Қолданбалы курс.Энергетикадағы электр генераторлары және жұмыс істеу принципі.(10-сынып)

Физика қ 10 №7-8 Сабақтың тақырыбы:Энергетикадағы электр генераторлары және жұмыс істеу принциптері.

Сабақтың мақсаты: Генераторлардың физикалық принципін оқып –үйрену.

Көрнекілігі :электронды оқулық -11 сынып және видеофильм «Генераторлар»

Сабақ барысы:1Ұйымдастыру кезеңі.

2.Сабаққа шолу.Жұмыс icтey принципі мен конструкциясы

 Электр генераторы — турбинадан алған механикалық энергияны электр энергиясына түрлендіретін машина.Генератордың жұмыс принципі (Ферадей-Максвелл) электроомагниттік индукция құбылысына негізделген.Генераторда өндірілген ток пен кернеу синусоида заңы бойынша өзгереді,сондықтан да генератор өндірген электр қозғаушы күш айнымалы шама, әрі ол магнит ағынының (Ф) өзгеpyiнe байланысты болады. Сонымен (1, 2):

 Электр қозғаушы күші (Э.Қ.К) магнит ағынының (Ф) өзгepiciнe байланысты,ал опың өзі ротордың орамынан ток аққанда пайда болады . Ротор дегеніміз болат білік-подшипниктерден айналатын цилиндр. Цилиндрге ойық жасалып, онда тұрақты токтың сым орамы орнатылған. Токтың (1) орам санына (W) кебейтіндісі магнит қозғалтқыш күшін (I ‎‎‎‎‎• W), оның өзі темір өзекшеде магнит индукциясын (В) тудырады: В = р • I • W, мұндағы μ -полюстің квадрат сантиметр бетіндегі магнит күш сызығы жолының магнит өткізгіштігі.  Ротор генераторының η минуттa айналуының және айнымалы ток жиілігінің (f) араларында тәуелділік бар. Бұл тәуелділік:

 Ток жиілілігі герц-секундпен өрнектеледі. Дүние жүзіндегі көпшілік елдердегі жалпы өнepкeciптік электр станцияларының стандартты жиілілігі - 50 Гц.

Үш фазалы ток генераторы.

 1. Ротор бөшкесі. 2. Статор темірі. 3. Статордың үш орамасы (обмоткасы). 4. Ротор валы. 5. Ротор мен статордың арасындағы бос кеңістік. Ол 6ipнеше мм-ден бірнеше см-гe дейін жетеді 6. Статор теміріндегі әдейі жасалған қуыстар (пазы): 1, II, III. Олар орамдармен толықтырылады. 7. Ротор бөшкесіндегі қоздырғыш орамамен толтырылған қуыстар (пазы). Орамамен толтырылмаған ротордың, қуыстары, ротордың оңтүстік және солтүстік полюсы болып есептелінеді.Генераторларды қоздыру және салқындату схемалары

 Статор орамасындағы ЭҚК-тi индукциялау үшін ротор қуатты магнит ағынын тудыру қажет екендігі туралы жоғарыда айтылған болатын. Табиғи магниттер аз шамадағы магнит ағынын туғызады және де бұл магнето-типтес айнымалы ток генераторларында, қопарғыш машиналарға ғана жарамды. Қуатты магнит ағынын жасау үшін электр магниттерi қажет. Электрлік магниттер тұрақты токты темір өзекшесі бар катушкада өндіреді (2-сурет). Электрлік магниттер табиғи магниттерден он және жүз еседей асып түсетін магнит ағынын жасайды. Тез айналатын турбогенераторларда роторлы магнит цилиндр формалы келеді және магнит полюсі ойықтар мен орамдар орналаспаған жерде болады (3-сурет).

3-сурет. Полюсі айқын емес ротор. 1.Болаттан жасалған ротор бөшкесі.

 2.Ротор валы. 3. Тұрақты токқа қосылатын ротордың периметрі бойын-

ша әдейі қуысқа орнатылған орам.4. Магнит сызықтарының бағыты.

 2-сурет. Айқын полюсті. электрлік магнит.

 1. Жұмсақ магниттен жасалған темip өзекше. 2. Тұрақты токқа қо-сылатын орама (обмотка). 3. Магнит сызықтарының бағыты.

Тұрақты токпен қоректендіру үшін магнит ағынын туғызатын ротор орамында көптеген құрылғылар болады. Қоздырудың ең қарапайым әдісіне — тұрақты токты генераторды қоздыратын электр-машиналық әдісне тоқталайык (4-сурет).

4-сурет. Тұрақты токты генераторды қоздыратын электр-машиналық әдістің схемасы

G - үш фазалы синхронды генератор. ОВГ - генератордың қоздыру орамы. GE - қоздырғыш электр машинасы (возбудитель). ОВВ ~ қоздырғыш электр машинасының қоздыру орамы. ШР -шунттайтын реостат. АГП - магнитік өpicің сөндіретін құрылғы. АРВ - кернеудің реттейтін автомат. KV - кернеу релесі.

 G - шығаруында кернеу тербелген кезде бұл тербеліс ТИ арқылы APB~ғa беріледі де, ОВВ ток шамасына әсер етеді, соның әсернің GE-дағы кернеу өзгереді, ал GE-дан және ОВГ-ден G-ғa қарай магнит ағыны (Ф) өзгереді. G - қысқышындағы кернеу де соған байланысты болады, өйткені U=ƒ • /ф/. Кернеу тербеліп және өзгepiп қана қоймай, АРВ-ға генератор статоры орамындағы ток өзгepici де әсер етеді, мұның өзi TA-ға да ықпал етеді, өйткені статор орамында токтың кебеюі ротордағы Ф ағынын магнитсіздендіріп, статор реакциясы деп аталатын құбылыс пайда болады. Мұндай жағдайда ТА-дағы ток АРВ-ға, соцғысы ОВВ-ға т.б. әсер етеді. Генератор қысқышындақ кернеу кенеттен төмендегенде TV-KV -ге әсер етіп, ол өзінің қалыпты ажыратылған түйіспесін тұйықтайды, олар ШР тізбегнен ажыратылады, OBB-дeгi ток артады, GE-дағы кернеу кебейеді т.б.

 Апаттық жағдайда генераторды ажыратқан кезде Kepнeyдi тез төмендету қажет, Ол үшін магнит ағыны мен ток құйыны төмендетіледі, мұны жузеге асыру ушін К1-ді ажыратады, бipaқ мұндай жагғдайда ротор тізбегінде кернеу күрт артуы мүмкін, ал онын өзi мынаған байланысты болады: мұндағы L - ОВГ-нің индуктивтілігі; di/dt - ажыратқан кездегі қозу тогының жоғалу жылдамдығы. Сондықтан KI-дi ажыратар алдында K2-түйicпeciн қосады, сонда ОВГ-дегi магнит өpiciнің энергиясы ГГ кедергісінде шашырайды. Жаңа және күpдeлi қозу жүйeлepi арнайы курстарда қарастырылады. Генераторды салқындату. Генераторлар жұмыс істеген кезде энергия шығыны болады. Шығын статор мен ротор арқылы токтың өтунен; статор темірінде — айнымалы магнит өpiciнiң әcepiнен темipдiң қайта магниттелінен болады. Бұл шығын жылуға ауысады. Генератордың алған қуатының 2-ден 1,5%-ғa дейін жылугға ауысады. Генератор қуаты жүз мың кВт-қа жеткенде шығын мың кВт болады екен. Сондықтан генератор қалыпты жұмыс icтey үшін салқындатылуы тиic. Салқындатудың жанама, тікелей және аралас әдістері бар. Жанама әдісте өткізгіштің оқшаулатқыш сыртқы қаптамасы арқылы салқындатылады. Кейбір жағдайда өткізгіш салқындатқыш ортадан оқшаулатқышпен және статор немесе ротор металдарымен оқшау-ланған, ал мұның өзi салқындатуды едәуір қиындата түседі. Жанама салқындату 5-суретте керсетілген. Жанама салқындату кезіндегі салқындатқыш ортадағы ауа немесе cyтeгi (H2) болып саналады. Жанама салқындату кезде салқындатқыш орта тұйық цикл бойынша генератор-салқындатқышта айналысқа (цир-куляцияға) түседі Салқындатудың принциптік схемасы 6-суретте көрсетілген. Онын қуысында (пазасында) өткізгіш әдейі орналастырылған. Салқындату үшін ауа және cyтeгi (H2) газдарын қолданады. Сутeгi ауадан 14,3 есе жеңіл, сондықтан ротордың газға үйкелісі, ауаға үйкелicінен анағұрлым төмен. Сонымен қоса, cyтeгiнiң жылу өткізгiштiгi ауаға қарағанда 7,1 ссе кеп, ал жылу шығарғыштық қабілеті 1,44 есе артық. Егер сутегімен салқындатылмаса генератордың қуаты 50% кемтілуі тиіс, сондықтан әpбip Электр станциясында электролиттік жіктеу әдісімен cyтeгiн өндіретін, өзіндік cyтeri станциясы болады.

5-сурет. Генераторды жанама

Анықталатын параметр	Жылдың кезеңі	Уақыты, сағ 0-8 8-16 16-24
1. Г-1, Г-2 қуаттарын өндіру, МВт	Қыс жаз	51,2 41,6
2. Г-1, Г-2 ө.м. жүктемесі, МВт	Қыс жаз	3,37 2,57
3. 10 кВ-тағы жүктеме, МВт	Қыс жаз
4. Т-1 және Т-2 жүктелуі, МВт(қосындысы)	Қыс жаз
5. Т-1 және Т-2 трансформаторлардың әрбірінң жүктелуі, МВт	Қыс жаз
6. 35 кВ-тағы жүктеме, МВт	Қыс жаз
7. Әрбір Т-1 және Т-2 трансформаторларының 35-кВ-тық пен бірге 110 кВ қуат ағыны	Қыс жаз
8. Т-1 және Т-2 35-тық орамының жүктелуі, МВт	Қыс жаз