана магнит ¼рiсi ¸сер ететiн болса, ж¾ктелген кезде, полюстердi» айнымалы магнит ¼рiсiне статор орамасыны» айнымалы магнит ¼рiсi ºосылады. М¸шиненi» ºорытынды магнит ¼рiсi осы екi магнит ¼рiсiнi» ¼зара бiрлесе ¸рекеттесуiнен пайда болады.

Ротор полюстерiнi» магнит ¼рiсi т½раºты тоºтан, ал статор орамасыны» магнит ¼рiсi айнымалы тоºтан туындауына ºарамастан, ол екеуi бiр жылдамдыºпен ж¸не бiр ба¹ытта айналатын т½раºты магнит ¼рiсi сияºты ¼зара бiрлесе ¸рекеттесетiн болады. Шын м¸нiнде, полюстер магнит ¼рiсi пайда болуы таби¹атынан т½раºты бола т½ра, роторды» айналу жылдамды¹ымен айналып, статор орамасында жиiлiгi ƒ =рn/60 айнымалы ¾шфазалы Э²К-тi индукциялайды, ол ºосыл¹ан ж¾ктеме бар кезiнде, шамасы т½раºты ж¸не орама бойымен n_c=рn/60 жылдамдыºпен айналатын магнит ¼рiсiн тудыратын, ¾шфазалы айнымалы тоºты шаºырады: ƒ =рn/60 пен n_c =рn / 60 тi салыстыра отырып, n_ð=n_ñ деп аламыз былайша айтºанда, статор орамасымен полюстердi» ºоздыр¹ыш орамасыны» магнит а¹ындары бiрдей. Сонымен, екi магнит а¹ыны да бiрдей жылдамдыºпен айналып синхронды генераторды» ж½мыс т¸ртiбiне ºарамастан, бiр - бiрiне ºара¹анда ºоз¹алыссыз ºалады. Бiр магнит ¼ткiзгiште екi магнит ¼рiсiнi» болуы, оларды» "якорь реакциясы" деп аталатын, бiрлесiп ºимылдауына ж¸не синхронды м¸шиненi» бiрегей ºорытындылаушы магнит ¼рiсiнi» пайда болуына с¼зсiз ¸келедi. Синхроды м¸шине ¾шiн "якорь реакциясы" деу т½раºты тоº м¸шинелерiне ¹ана келедi оны д½рысында "статор реакциясы" деп атауы о» болар едi, шынды¹ында, статор орамасыны» магнит а¹ыны статор полюстерi орамасыны» магнит ¼рiсiмен "реакция¹а" т¾седi. Якорь с¼зi те»iз терминдерiнен ауысºан ж¸не магнит полюстерiнi» т¾рi те»iз якорын еске т¾сiретiн роторды солай ата¹ан. Сондыºтан синхронды м¸шиненнi» статорын якорь деп атау за»сыз. Жалпы жа¹дайда, м¸шиненi» ºорытындылаушы магнит ¼рiсi Ф ротор полюстерi Ф_ð мен статор орамасы Ф_ñ магнит ¼рiстерiнi» векторлыº жиынты¹ымен аныºталады:

Ô=Ô_ð+Ô_ñ (3.10)

Б½л ¼зара¸рекеттесуi физикалыº жа¹ынан ¼те к¾рделi процесс. Ол роторды» магнит полюстерiнi» синхронды м¸шинелердi» статоры орамасыны» бiлiктерiне ºарай орналасуы мен олар арºылы ¼тетiн, уаºыт жа¹ынан ал¹анда, онда индукциялан¹ан Э²К пен таза активтi ж¾ктеме кезiнде ¾йлесетiн, индуктивтi ж¾ктеме кезiнде одан ºалып ºоятын немесе сиымдылыº ж¾ктеме кезiнде озатын тоºтарды» сипаттамасына т¸уелдi. Статор орамасына индуктивтi ж¾ктеме т¾скенде статор магнит а¹ыныны» "реакциясы" магнитсiздендiрушi, сиымдылыº то¹ында–магниттеушi, ал активтiде-полюсты» бiр жа¹ынан магниттеушi ж¸не екiншi жа¹ынан, сол полюстi, магнитсiздендiргiшi болады. Активтi индуктивтi ж¾ктеме бол¹ан кезде, синхронды генератор статоры орамасыны» магнит а¹ыны Ф_ñ уаºыт жа¹ынан ротор полюстерiнi» магнит ¼рiстерiнен ´ б½рышына, сондай-аº статор орамасыны» ºысºыштарында¹ы кернеуде индукциялан¹ан Э²К Е ºара¹анда, ºалып ºоятын болады. Уаºытты» жылжуына м¸шиненi» ºорытындылаушы магнит ¼рiсi бiлiгi мен ротор полюстерi арасында¹ы ке»iстiкте жылжу б½рышы с¸йкес келедi.

Еркiн ж¾ктемелеу жа¹дайында статор орамасында¹ы тоº I кернеудi» U₁ óàºûò æà¹ûíàí φ б½рышына ж¸не ротор полюстерiнi» магнит ¼рiсi индукцияла¹ан Э²К Е₁-äåí ψ б½рышына жылжы¹ан болса, статорды» магнит ¼рiсiнен екi º½раушы¹а жiктеуге болады:

• ротор магнит полюсiнi» бойлыº бiлiгi бойымен;

• ротор магнит полюсiнi» к¼лдене» бiлiгi бойымен.

М½нда магнит полюстерi бойымен кететiн бiлiктi бойлыº деп, ал о¹ан перпендикуляр ¼стi- к¼лдене» деп атау ºабылдан¹ан. Солар¹а тура келетiн магнит а¹ындарыны» тоºтар мен Э²К - тердi» º½раушыларына с¸йкес индекс алады:d – бойлыº ж¸не q-к¼лдене». Сонымен ротор полюстерiнi» магнит а¹ындарына Ф_ð ºара¹анда уаºыт жа¹ынан жылжы¹ан статор орамасыны» магнит а¹ынын Ф_ñ бойлыº Ф_cd ж¸не к¼лдене» Ф_ñq º½раушылардан т½ратын, ¼зара бiрiмен бiрi байланысºан деп ºарап, ¼рнегiн былай жазу¹а болады:

(3.11)

ì½íäà¹û

(3.12)

,б½рышы Э²К пен статор орамасы то¹ы векторлары арасында¹ы жылжу б½рышы болып табылады. Бойлыº бiлiктегi магнит а¹ыны Ф_cd магнитсiздендiргiш (активтi-индуктивтi ж¾ктемеде) немесе магниттендiргiш (активтi-сыйымдылыº ж¾ктемеде) магнит ¼рiсiн ротор айналымы ба¹ытына, ал к¼лдене» бiлiк бойында¹ы магнит а¹ыны Ф_ñq керi ба¹ытºа ºарай жылжытады. Синхронды м¸шиненi» магнит а¹ындарын бойлыº ж¸не к¼лдене» º½раушылар¹а жiктеудi 1895 жылы француз электртехнигi А. Блондель ал¹аш ½сын¹ан, ол екi "реакция" ¸дiстемесi деп аталады. Айºынполюстi синхронда м¸шинелердi» ж½мыс т¸ртiптерiне талдау жаса¹анда, ке»iнен ºолданады. Айºын полюстi м¸шинелердi» ж½мысын зерттеу французды» басºа бiр электртехнигi А.Потье 1900 жылы ½сын¹ан ¸дiстемелiкке негiзделедi

3.4. Синхронды м¸шиненi» электрлiк тепе-те»дiгiнi» те»деулерi. Жалпы синхронды м¸шинелердi» ж¸не жекелеп ал¹анда, генераторларды» ж½мысын зерттеу, асинхронды м¸шинелердi» ж½мыс т¸ртiбiне талдау жасау¹а ºара¹анда, айтарлыºтай ºиыншылыºтармен байланысты. Б½л электромагниттiк процесстердi» к¾рделiлiгiне байланысты. Ол ¸рт¾рлi екi магнит а¹ындарыны» ротор магнит полюстерiнi», айнымалы магнит ¼рiсiнi» ¸сер етуiнен пайда бол¹ан, статорды» ¾шфазалыº орамасыны» синусоидты тоºтарыны» ¼зара бiрлесе ¸рекеттесуiне байланысты. Айºын к¼рiнетiн полюстерi бар роторларды» º½рылысы ауа са»ылаулауларыны» айºын к¼рiнетiн бiр тегiс еместiгiне, ол синхронды м¸шиненi» магнит ¼ткiзгiштерiнi» магнит кедергiлерiнi» бiрдей болмауына соºтырады. ²½рылысы м½ндай роторды» ¼зара индукциялануы процесс барысында оны» айналуына байланысты, белгiлi периодтылыºпен, шамасы жа¹ынан, ¼згерiп отырады. Дегенмен, инженерлiк т¸жрибеде ротор полюстерiнi» ºоздыру орамалары арºылы т½раºты тоº ¼ткенде болатын процесстердi ойша дерексiздендiруге толы¹ымен болады, ол ¾шiн "статор реакциясы" ¼рiсiмен шашырау ¼рiсi бiр - бiрiнен ж¸не ротор полюстерiнi» магнит ¼рiсiнен, т¸уелсiз ¼мiр с¾редi деп есептеу керек. Сонда, статор орамасыны» ¼рiсiнi» толыº а¹ын тiзбекгiн алып, синхронды индуктивтi кедергi деп аталатын, бiр ¹ана индуктивтi кедергiнi ºарастыру¹а болады. Синхронды м¸шинелерде ¼тетiн электрофизикалыº процесстер, оны» роторыны» конструкциялыº орындалуына с¸йкес айтарлыºтай т¸уелдi болады. Айºын полюстi роторлы синхронды м¸шиненi» ж½мыс процессi, ауа са»ылауында¹ы т¾рi Э²К-пен статор орамасы то¹ыны» арасында¹ы б½рышты» Ψ ¼згеруiмен бiрге ¼згерiп т½ратын, индукция ºисы¹ыны» айºын к¼рiнетiн синусойдалыº сызды¹ына байланысты бiрºатар ерекшелiктермен сипатталады. Сондыºтан, айºын полюстi ж¸не айºындалма¹ан полюстi роторлы синхронды м¸шинелердi» ж½мыс т¸ртiбiн зерттеудi б¼лiп ºарау, ¸дiстемелiк к¼зºарас т½р¹ысынан, орынды.

3.4.1. Айºын емес полюстi синхронды м¸шинелердi» генератор электрлiк тепе-те»дiк те»деуi. Цилиндр пiшiндi роторды» арасында¹ы айºындалма¹ан полюстi синхронды м¸шинелердi» ауа са»ылаулары мен онда¹ы магнит а¹ындарын бойлыº ж¸не к¼лдене» º½раушылары деп бiлудi» ºажетi жоº. Ендеше статор орамасыны» синхронды индуктивтi кедергiсiн, индуктивтi екi кедергiнi» ºосындысы деп ºарау¹а болады:

Õ_ñ=Õ_îñ+Õ₁ (3.13)

ì½íäà¹û Õ_ñ–статор орамысыны» синхронды индкутивтi кедергiсi; Х_îñ-статор орамасыны» негiзгi магнит а¹ынан Ф_ñ пайда бол¹ан индуктивтi кедергiсi; Х₁-статор орамасыны» шашыранды магнит а¹ынынан Ф_1δ пайда бол¹ан шашыранды индуктивтi кедергi. Демек, егер ротор полюстерiнi» магнит а¹ындары Ф_ð статор орамасында Э²К Е-нi индукциялайтын болса, онда, статор орамасыны» негiзгi магнит а¹ыны Ф_ñ шашыранды а¹ынмен бiрге Ф_1δ, синхронды м¸шиненi» синхронды индуктивтi кедергiсiнi» шамасын ºамтамасыз етедi. Кейбiр шектеулердi ескере отырып, айºындалма¹ан полюстi синхронды м¸шине статоры орамасыны» электрлiк тепе-те»дiк те»деуiн, былай жазу¹а болады:

(3.14)

ì½íäà¹û U₁-синхронды генераторды» ºысºыштарында¹ы кернеу; Е₁₀ синхронды генераторды» ж¾ктемесiз ж½мысыны» Э²К; I₀ синхронды генератор статоры орамасыны» то¹ы; r₁- статор орамасыны» активтi кедергiсi; х_ñ-(3.12).

3.4.2. Айºынполюстi синхронды м¸шиненi» (генератор) электрлiк тепе-те»дiгiнi» те»деуi. Айºынполюстi роторлы синхронды м¸шиненi» ж½мыс процессi, жо¹арыда айтыл¹андай, ауа са»ылауында айºын к¼рiнетiн индукцияны» таралуы, т¾рi Э²К пен статор орамасы то¹ыны» арасында¹ы б½рышты» ¼згеруiмен бiрге º½былып отыратын бiркелкiеместiгiмен сипатталады.

А. Блондельдi» ºос "реакция" теориясын пайдалана отырып статор орамасыны» негiзгi магнит а¹ынын Ф_ñ ротор полюстерi бiлiгiмен с¸йкес келетiн магнит а¹ынын бойлыº Ф_ñd ж¸не оны» перпендикуляр келетiн к¼лдене» Ф_cq тармаºтар¹а ажыратпай, айºынполюстi синхронды м¸шине статоры орамасыны» электрлiк тепе-те»дiк те»деуiн былай жазу¹а болады:

(3.15)

б½л те»деудегi

(3.16)

• бойлыº бiлiкпен ¼сетiн синхронды индуктивтi кедергi:

(317)

• к¼лдене» бiлiкпен ¼тетiн синхронды индуктивтi кедергi:

(3.18)

статор то¹ыны» бойлыº бiлiгi ¼тетiн º½раушысы:

(3.19)

Статор то¹ыны» к¼лдене» бiлiгiмен ¼тетiн º½раушысы:

õ_d-статор реакциясыны» бойлыº а¹ыны негiздеген индуктивтi кедергi;

õ_q-"статор рекциясы" ендiк а¹ыны негiздеген индуктивтi кедергi;

õ₁-статор орамасыны» индуктивтiк шашыра»ºылыº кедергiсi;

Ψ=φ+θ Ý²Ê Å₁₀ мен сихронды генератор то¹ыны» I₁ векторлары арасында¹ы ы¹ысу б½рышы;

Θ-синхронды м¸шиненi» Э²К Е₁₀ мен кернеуi U₁ векторлары арасында¹ы ы¹ысу б½рышына, те», iшкi б½рышы.

3.5. Синхронды м¸шиненi» орнын басатын эквиваленттi орын басатын эквиваленттi электр с½лбасы ж¸не оны» ¼лшемдерi. Электрлiк тепе-те»дiк те»деуiне (3.14), айºындалма¹ан полюстi синхронды м¸шиненi» эквиваленттi орнын басу электр с½лбасы мен оны» 3.6 ж¸не 3.7-суреттерде к¼рсетiлген векторлыº диаграммасы д¸л келедi.

Айºын полюстi синхронды м¸шине ¾шiн, эквиваленттi алмастырма с½лбасы бойлыº ж¸не к¼лдене» б¼лiктер бойымен ¼тетiн тепе-те»дiк те»деуiне (3.14) с¸йкес келетiн, аралас жал¹асºан электр с½лбасы ретiнде ºарастырылады. Синхронды м¸шиненi» алмастырма эквиваленттi электр с½лбасыны» кедергiлерi, шамасы мен электрлiк тепе-те»дiк те»деулерi, т¸жрибе жолымен аныºталады, бос ж¾рiс пен ºысºа т½йыºталу сипаттамалары бойынша есептеледi немесе аныºтамалыº м¸лiметтерден алынады.

3.6-сурет. Айқынемес полюсті синхронды мәшиненің орнын басудың жеңілдетілген сұлбасы.

3.7-сурет. Айқынемес полюсті синхронды мәшиненің жеңілдетілген диаграммасы.

3.6. Синхронды генераторды» сипаттамалары. Синхронды генераторды» ж½мысы функциялды т¸уелдiк бойынша ба¹аланады да, оны» сипаттамасы деп аталады. Оларды» негiзгiлерi:

• бос ж¾рiс сипаттамасы;

• ºысºа т½йыºталу сипаттамасы;

• реттеу сипаттамасы;

• сыртºы сипаттамасы;

• ж¾ктемелiк сипаттамасы.

Синхронды генераторлар т½раºты айналу жылдамды¹ымен ж½мыс жасайды, ол айнымалы Э²Ктi» жиiлiгiн т½раºты ½стап т½ру ºажеттiлiгiнен туындайды, демек барлыº сипаттамалар роторды» айналу жылдамды¹ы т½раºты (n=Const) кезiнде ºарастырылады.

3.6.1. Бос ж¾рiс сипаттамасы– б½л ж¾ктеусiз ж½мыс кезiнде статор орамасында индукцияланатын Е₁₀нi» айналу жылдамды¹ы т½раºты, ºалыпты, кездегi ºоздыру орамасыны» то¹ына I_â т¸уелдiлiгi, демек; n= n_í = Const (3.8-сурет) кезiнде Е₁₀=ƒ(I₂).

Бос ж¾рiс сипаттамасы Э²К пен ºоздыру то¹ы арасында¹ы сызыºты емес т¸уелдiлiк болып табылады. М½ны» сызыºсызды¹ы м¸шиненi» магнит ¼ткiзгiштерiндегi болат б¼лiктерiнi» ºаны¹у º½былысына байланысты. Магниттегiш тоºты» шамасы, белгiлi м¼лшерге жеткенде, магнит а¹ыныны» ¼суi баялайды, ал содан кейiн, iс ж¾зiнде, м¾лде тоºталады. ²оздыру орамасында¹ы тоºтан Э²Ктi» ¼су сипатыны» т¸уелдiлiгi, болатта¹ы магниттену ºисы¹ына ½ºсас: В=ƒ(Н). Болатты» ºаны¹уына ºарай магниттендiрудi» ¼суi баяулайды да, одан со» тоºталады. ²оздыру орамасында¹ы тоºты» одан кейiн ¼суi, магнит а¹ыныны» айтарлыºтай ¼суiне ¸келмейдi. Iс ж¾зiнде, статор орамасында ºоздыру то¹ы болма¹анны» ¼зiнде болат полюстерiндегi ºалдыº магнетизмнi» магнит а¹ынан шамалы Э²К индукцияланады.

3.8-сурет. Синхронды генератордың жүктемесіз жұмысының тәжірибе жасау жолымен алынған сипаттамасы.

3.9-сурет. Синхронды генератордың жүктемесіз жұмысының қорытынды (қалыпты) сипаттамасы.

Б½л болатты жасанды магниттендiргенде, болатты» магнитизмдi жарым-жартылап саºтап ºалу ºабiëåòiне байланысты. Турбогенератор статоры орамасыны» ºысºыштарында¹ы кернеу (0,4…15) кВ, ¸детте, гидрогенераторда¹ыдан жо¹ары (0,4…10) кВ.

Бос ж¾рiс сипаттамасын есептеу т¸жрибе жолдарымен немесе магниттену ºисыºтарын пайдаланып алу¹а болады. °р б¼лiмнi» материалдары ¾шiн берiлген м¼лшердегi магнит а¹ынын ту¹ызу¹а ºажеттi, магниттегiш к¾ш есептеледi. Магниттегiш к¾ш полюстер орамасында¹ы ºоздыру то¹ына I_â, àë Ý²Ê Å₁₀ ¼з кезегiнде ºоздыру то¹ына I_â пропорционал бол¹андыºтан Е₁₀=ƒ(I_â) ºисы¹ы масштабына с¸йкес Ф=ƒ(Н) магнит сипаттамасы болып табылады.

Бос ж¾рiс сипаттамасын, т¸жрибе м¸лiметтерi бойынша т½р¹ызу¹а болады. Есептеумен немесе т¸жрибе жолымен алын¹ан ж¾ктеусiз ж½мыс сипаттамасы, синхронды м¸шиненi» алмастырма эквиваленттi электр телсiмiнi» ¼лшемдерiн аныºтау кезiнде пайдаланылады. Инженерлiк т¸жрибеде бос ж¾рiс сипаттамасын аныºтау ¾шiн, ¼лшемдерi т¸жрибе м¸лiметтерiмен жаºсы ¾йлесетiн синхронды генераторды» "ºалыпты" сипаттамасы деп аталатын, салыстырмалы бiрлiктi пайдаланады (3.9-сурет).

3.6.2. ²ысºа т½йыºталуды» сипаттамасы–б½л статор орамасыны» оларды» ºысºыштары т½йыºтал¹ан кездегi, то¹ыны», ºоздыру то¹ына U₁=0 æ¸íå n=Const á¼ëiíåäi ò¸óåëäiëiãi: I₁= ƒ(I_â). Синхронды генераторды ºысºа т½йыºталу т¸ртiбiнде ж½мысºа ºосу¹а пайдалану т¸жрибесiнде, болмайды: Генераторды» орамасы ºысºа т½йыºталу то¹ыны» ºызуынан б¾лiнбеуi ¾шiн, ол лезде ажыратылуы тиiс.

Сондыºтан ºысºа т½йыºталу сипаттамасын статор орамасында¹ы тоºты е» аз де»гейiне I_1ê= I_1í келтiре отырып, оны» ºалыпты то¹ыны» пайыздыº ¾лесi ¹ана болып табылатын, ºоздыру то¹ы кезiнде алынады. Статор орамасы мен ºоздыру орамасы тiзбегiне жал¹ан¹ан амперметр к¼рсетуi есебiнен тез орындау керек, себебi, статор орамасы ¸серiне онда¹ы тоº ºалыпты тоºты» м¸нiнен жо¹ары бол¹анда, артыº ºызбауы керек. °детте, ºысºа т½йыºталу т¸жрибесi кезiнде, м¸шиненi» магнит ж¾йесi аса ºаныºпайды, сондыºтан статор орамасы то¹ыны» белгiленген аралыºта¹ы ¼згеруi, т¾зу сызыº болады. Оны» м¸нi ¼те жо¹ары бол¹анда ¹ана, ºысºа т½йыºталу сипаттамасыны» м¸нi абцисса ¼сiне (I_â) ºарай ºисаяды, ол генераторды» магнит ¼ткiзгiштерiнi» ºаны¹уыны» артуынан болады.

3.10-сурет. Синхронды генератордың қысқа тұйықталу сипаттамасы.

3.11-сурет. Жүктеме электр кедергісінің әрқилы өзгеру сипаты кезіндегі синхронды генератордың реттеуіш сипаттамасы.

Синхронды генератор статорыны» индуктивтiк шашырандылыº кедергiсiн ж¸не ºоздыру то¹ыны» т¾рлi м¸ндер кезiнде, ºысºа т½йыºталу то¹ыны» ºалыпты тоººа ºатынасын аныºтау кездерiнде, ºысºа т½йыºталу сипаттамасы, бос ж¾рiс сипаттамасымен бiрге пайдаланылады. Б½л ºатынас ºысºа т½йыºталу то¹ыны» коэффициентi болады. ²ысºа т½йыºталу ºатынасы немесе ºысºаша ²Т² деп аталады. ²ысºа т½йыºталу сипаттамасын т¸жрибелiк жолмен ал¹анда, генераторды» магнит ж¾йесiндегi магнетизм ºалды¹ы магнитсiздендiрiлуi тиiс немесе ол ºал¹ан кезде алын¹ан сипаттама, ¼зiне-¼зi параллель к¾йi координат басына ы¹ыстырылуы тиiс. 3.10-суреттегi ºысºа т½йыºталу сипаттамасын бос ж¾рiс сипаттамасын ж¸не синхронды м¸шиненi» эквиваленттi орнын басу с½лбасыны» ¼лшемдерiн ºолданып, есептеу жолымен де т½р¹ызу¹а болады.

3.6.3. Реттеу сипаттамасы – б½л генераторды» ж¾ктеме то¹ы ¼згерiп ºуаттылыº коэффициентi ¼згеруiссiз ºал¹анда, оны» ºысºыштарында¹ы кернеу т½раºтылы¹ан ºамтамасыз ететiн ºоздыру то¹ы де»гейiнi» т¸уелдiлiгi, демек U₁ = Const, n = Const æ¸íå Cosφ = Const áîë¹àíäà I_â= ƒ(I₁). Б½л сипаттама синхронды генераторды эксплатациялау кезiнде, ¼те ма»ызды. Ол шамасы ¼згерiп т½ратын ж¾ктеме кезiнде, синхронды ºоз¹алтºышты» ºысºыштарында¹ы кернеу ¼згерiссiз ºалу ¾шiн, ºоздыру то¹ын ºалай реттеу керектiгiн к¼рсетедi. Реттеу сипаттамасын т¸жрибе ж¾зiнде аныºтау активтi ж¸не индуктивтi кедергiлердi» ºатынасын ¼згертпей R/х=Const синхронды генератор ºысºыштарында¹ы кернеу т½раºты ж¸не ºалыпты кезiнде ºоздыру то¹ын ¼згерте отырып генератор ж¾ктемесiн ¾немi арттыру арºылы iске асырылады. Реттеу сипаттамасын векторлыº диаграммалар тобыны» к¼мегiмен, синхронды генераторды» реактивтi кедергiлерi барда, есептеу жолымен т½р¹ызу¹а болады. 3.11- суретте реактивтi кедергiлердi» бiр тобы к¼рсетiлген.

3.6.4. Сыртºы сипаттама- б½л синхронды генераторды» ºысºыштарында¹ы кернеудi» ºуат коэффициентi ж¸не ºоздыру орамасында¹ы тоº к¾шi т½раºты кезiндегi ж¾ктеме то¹ына ºатынасы: U=ƒ(I₁) á½ë I_â =Const, n =Const æ¸íå Cosφ =Const бол¹анда, б½л генератор ºысºыштарында¹ы кернеудi» ¼згеру сипаттамасын к¼рсетедi, м½нда ж¾ктеме ºалыптыдан бос ж¾рiске дейiн ¼згередi генератор ºысºыштарында¹ы ºалыпты кернеудi U₁= U_1º ºамтамасыз ететiн ºоздыру то¹ыны» I₁ =I_1º шамасы т½раºты болады. Сыртºы сипаттаманы» к¼мегiмен, генератор кернеуiнi» ж¾ктеменi» ºалыпты шамадан бос ж¾рiске дейiн ж¸не керiсiнше жа¹дайда¹ы ¼згеруiн ∆U аныºтайды. Синхронды генераторды» ºуат коэффицентiнi» ¸рт¾рлi м¸ндерiндегi сыртºы сипаттамасы 3.12-суретте к¼рсетiлген.

3.6.5. Ж¾ктемелiк сипаттамасы – генератор ºысºышында¹ы кернеудi» ж¾ктеме то¹ы, ºуат коэффициентi мен генераторды» айналуы ¼згерiссiз кезiнде, ºоздыру то¹ына т¸уелдiлiгi, демек: U=ƒ(I_º), ì½íäà Cosφ=Const ж¸не n =Const. Ол ºандайда болмасын экплуатациялыº т¸ртiппен байланысты емес ж¸не синхронды м¸шиненi» кейбiр ¼лшемдерiн мысалы статор орамасыны» индуктивтi шашырандылыº кедергiсiн х₁, аныºтауда к¼мекшi ретiнде пайдаланылады.

3.12-сурет. Жүктеме электр кедергісінің әрқилы өзгеру сипаты кезіндегі синхронды генератордың сыртқы сипаттамасы.

3.13-сурет. Синхронды генераторды «өшу» тәсілі бойынша параллель жұмыс істеуге қосылу сұлбасы.

3.7. Генераторларды» параллель ж½мысы. Т½тынушыларды энергиямен ¾здiксiз ºамтамасыз ету ¾шiн, электр станцияларында бiр емес, бiрнеше синхронды генераторлар орнатылады, олар бiр желiде паралель iстейдi. Т½тынушылар ºабылдайтын ºуатты» ¼згеруiне ºарай, т¾нгi немесе к¾ндiзгi кездерде, генераторларды» белгiлi саныны» ºосу¹а немесе ажырату¹а тура келедi. Онда¹ы маºсат, оларды» ºалыпты ж¾ктелуi мен П°К-нi» жо¹ары болуына жету. ²атар реттейтiн синхронды генераторлар¹а ж¸не реактивтi ºуаттарды б¼лу ºоздыру то¹ын ¼згерту арºылы ал¹ашºы ºоз¹алтºышты» айналдыру моментiн немесе ротор полюстерiнi» магнит а¹ындарын ¼згерту. Параллель iстеуге ºосыл¹ан генераторларды» ºалыпты кернеулерi мен жиiлiктерi бiрдей болуы тиiс. Желiге ºосар алдында генераторларды» ºысºыштарында¹ы кернеу мен генератор ºосылатын желiнi» кернеулерi бiрдей болуына жетуi керек. Ол ºосылатын генераторды» орамасында¹ы тоºты ¼згерту мен айналу жылдамды¹ын реттеу арºылы атºарылады. Б½л мiндеттi шарт болып табылады ж¸не генераторды желiге ºосºан¹а дейiн атºарылуы тиiс. Генераторды желiге ºосºан с¸тте, ºосыл¹ан генератор мен желiнi» аттас фазалары арасында¹ы кернеу н¼лге те» болуы тиiс, ол шамды синхроноскоп деп аталатын–3.13 ж¸не 3.14–суреттерде к¼рсетiлген с½лба бойынша генератор мен желi ºысºыштарына жал¹ан¹ан ¾ш ºыздыру шамы арºылы белгiленедi. Генераторларды параллель iстеуге ºосуды» бiрнеше ¸дiстерi ºолданылады. Соларды» iшiндегi негiзгiлерi ¾шеу:

• ¼øiðóãå ºîñó;

• ж¾гiрме немесе айналатын с¸улеге ºосу;

• ¼здiгiнен синхрондану ¸дiсiмен ºосу.

3.14-сурет. Синхронды генераторды «жүгіртпе сәуле» тәсілі бойынша қатарласа жұмыс істеуге қосу сұлбасы.

3.15-сурет. Синхронды қозғалтқыштың жұмысшы қорытынды сипаттамасы.

3.7.1. "´øiðóãå" ºîñó ò¸ñiëi. 3.13-суретте шамды ¼шiðóãå ºîñó ê¼ðñåòiëãåí. Æåëiге ºосыл¹ан генераторды ж¾ргiçiп ж¸не кернеумен айналу бойынша алдынала шарттарды орында¹ан со», шамдар бiр мезгiлде ¼шiп, аз уаºыттан со» бiрнеше секундºа жанады. Егер шамдарды» жану мен с¼нуi бiр уаºытта болмаса, онда желi мен генератор фазалары ¾йлеспегенi, оны ºалпына келтiру ¾шiн генераторда¹ы екi фазаны» орынын (генератор ºысºыштарына жал¹ан¹ан екi сым) ауыстырады немесе оны» айналу ба¹ытын ¼згертедi. С¼ну мен жану уаºытыны» арасы аса ¾лкен болмаса, ºосыл¹ан генераторды» айналу жылдамды¹ын ¼згерту арºылы оны» ½заºты¹ын реттеу керек. Генераторды ºосу, шамдарды» толыº с¼нген с¸тiнде атºарылады. Генераторды» ºосылу с¸тiн д¸лiрек аныºтау ¾шiн шамдарды» бiрiне ºатарластырып н¼лдiк вольтметр ºосады.

3.7.2. "ƾãiðìå ñ¸óëåíi" ºîñó ò¸ñiëi. 3.14-суретте к¼рсетiлген. М½нда, шамдар кезекпен жанып с¼недi де, ж¾гiрме с¸уле жасайды. Желi мен ºосыл¹ан генератор фазаларыны» кезектесуi ¼шiруге ºосу т¸сiлiндегiдей шамдар бiр мезгiлде жанып с¼недi. М½ндай жа¹дайда, генератормен желi ¾штарыны» фазалыº с¸йкестену ¾шiн, екi фазаны» орнын ауыстыру керек. Генераторды желiге ºосу, генератор мен желiнi» аттас фазасына жал¹ан¹ан бiр шамы ¼шкен ж¸не айºастыра ºосыл¹ан шамдар бiрдей ºызарып жан¹ан с¸тте (генераторды» екi фазасы желiнi» фазасына с¸йкес келмейдi) атºару керек. Б½л ¸дiс кезiнде ж¾гiрме с¸уленi» жылдамды¹ы желiмен ºосыл¹ан генераторды» жиiлiгiнi» айырмасына с¸йкес болады. Егер ºосыл¹ан генератор жылдамды¹ы синхрондыдан аз болса, с¸уле бiр жаººа ºарай, жылдамдыº синхрондыдан жо¹ары болса-басºа жаººа жылжиды. Ж¾гiрме с¸уленi» ºоз¹алу ба¹ытына ºарап, ºосыл¹ан генераторды» жылдамды¹ын к¼бейту ж¸не азайту ºажеттiлiгi туралы ба¹алау¹а болады. Оны с¼нуге ºосу ¸дiсi атºара алмайды. Егер шамдары ше»бер бойына бiр ºалыпты орналастырса шамны» кезекпен жанып с¼нуi, с¸уле айналып т½р¹андай ¸сер т½¹ызады, б½л ¸дiстi солай деп жиi атайды.

3.7.3. "´здiгiнен синхрондану" ¸дiсiмен ºосу т¸сiлi. Синхронды генераторларды пареллель iстеуге "¼здiгiнен синхрондану" ¸дiсiмен ºосу т¸сiлi мына ретпен ж¾ргiзiледi. °уелi генератор менфазаларыны» кездесуi с¸йкестендiрiледi. Содан кейiн, ºоздырылма¹ан синхронды генератор бiлiгiнi» айналуыны» статор орамасы желiге ºосыл¹ан со» пайда болатын магнит ¼рiсiнi» ба¹ытымен синхрондылыººа немесе со¹ан жаºын шама¹а жеткiзедi. Осыдан кейiн генератор желiге асинхронды м¸шине ретiнде ºосылып соны» iзiн ала роторды» ºоздыру орамасына т½раºты тоº берiледi. Генератор ¼зi автоматты т¾рде синхрондылыººа тартылып, басºа генераторлар мен желiнi» ж½мыстарын б½збастан бiртiндеп ж¾ктеледi.

3.8. Синхронды электр ºоз¹алтºыш. Синхронды ºо¹алтºыштар синхронды генераторлар мен асинхронды ºоз¹алтºыштар¹а ºара¹анда, ¸сiресе, ша¹ын ж¸не орташа ºуаттылары аз тарал¹ан. Олар негiзiнен ºоз¹алтºыш бiлiгiндегi ж½мысшы ж¾ктеме шегiндегi аралыºта айналымын т½раºты ½стап т½руы керек ететiн тетiктер мен м¸шинелер жетегi ¾шiн пайдаланылады (соруыштар, компессорлар, прокат стандары ж¸не т.б.). Синхронды ºоз¹алтºыштарды» 3.15-суретте к¼рсетiлген ж½мысшы сипаттамалары ¸детте, ºуаттылы¹ы бiрдей асинхронды ºоз¹алтºыштарды» ж½мысшы сипаттамаларынан артыº болады. Алысºа таратыл¹ан, сондай-аº к¼п м¼лшерде реактивтi ºуат т½тынатын ºазiргi заман¹ы электр желiлерiнде бiлiктерiне ж¾ктеме т¾спей iстейтiн синхронды ºоз¹алтºыштар ке» ºолданылады. М½ндай синхронды м¸шинелердi синхронды орын толтыр¹ыштар дейдi, олар асаºоздырыл¹ан синхронды м¸шинелердi», желiге артыº индуктивтi ºуат беру, ал жете ºоздырылмаса индуктивтi ºуатты желiден т½тыну ºасиеттерiн пайдаланады. Асаºоздырыл¹ан синхронды ºоз¹алтºыш бос ж¾рiс кезiнде (синхронды конпенсатор) желiге ºосыл¹ан ж¸не ºуат коэффициентiн (Cosφ) жаºсартатын электр конденсаторыны» ºызметiн атºарады.

3.8.1. Электр энергиясын механикалыº энергия¹а айналдыратын синхронды ºоз¹алтºышта¹ы электрфизикалыº процесстер. Синхронды ºоз¹алтºышты» ¾шфазалы орамасын, ¾шфазалы желiге жал¹ау айналмалы магнит ¼рiсiн тудырады (2-б¼лiм). Негiзiнде ротор магнит бол¹андыºтан ол магнит компасыны» тiлi сияºты статор орамасыны» айнымалы магнит магнит ¼рiсiне iлесiп айналысºа т¾седi. Статор орамасында берiлген электр энергиясы, бiлiктi айналдыратын механикалыº энергия¹а т¾рлендi. Б½л жа¹дайда, роторды» жылдамды¹ы, статор орамасыны» айнымалы магнит ¼рiсiне те» болады, демек, олар, синхронды айналатын болады (n₂=n₁=n_ñ) осыдан, м½ндай электр м¸шинелерi солай аталады. Айтыл¹ан, синхронды ºоз¹алтºышты» электр энергиясын механикалыº энергия¹а айналдыру процессi жорамалдан¹ан болып табылады, негедесе», роторды» инерциясы ¾лкен бол¹андыºтан тоºты» ¼нерк¸сiптiк жиiлiгiнде, оны» орнынан ºоз¹алуына м¾мкiндiк бермейдi.