Лекциялық дәріс. Ассинхронды қозғалтқыштар

1. Асинхронды қозғалтқыштың қолдану аймақтары және жалпы техникалық сипатамасы.

2. Асинхронды қозғалтқыштың құрлысы.

3.Статордың айналмалы магнит өрісі.

Асинхронды машиналар генератор қозғалтқыш, түрлендіргіш, фазареттеуіш, тахогенератор және автоматика тетігі ретінде пайдаланылады. Асинхронды машиналардың генератор әлпіндегі. энергетикалық көрсеткіштері қозғалтқыштық әлпінде қарағанда нашар. Сондықтан асинхронды машиналар негізінен қозғалтқыш түрінде қолданылады. Электрлік қозғалтқыштардың ішінде ең көп тарағаны да осы асинхронды қозғалтқыш. Оның себебі: асинхронды қозғалтқыш басқа көзі алтқышарға қарағанда құрылысы жағынан қарапайым, қолданымға женіл, сенімді және арзан. Ал асинхронды қозғалтқыштардың негізгі кемшілігі оның айналу жиілігін реттеудің салыстырмалы қиындығы.

Дүние жүзінде өндірілетін электр энергиясының 40%-ын асинхронды қозғалтқыштар тұтынады, ал 2000 жылдарда барлық асинхронды қозғалтқыштардың қондырғылық қуаты 2 млрд. кВт шамасында болды. Асинхронды қозғалтқыштардың кернеуі стандарттық кернеулерге есептелген - 10 кВ-ке дейін, ал қуаты бірнеше ваттан мыңдаған киловатқа дейін барады. Мысалы, ең көп тараған 4А сериялы қозғалтқыштың қуаты 0.06 кВт-тан 400 кВт- қа дейін, ал кернеуі 200 В - тен 660 В- ке дейін.

Асинхронды қозғалттқыштардың айналу жылдамдығы қозғалтқышқа берілетін кернеудің жиілігіне және магнит полюстерінің санына байланысты. Мысалы, электрлік ықрықтықтың қозғалтқышы кернеуі 36 В те жиілігі 200 Гц кернеу кезінен қоректендірілед, ал айналу жылдамдығы 12000 айн/ мм н.

Қозғалтқыштар әр-түрлі жұмыстар үшін және әр-түрлі ауа райының жағдайында қолданылатындықтан оларды ылғалға, ыстыққа, аязға төзімді, ал шаңнан, су тамшыларынан, газдан және бөтен заттардың ішіне түсуінен сақтау үшін қорғалған жабық тамшыдан қорғалған, қопарылыстан қорғалған етіп жасайды, зерілетін кернеудің фазаларының санына қарай асинхронды машиналар бір фазалы және үш фазалы іиіініп. ал ротордың конструкциясына байланысты қысқа тұйықталған және фазалы роторлы деп аталады (17.1 -сурет).

Асинхронды машина басқа электр машиналары секілді негізінен екі бөліктен тұрады-статордан және ротордан.Статор(17,2 а-сурет)ферромагнит өзектен (1) және кеңістікте өзара 120 жасап орналасқан үш орамадан (2) тұрады.Өзек арнаулы электротехникалық бешаттан жасалған парақшалардан(3) жинастырылған. Парақшалардың ішкі шеңберінің бойында орамаларды орналастыруға арналған ойықтар (4) болады. Өзектегі энергияның шығынын азайту мақсатында паракшалар бір-бірінен лакпен оқшауланған да болттармен мен роторының (6, орамалары көрсетілмеген) тарттырылып бекітілген.

Статор(17,1-сурет) оны ұстап тұратын және әр-түрлі сыртқы нөсерлерден сақтайтын тұрыққа (1) бекітіледі. Тұрық алюминийдің қоспаларынан, шойыннан не болаттан жасалады. Ротор (17,2. б-сурет) өзектен (1) және орамалардан (17,3-сурет) тұрды. Өзек арнаулы болаттан жасалған парақшалардан (2) бір – бірінен лакпен оқшауланып, қысып жинастырылады. Роторда да ойықтардада (3) жататын және кеңістікте бір – бірімен жасап орналасқан (17,3 а – сурет) үш орама (1) болады. Олар жұлдызша жалғанады да қалған ұштары білікке кигізілген түйіскілік сақиналарға (2) шығарып бекітіледі. Осындай орамасы бар бар роторды ротор деп, ал қозғалтқышты фазалы роторды асинхронды қозғалтқыштар деп атайды.

Түйіскілік сақиналар және оларға тиіп тұратын түкшелер (3) арқылы ротор орамаларына бірізді етіп жүргізіп жіберу реостаты (4) жалғанады. Жіберу реостаты жұлдызша жалғанады және кедергісі реттемелі болады. Жүргізіп жіберу реостаты қозғалтқыштың жүріп кету тогын азайтуға, жіберу моментін көтеруге және кем емес аралықты қозғалтқыштың айналу жылдамдығын реттеуге мүмкіндік береді.

Қысқа тұйықталған роторлы асинхронды қозғалтқыштың роторында әдеттегідей сымнан жасалған орама болмайды. Мұнда (17,3. б-сурет) ораманың қызметін екі жағынан сақинамен (1) тұйықталған жасаушалары алюминий шыбықтары (2) болатын цилиндр атқарады. Мұндай орама ротор өзегінің ойықтарына балқытылған альюминийді құю арқылы алынады.

Ротор (17,1-сурет) білікке (7) отырғызылады да статордың ішіне орналастырылып ішпекті (8) қақпақтар (9) арқылы тұрыққа бекітіледі. Сондықтан ол ішпектер арқылы жеңіл айналып тұрады. Машина салқындату үшін білікке желдеткіш қалақшалар (11) отырғызылады. Желдеткіш қалақшалар (6) қысқа тұйықталған роторда да болады.

Орамаларды жұлдызша немесе үшбұрышша жалғау үшін олардың бастары мен аяқтары анықталған, белгілі болуы керек. Әдетте статор орамаларының бастарын С1, С2, С3 деп, ал оған сәйкесті аяқтарын С4, С5, С6 деп тұйықталған ротор (б) орамаларды белгілеу қабылдаған. Ротор орамалары жұлдызша жалғанады да, ұштары Р1, Р2, Р3 деп белгіленеді. Статор және ротор орамаларының ұштары қысқыштар қалқаншасына (қорапшасына) шығарылады.

Әр қайсысы бір ғана шарғыдан тұратын статор орамалары жұлдызша жалғанып, үш фазалы кернеу көзіне қосылған болсын (17,4. а – сурет).

Орамаларға берілген кернеу үш фазалы симметриялы кернеулер жүйесін құрайтындықтан яғни

орамалардың токтары да симметриялы токтар жүйесін құрайды, яғни

Мұндағы , , , , - бірінші (С1-С4), екінші (С2-С5) және үшінші (С3-С6) орамалардың кернеуі мен токтары.

Орамалардың токтары фазалары бойынша бір бірінен - қа ығысқан және синусоидал болғандықтан олар қоздыраты магний өрістері де фазалары бойынша - қа ығысқан және синусойдал болады. Орамалар бірнеше тұрғыдан тұрғандықтан ораманың корыткы магнит өрісі шарғылардың магнит өрістерінің біріюкв өсерінен калыптасады. Ал машинанын корыткы магнит индукциясы осы үш ораманын магнит индукцияларышын алгебралык косындысына тең: (17,1)

Бірінші ораманың тогынын бастапқы фазасын нөлге тең деп алғандағы орама токтарының графиктері 17.4.6-суретте келтірілген.

Егер ток оң мәнді болса,онда ол ораманың басынан аяғына қарай бағытталған,ал теріс мәнді болса керісінше аяғынан басына қарай бағытталған деп алса, онда І,0 мезетте бірінші ораманың тогы .Олай болса бірінші орама магнит өрісін тудырмайды, яғни ВА0. Екінші орамада ток теріс мәнді. Ендеше бұл ораманың басында ток оқушыға қарай бағытталған да, ал аяғында сурет жазықтығына перпендикуляр оқушыдан әрі қарай бағытталған. Оң жүрісті бұранда ережесі бойынша ораманың С2 жақтауында магнит өрісінің индукциясы сағат тілі жүрісінің бағытына қарсы, ал С5 жақтауында сағат тілімен бағыттас. Ораманың қорытқы магнит индукциясы орама жазықтығына перпендикуляр болғандықтан нақты сандар өсімен -30 жасап орналасқан,яғни

Үшінші орамада ток оң мәнді, ендеше ток ораманын басынан аяғына карай бағытгалған. Ораманын корыткы магнит индукциясы накты сандар жасап орналаскан, яғни В_п,в = В_п,вехру (j30°) Орамалардын С2 және С 6 жактауларынын магнит өрістері бығыттас (сатат тілінін бағытына карсы), сондыктан олар косылып бір магнит өрісін кұрайды. Ал СЗ пен С5 жактауларында да магнит өрістері бағьттас (сагат тілінін бағытымен бағыттас) болғандыктан косылып бір магнит өрісін түзеді. Тұтас алғанда, машинанын магнит өрісі екі полюсті болып шыкты: солтүстік полюсі N (магнит куш сызыктары одан шығып жатыр) жоғарғы жағында, ал оңтүстік полюсі S (магнит күш сызыктары келіп кіріп жатыр) төменгі жағында. Өрістін корыткы магнит индукциясы

(17,2)

мұндагы В_т В_тв - в_тс- ораманын магнит өрісінің индукциясының амплитудалық мәні (олар өзара тең, ойткені ораматоктарынын амплитудалары өзара тең). Т/4 мезетте. (17.4«б-сурет), «гни бүрчіш oci бойынша токтын фазасынын өзгерісі 90 -ка тен болған кезде бірінші орамада ток оң мо<' j. екінші және үшінші орамадарда теріс мәнді. Бірінші ораманын магнит индукциясы накты сандар өсімен -90 , екінші ораманын магнит индукциясы -30°, ал үшінші ораманың магнит индукциясы -150 жасайды. Мұнда C1 С5 және С6 жактауларынын магнит өрістері бағыттас болғандыктан бірін-бірі күшейтіп ортақ магнит өрісін түзеді (магнит күш сызыктары сағат тілінін бағытымен бағыттас). Ал С2, СЗ және С4 жактаулары коздырған магнит өрістері сағат тілінін бағытына қарсы бағытталған ортақ магнит өрістерін құрайды. Тұтас алғанда машинанын магнит өpici екі полюсті: солтүстік полюсі N он жакта горизонталь ось бойында, ал оңтүстік полюсі S горизонталь ось бойында сол жақта.

Машинанык корыткы магнит индукциясы

(17.3)

Бұл өрнек токтын фазасы 90°-ка өзгергенде, яғни уакыт бойынша ширек периодтан кейін,магнит полюстермше потенциалы жоғары орамадан потенциалы төмен орамага карай статор өзегінің бойымен 90°-ка орын ауыстырғанын көрсетеді.

I 3 = Т/2 уакыт өткеннен кейін (17.4,6-сурет), яғни бұрыш бойынша токтын фазасынын (бірінші ораманың) өзгepici 180°-кд тең болған кезде, бірінші орамада ток нөлге тек (магнит өрісін тугызбайды), екінші орамада он мәнді, ал үшінші орамада тepic мәнді Орамалардын С2 және Ci жактаулары күш сызыктары сагат тілімен бағыттас магнит өpiciн тудырады да, СЗ және С5 сағат тіліне карсы бағыттағы магнит өрісін тудырады. Машинаннын магнит өрісінің солтүстік полюсі N төменгі жағында да, ал онтустік полюсі S жоғарғы жағында орналасады. Өрістің корыткы магнит индукциясы

(17.4)

Бұл айтылғандардан және (17,4) өрнегінен /3-772 уакыт өткенде магнит полюстерінің 180° -ка айналғаны көрінеді.

Li = 2Т/3 мезетте (17.4.6- сурет) машинанын магнит өрісінің индукциясы (13.4, д- сурет)

(17,5) ал мезетте (17.4,б-сурет) магнитөpiciнің индукциясы (17.4. е-сурет) (17.6)

(17.5) және (17.6) өрнектepi магнит полюстерінің карастырылып отырған уакыт аралыктарында 90^е -ка айналып отырғанын көрсетеді.

Сонымен, үш фазалы асинхронды козғалткыштың статор орамалары бip - бірімен 120° жасап орналасканда, онда пайда болатын магнит өpici айналып тұрады және екі полюсті машинада период ішінде ол толык бip айналып шығады деп корытындылауға болады. Машинанын магнит өpiciнің айналу ceбe6i орамалардын ста тор бойымен ығысып (бұрыш жасап) орналасуынан және орамаларға берілетін кернеулердің симметриялы үш фазалы кернеулер жуйесінің курайтындығынан деп түсіндіріледі.Үш ораманың синусоидал магнит өpici түзетін машинанын корыткы магнит өpici де синусоидал болады. Ендеше жоғарыда келтipiлгeн екі шартты орындаған кезде статор өзегінде магнит өpici айналып тұруы керек.

Айналмалы магнит өрісінің жылдамдығын синхрондык жылдамдык деп атайды және оны п_е орнімен белгілейді. Жоғарыда карастырған eкi полюстi магнит өрісінің айналу жылдамдығы сан мәні жағынан иган берілген кернеудің жиілігіне тең, өйткені ол период ішінде бip per айналып шығады. Яғни

Немесе

(айн/мнн)

Жалпы алганда, асинхронды машинанын синхрондык жылдамдығы жүп магнит полюстерінің санынан тауелді болады және магнит полюстерінің саны өскен кезде магнит өpісінің айналу жылдамдығы азаяды:

айн/мин (17.7)

мұндағы машинанын жұп магнит полюстерінің саны.

Айиалмалы магнит өрісінің айналу бағытын калай өзгерту үшін статор орамадарындагы токтың бағытын өзгерту керек. Өйткені орамалардағы токтын бағыты өзгерсе, онда олардагы магнит өрісінің де бағыты өзгереді. Ал токтын бағытын ф|/члардын реттігін алмастыру аркылы өзгертуге болады. Егер статор орамаларына берілген кернеулер жүйесінің А-В-С реттігінде айналмалы магнит өpici сағат тілі жүрісіні бағытымен айналып тұpca, А-С-В реттігінде ол сағат тілі бағытына карсы айналатын болады. Сонымен, айналмалы Mai «мт өрісінің айналу бағытын өзгерту ушін кез-келген екі фазанын орнын алмастыру керек.

Бақылау сұрактары

1. Асинхронды козгалтк.ышгыи курылысын айтып беріңіз.

2.Кыска туйыкталган ротор мен фазалы ротордың айырмашылыктары кандай?

3.Статордың магнит өpici кандай жағдайд... айналмалы болалы?

4.Айналмалы магнит өpiciнің айналу жылдамдығы кандай шамалардан тәуелді

болады?

5.Айналмалы магнит өpicнің айналу бағытын калай өзгертуге болады?

Негізгі әдебиет: 1(173-182]; 3[355-357; 387-390]

Косымша әдебиет: 7(401-413]