Mechanika. Teorinė paskaitų medžiaga

1.Įvadas Klasikinė elektros mašina yra energijos keitiklis, kuris vienos rūšies energiją paverčia į kitą. Jie skirstomi: 1) generatoriai; 2) varikliai. Generatorių paskirtis mechaninę energiją paversti elektros energija. Variklių- atvirkščiai. Viena ir ta pati el. mašina gali atlikti iš principo ir antrąją funkciją- galioja apverčiamumo principas. Pagal naudingumo koeficientą elektros mašinos turi geriausią naudingumo koeficientą lyginant su kitais keitikliais(iki 97-98 procentų). Joks kitas žinomas energijos keitiklis negali būti apgręžtas (apgręžiamumo principas negalioja). Visas mašinas skirstome į : 1) energetikos mašinos, kurios naudojamos energetikoje: generatoriai arba varikliai; 2)automatinio valdymo sistemų elektros mašinos- jų paskirtis kitokia. Jos skiriamos: 1.Jėgos funkcijas atliečios mašinos (varikliai) 2. Informacinės mašinos (suteikia informaciją); 3. Sinchroninio ryšio sistemų mašinos; 4. Įvairūs keitikliai (spec. mašinos) 2.ENERGETINĖS MAŠINOS Generatoriai ir varikliai. Generatoriai įvairiose jėgainese. Įmonėse varikliai. Reikalavimai šiai grupei: 1 ) didelis naudingumo koeficientas; 2)mažas svoris ir gabaritai; 3) ilgaamžiškumas. 3.AUTOMATINIO VALDYMO SISTEMŲ MAŠINOS Pvz, autopilotas. Joms keliami papildomi reikalavimai išėjimo charakteristikose. Pagrindinis reikalavimas judesiškumas- judesio priklausomybė nuo įėjimo signalo. 4.INFORMACINIŲ MAŠINŲ GRUPĖ Pvz, tacho generatoriai suteikia informaciją apie sukimosi greitį. Jie labai plačiai naudojami įvairiose sistemose. Taip pat kampo davikliai. Jie naudojami navigaciniuose prietaisuose. Dirbtinio horizonto ir giroskopinis kompasas. 5.SINCHRONINIO RYŠIO MAŠINOS Naudojamos radiolokacijoje ir transporte. Jų pagr. funkcija- perduoti užkoduotą posūkio kampą reikiamam įrenginiui. Dar naudojamos suvienodinti dviejų nutolusių kūnų (pvz mašinų) judesius. Pvz traukinio galuose varikliai. 6.ĮVAIRŪS KEITIKLIAI Transformatorius. Jo pagrindinė paskirtis įtampos dydžio keitimas. Pagal srovės rūšį el. mašinos skirstomos: 1) nuolatinės srovės mašinos 2) kintamosios srovės mašinos 7.NUOLATINĖS SROVĖS EL. MAŠINOS. NUOLATINĖS SROVĖS GENERATORIAI Veikimo principas. Nuolatinės srovės mašinos veikimo principas paremtas Faradėjaus dėsniu: jei laidininką kuriuo teka elektros srovė patalpinsime į magnetinį lauką, tai jį veikia mechaninė jėga. Jėgos dydį nusako: fB l ia ; B-magnetinės indukcijos dydis oro tarpe; l-aktyvus laidininko ilgis; ia- laidininku tekančios srovės stipris. Jėgos kryptį nusako kairės rankos taisyklė Jei laidiniką judiname mag. Lauke, jame indukuojasi EVJ. eBlv, v-greitis. EVJ kryptį nusako dešinės rankos taisyklė Jei B pasiskirsčiusi pagal trapecinį dėsnį Rėmelis vadinamas sekcija. Jis gali būti iš vienos arba daug vijų. Sekcijų būna daug. Jei dvi sekcijos…….Pulsacija sumažėja. Jei sekcijų skaičius s8p, kur p-polių skaičius, tai pulsacija mažesnė už vieną procentą. Elektrovaros jėga, indukuota generatoriaus apvijoje bus: EIaRapk+IaRa; Ra- inkaro apvijos vidaus varža. IaRapk=U; E=U+ IaRa; E=c ž n; U=E- IaRa, generatoriaus įtampos balanso lygtis. Kai RapkIa=0 , U=E; Ms- sukimo momentas. Tekant srovei atsiranda pasipriešinimo momentas: M=f Da, Da- apvijos diametras. M=BlIaDa. Kai n=const(n-sukimosi greitis) Ms=M; 8.PAGRINDINĖS KONSTRUKCIJOS Nuolatinės srovės mašina sudaryta iš: 1) statoriaus 2)rotoriaus; Statoriaus paskirtis- sukurti magnetinį lauką mašinos oro tarpe. 1-išreikšti poliai; 2 –ritės(nuolatinės srovės). Ritėmis tekant nuolatinei srovei sukuriamas magnetinis laukas. Jos vadinamos žadinimo ritėmis ar apvijomis. 1,2,3- priklauso statoriui. 3 –jungas. Mag. Lauko sukūrimas vadinamas mašinos žadinimu. Poliai ir jungas gaminami iš feromagnetinės medžiagos. Gaminama iš elektrotechninio plieno. Mažos galios mašinose vietoje žadinimo apvijos naudojami nuolatiniai magnetai. Rotorius- dalis, kurioje yra apvijos, kolektorius(pusžiedžiai). Jei žiūrime į rotorių iš šono: 1 –rotoriaus paketas(šerdis) 2-grioveliuose esančios sekcijos 3-kolektorius 4-velenas; kolektoriaus plokštelė ir šepetys. Rotoriuje esanti apvija vadinama inkaro apvija. 9.GENERATORIŲ KLASIFIKACIJA PAGAL ŽADINIMO APVIJOS JUNGIMĄ Pagal tai, kaip žadinimo apvija prijungta prie inkaro atžvilgiu, galimi tokie atvejai: 1 Nepriklausomojo (svetimo ) žadinimo generatorius Žadinimo apvija maitinama iš atskiro elektros tinklo. F1, F2- generatoriaus žadinimo apvija; A1, A2- generatoriaus inkaro apvija. Pagrindinės charakteristikos: 1) U=f(Ia), Iž=const, n=const Išorinė generatoriaus charakteristika. 2) Iž=f(Ia), U=const, n=const vadinama reguliavimo charakteristika Rodo, kaip išlaikyti tinkle pastovią įtampą kintant apkrovai 2 Lygiagretaus žadinimo generatorius- žadinimo apvija prijungta lygegrečiai inkarui E=c ž n; ž- žadinimo srautas ž atsiranda dėl liekamojo įsimagnetinimo. Charakteristikos: 1. U=f(Ia), Rž=const, n=const. 3) Nuoseklaus žadinimo generatorius. Charakteristikos: U=f(Ia), U=const, Rž=const. 4) Mišraus žadinimo generatoriai. Charakteristikos: 1) Tokiu atveju dažniausiai naudojami mišraus žadinimo generatoriai. 2) Tokiu atveju generatoriai naudojami kaip suvirinimo generatoriai. 10.Nuolatinės srovės tachogeneratoriai Tai elektroninė mašina, priklausanti informacinių mašinų kategorijai. Pagrindinė jos paskirtis- išėjime duoti signalą, proporcingą sukimosi greičiui. U=k*n, čia k-statumas (k=[mV/(aps/min)]. Informuoja apie sukimosi greitį. EVJ sugeneruojamas inkaro apvijoje: E=c*ž*n. ž=const. E=k*n, k=c*ž. Kai Rapkrovos, Ia=0. E=U=k*n, tai neapkrauto tachogeneratoriaus išėjimo charakteristika. Jei prijungiame Rapkr.: U=E-(Ia*Ra); E=c*ž*n; Ia=U/Rapkr.; U=c*ž*n-((U*Ra)/Rapkr.); U=c*ž*n/1+(Ra/Rapkr); k’=k*n/1+(Ra/Rapkr) (lygtis išlieka tiesinė, tik pasikeičia statumas); U=k’*n. ž dažniausiai keičiasi dėl įšilimo žadinimo apvijos. Kad to išvengti, tachogeneratoriams žadinti naudojami nuolatiniai magnetai: Prie mažos išėjimo įtampos gali pasireikšti įtampos kritimas šepečiuose: U=E-Ra*Rapkr-Uš; U=kn/(1+(Ra/Rapkr))- Uš/(1+(Ra/Rapkr)), charakteristika neprasideda nuo koordinačių pradžios: Kad to išvengti, didinamas šepečių laidumas. 11.Nuolatinės srovės varikliai. Veikimo principas ir įtampos balanso lygtis Veikimas remiasi Faradėjaus dėsniu: f=B*Ia*l; M=cM*Ia*ž, cM-pastovioji konstanta, priklausanti nuo variklio konstrukcijos. M-sukimo momentas. Tinklo įtampa U. variklio įtampos balanso lygtis: U=Ea+IaRa. Ea-saviindukcijos įtampa: Ea=cE*ž*n. tuo momentu, kai variklis prijungiamas prie tinklo, o rotorius dar nejuda, toks režimas vadinamas paleidimo režimu. Tuo momentu n=0, Ea=0. Tada balanso lygtis: U=Iak*Ra, kur Iak- trumpojo jungimo srovė: Iak=U/Ra, kur Ra-inkaro vidaus varža. Ši srovė 2,5-3 kartus viršija nominalią srovę. Didesnės galios varikliuose gali ir daugiau, todėl paleidžiant variklį būtina sumažinti trumpojo jungimo srovę. Tam į inkaro grandinę jungiamos papildomos varžos. Tada: U=Iak(Ra+Rpapild.); Iak=U/(Ra+Rpapild), čia Rpapild- paleidimo varža, kuri parenkama tokia, kad apleidimo momentu: Iak=(1,5..2,5)IaN. Norint reversuoti variklį, t.y. pakeisti sukimosi greitį, reikia pakeisti magnetinio lauko arba inkaro srovės kryptį. Paprastai nuolatinės srovės mašinos turi keturis gnybtus- du žadinimo apvijos ir du inkaro. Nuolatinės srovės mašinoms galioja apverčiamumo principas. 12.Variklių žadinimo būdai ir jų char. Pagal žadinimo būdą: 1)nepriklausomo; 2)lygiagretaus; 3)nuoseklaus; 4)mišraus. Pagrindinės charakteristikos yra mechaninės: n=f(M), U-const. Tokią charakteristiką turės tiek nepriklausomo, tiek lygiagretaus ir su nuolatine srove magnetiniai varikliai. 1)kai M=0, tai tuščios eigos taškai. Juose n=n0. 2)kitas charakteringas taškas yra paleidimo arba trumpojo jungimo režimas. Jis yra kai n=0, o tuomet išvystomas sukimo momentas Mk. Tai pats didžiausias variklio išvystomas momentas. U=Ea+Ia(Ra+Rpaleidimo); Ea=cE*ž*n; n=(U-Ia(Ra+Rpal))/cE*ž. Ši formulė patvirtina įtampos ir sukimosi greičio priklausomybę. Mechanines char galima keisti į inkaro grandinę įvedant papildomas varžas. Paleidžiant variklį, kad negauti srovės šuolio: 12.Nuoseklaus žadinimo variklis Tuščios eigos n0, todėl neapkrovus jų naudoti negalima. Mmin=0.2*MN. Jei dažniai naudojami traukos mechnizmuose, keltuvuose, tramvajuose. Nes juose didelis momento pokytis atitinka didelį greičio pokytį. Ant kiekvieno poliaus po dvi rites – nuoseklių ir lygaigrečių. Mechaninė chrakteristika: 13.Automatinio valdymo sistemų elektros varikliai Šie varikliai paprastai vadinami vykdomaisiais. Jis valdomas kitos kažkurios grandies. Čia naudojami nepriklausomo žadinimo varikliai: turime dvi nepriklausomas apvijas: Prklausomai nuo valdymo būdo jie vadinami: Inkaru valdomi vykdomieji varikliai Poliais valdomi vykdomieji variklai. Viena apvija nuolat prijungta prie tinkloč į kitą paduodame signalą nuo valdymo grandinės. Inkaru valdomas: Valdymo signalas nusakomas signalo koeficientu: Jei valdomas poliais: Signalo koeficientas: Šiems varikliams keliami specifinai reikalavimai: Mechaninės cahrakteristikos turi būti tiesinės n=f(M) Regulaivimo charakteristikos turi būti tiesinės n=f(UV) Greitaveikškumas didelis – tai variklio savybėč gavus signalą greitai įsisukti iki nusistovėjimo greičio, o signalui dingus greitai sustoti. Įsibėgėjimo laiką charakterizuoja elektromechaninė laiko pastovioji. TE - elektromechaninė laiko pastovioji. TM – L/R TM proporcinga inercijos momentui. Varikliai įsibėgėja per 3-4 TM Plonasieniai rotoriai. Jų inercijos momentas mažas, nes maža masė. Jų TM 15/100 ... 15/1000 sekundės Savieigos reiškinio nebuvimas – neturi suktis be signalo. Inkaru valdomas nuolatinės srovės variklis Signalas apibrėžiamas signalo koeficientu : Variklio išvystomas sukimo momentas: M=CM*ž*IV ž proporcinga Iž ž=k*Už Uv=Ea – IV*Ra Ra – inkarp apvijos varža IV= (Uv – Ea)/Ra Ea išreiškiamas taip: Ea= CE*Ž*n Ea=CE*k*UŽ*n Satome į momento lygtį: M=f(u) u=f(M) Momentas išreikštas santykiniais vienetais: m=M/Mk M=Mk, kai n=0 I- santykinis sukimosi greitis I=n/n0(=1) n0(=1) tuščios eigos greitis =1, n=n0, M=0 m=-I , mechaninė charakteristika analitiniu būdu. I=I0, kai m=0 I=-m, regulaivimo charakteristika Carakteristika taip pat tiesinė: Atiduodama galia santykinias vienetais: p2=m*I arba p2=(-I)*I arba p2=I- I2 Prie kokio greičio atidedama galia bus didžiausia. dp2/dI=-2*I*=0 I0=, tai I*=I0/2 Atiduodama galia yra didžiausia prie pusės tuščios eigos greičio. p2max=*I*- I*2 p2max=2/4 Tai neigiama savybė, nes automatinio valdymo grandis taip pat turi turėti didelę galią, jei norime gauti didelę galią iš variklio. Tai pačiai grupei priskiriami ir varikliai, kurių žadinimas atliekamas nuolatiniais magnetais. Jo charakteristikos analogiškos: =UV/Uvn Uvn – nominali įtampa Poliais valdomi varikliai α=Uv/Ua ; M=cMфVIa ; фV=IV (proporcingas) ; фV=kфUV=kфαUa ; Ua=Ea-IaRa ; Elektrovaros jėga: Ea=cEфVn ; Ua= cEфVn-IaRa ; Ua=cEфVαUan- IaRa ; Ia=(Ua-cEkфαUan)/Ra ; M=(cMkфαUa2- -cMcEkф2α2Uan)/Ra ; m=M/Mk(α=1) ; M→Mk , kai n=0 ; Mk=(cMkфUa)/Ra ; m=M/Mk=α-cEkфα2n ; =n/n0(α=1); cEkф=1/n0 ; m=α-α2 Poliai valdomi variklio mechanine charakteristika.Pirmojo reikalavimo šis variklis neišpildo. m=0 ; =0 ; 0=-20 ; 0=1/2; =(-m)/2. Reguliavimo charakteristi-ka netiesinė,todėl automatikos reika-lams variklis gali būti naudojamas tik kai kuriais atvejais. Artimos tiesinėms tik kai m0,5 (dide-liems).Jų teigiama savybė – atiduodama galia. p2=m ; p2=(-2) ; p2=-22 ; dp2/d=-22=0 ; *=1/2=0/2. Atiduodama galia didžiausia prie pusės tuščios eigos greičio. p2=-2(0/2)2 ; p2max=1/4. Tokiais valdomų variklių maksimali galia nepriklauso nuo signalo koeficiento.Išvada.Valdymo galia gali būti nykstamai maža.(m0,5) Impulsinis,nuolatinės srovės variklių greičių reguliavimas Impulsinio greičio reguliavimo esmė – greičio kitimą gauname ne įtampos dydžio kitimu,o keitimu impulsų laiko trukme.Variklio darbas susideda iš įsibėgėjimų ir stabdymo procesų.Jei impulso trukmė mažesnė už laiką,per kurį variklis įsibėgėja,tai variklis nespėja nei pilnai įsibėgėti,nei sustoti ir jo greitis svyruoja apie kažkokią vidutinę reikšmę. Impulso trukmės koeficientas =t1/T. Keičiant impulso trukmę,galime reguliuoti vidutinį greitį.Momentinis greitis bus pulsuojantis ir ten kur reikia stabilaus momentinio greičio,jų panaudojimas sudetingėja. Universalus kolektoriaus variklis Juo laikysime tokį,kuris gali dirbti prijungtas tiek prie nuolatinės srovės, tiek prie kintamos srovės tinklo.Jo principinė konstrukcija niekuo nesiskiria nuo nuolatinės srovės nuoseklaus žadinimo variklio konstrukcijos.Skiriasi tik tuo,kad visas magnetolaidis surinktas iš štampuotų elektrotechninio plieno lakštų,kad sumažinti nuostolius dėl permagnetinimo.Principinė elektrinė schema: Žadinimo apvijos vaizduojamas dvi. Toks jungimas sumažina elektromagnetinius triukšmus,todėl taip ir vaizduojama. Dirbant prie kintamos srovės,tik dalis žadinimo apvijos įjungta. Tarkim,kad žadinimo srautas,kurį kuria žadinimo apvija kinta pagal sinuso dėsnį: =msint ; i=Imsin(t+) – žadinimo srovė m=cMi ; m=(cMmIm)/2  [cos-cos(2t+)] Suintegravus gauname vidutinį momentą: Mvid=2/T0T/2 mdt=cM/TmIm 0T/2  [cos-cos(2t)]dt Mvid.=cMmImcos Kuo didesnis ,tuo mažesnis Mvid.  gaunamas tik dėl nuostolių pliene.Šie varikliai naudojami: prijungti prie kintamos srovės naudojami ten,kur reikia gauti didelius sukimosi greičius, esant tinklo srovės dažniui: n1=60f1/p f1=50Hz n1=3000/p p – polių porų skaičius (p=1,2...).Jie negali suktis greičiau negu 3000aps/min Čia,rodos,ne prie šių variklių,nes kolektorinių variklių n būna 4500aps/min ar panašiai. Mechaninė charakteristika: Nuolatinės srovės mašinos mechaninė charakteristika yra tokia: Gaunamas skirtingos galios kintamos ir nuolatinės srovės atvejais,nes atsiranda ir induktyviosios apvijų varžos (srovė mažėja,greičiai auga).Kad sumažinti kolektorinių variklių keliamus elektromagnetinius triukšmus,būtini filtrai. Bekontaktis nuolatinės srovės variklis Rotoriaus padėties daviklis sudarytas iš dviejų mazgų:nejudamas A,B,C – jautrūs elementai ir signalinis elementas – pastovus magnetas. Jautrūs elementai gali būti Kolo davikliai.Pakliuvę į magnetinį lauką jie sugeneruoja EVJ.Pradinėja padėtyje srovė teka per A statmenai apvijai. 0=600…..900…….1200….900….600 =0 =300 =600 =900 Turėsime pulsuojantį momentą. Japonai juos naudoja garso ir videotechnikoje nes lengvai reguliuojamas momentas ir greitis. Jų mechaninė charakteristika tokia pat, kaip ir nepriklausomo arba lygiagretaus žadinimo nuolatinės srovės variklio. Vienfaziniai ir dvifaziai transformatoriai Transformatoriai –tai statinis elektro-magnetinis junginys keičiantis kintamos elektros srovės elektromagnetinius parametrus: įtampą, srovę, dažnį, fazių skaičių. Pagal paskirtį skirstomi :1) jėgos, 2) su virinimo 3) bandymų 4)dažnio didinimo 5) kintamos srovės lyginimo 6)elektros krosnių 7) matavimų . Didžiausią transf. grupę sudaro jėgos transf. , kurie perduoda šaltinio elektros energiją vartotojui pakeisdami kintamos įtampos dydį –jį aukština arba žemina. Galia nuo kelių voltamperų iki:5 kV*A-vienfaziniai, 6,3kV*A dvifaziams. Kad gauti didelę galią labai svarbu aušinimas. Transfformatoriė alyva- aušina ir izoliuoja. Tokie transformatoriai vadinami alyviniais Daugiausiai naudojama mineralinė alyva. Lentelėje ant transformatoriaus nurodoma: galia, vardinė įtampa, IN, f, m, apvijų skaičius ir grupė, sąntykinė tuščiiosios eigos srovė, santykinė įtampa, darbo režimas, aušinimo būdas, masė, alyvosmasė, tranformatoriaus markė. Energetinėse sistemose naudojami kiek galima didesnės galios transf. nes ju nuostolių galia tik 1-2proc. Vardinės galios , todel apytiksliai galia galima laikyti: S√3u2I2≈√3u1I1 u2/u1≈I2/I1 u2>u1 , I2

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!