Тұрақты тоқ генераторы

КІРІСПЕ

Өркениеттің қазіргі дамыған кезеңінде электр энергиясын өндіру үшфазалы синусойдалы ЭҚКі бар электрмеханикалық генераторлармен өндіріледі. Ол қоздыру орамасында үлкен тоқ тұғызады, сол тоқ машиненің магнит өрісін және соған лайықты якордің ЭҚКін артады. Бұл өздігінен қоздыру процессі машиненің магнитөткізгіші қаныққанша жүреді, қоздыру орамасындағы тоқтың одан ары артуы магнит өрісін арттырмайды, демек якордің ЭҚКін молайтпайды. ЭҚКтің өсуі әуелі бояулай бастайды, одан соң тіпті қоздыру орамасын тұрақты тоқ көзінен қоректендірсең де мүлде тоқталады. 4.20 -  суретте қоздыру орамасындағы тоқтың өзгеруінен, өздігінен қозатын  тұрақты тоқ генераторының бос жүріс кезінде ЭҚКтің өсуі мен бәсеңдеу қисығы көрсетілген. Генератордың білігіне берілетін механикалық энергияны, электр желісіне берілетін электр энергиясына айналдыру, ЭҚК туғызу үшін энергия жұмсауымен және машинелердің орамаларында, магнит өткізгіштерінде және механикалық сипаттағы кедергілерді жоюға кететін электр шығындарына, кернеуге, токка,  оның қуатына байланысты.

1. Тұрақты тоқ генераторы

Өркениеттің қазіргі дамыған кезеңінде электр энергиясын өндіру үшфазалы синусойдалы ЭҚКі бар электрмеханикалық генераторлармен өндіріледі. Өндіріс жағдайына байланысты тұрақты тоқ қажеттілігі туындағанда оны айнымалы тоқты тұрақты тоққа (түзеткіш) айналдыру арқылы алады. Тұрақты тоқ генераторы алғашқы тоқ көзі ретінде, негізінде жеке қондырғыларда (электрмен пісіру кезінде синхронды машинелердің қоздырғышы ретінде және т.б.) қолданылады. Ауылшаруашылық өндірісінде ол іс жүзінде қолданылмайды. Сондықтан мұнда генератордың негізгі қасиеттері ғана қарастырылады.

Өздігінен қозатын тұрақты тоқ генераторының арасында ерекше кең тарағандары, параллель және аралас қыздырғыштары бар генераторлар, олар магнит ағынын туғызу үшін жеке тұрақты тоқ көзінталап етпейді. Мұндай генераторлардың қоздыру орамалары машиненің өздігінен қозуы есебінен қоректенеді, оның алғашқы себепшісі ретінде мәшиненің полюстері мен жармасындағы магнитизм қалдықтары әсер етеді. Якордің магнетизм қалдықтары өрісінде айналған кезінде онда магнетизм қалдығының азырақ ЭҚКі индукцияланады. Ол қалыпты мәннің 5…10% құрайды. Якорь орамасында индукцияланған магнитизм қалдығынан якорь орамасына  параллель жалғанған қоздыру орамасында (4.19в-сурет) шамалы тоқ пайда болады, ол қоздыру орамасы мен якорь орамаларының келісімді жалғасуынан полюстердің магнит ағынын көбейтеді. Енді магнитизм қалдықтарынан пайда болатын магнит өрісімен тоқ қыздыру орамасы арқылы өткенде пайда болған магнит өрістерінің қортынды магнит өрісімен машиненің якорі айналады. Соған байланысты якордің магнит өрісінің шамасына тәуелді болып келетін ЭҚКі артады. Ол қоздыру орамасында үлкен тоқ тұғызады, сол тоқ машиненің магнит өрісін және соған лайықты якордің ЭҚКін артады. Бұл өздігінен қоздыру процессі машиненің магнитөткізгіші қаныққанша жүреді, қоздыру орамасындағы тоқтың одан ары артуы магнит өрісін арттырмайды, демек якордің ЭҚКін молайтпайды. ЭҚКтің өсуі әуелі бояулай бастайды, одан соң тіпті қоздыру орамасын тұрақты тоқ көзінен қоректендірсең де мүлде тоқталады. 4.20 -  суретте қоздыру орамасындағы тоқтың өзгеруінен, өздігінен қозатын  тұрақты тоқ генераторының бос жүріс кезінде ЭҚКтің өсуі мен бәсеңдеу қисығы көрсетілген.

Тұрақты тоқ генератор тепе-теңдігінің теңдеуі. Генератордың білігіне берілетін механикалық энергияны, электр желісіне берілетін электр энергиясына айналдыру, ЭҚК туғызу үшін энергия жұмсауымен және машинелердің орамаларында, магнит өткізгіштерінде және механикалық сипаттағы кедергілерді жоюға кететін электр шығындарына байланысты. Жалпылама түрде бұл процессті генератор якоры орамасының электрлік тепе-теңдік теңдеуімен көрсетуге болады:

U = Eя - ІяRя                             (4.18)

(4.18)-теңдеуден көрсетілгендей генератор қысқыштарындағы кернеу генератордың желіге беретін электр энергиясымен мәндес оның электр қозғаушы күшінің механикалық энергияны электр энергиясына айналдыру барысында, щеткі түйіспесінде және якорь тізбегінде болатын энергия шығынына шамалас келетін, генератор якорда кернеудің төмендеу мөлшеріндей аз.