Асинхронды электрлік қозғалтқыш

Асинхронды қозғалтқыш (немесе Асинхронды машина) — айнымалы токта жұмыс істейтін электр қозғалтқышы, оның роторының айналу жиілігі статордың магнит өрісінің айналу жиілігінен кем.

Үш фазалық, желдеткішпен салқындатылатын, жабық асинхронды қозғалтқыш. Сол жағында қақпағымен, оң жағында желдеткішін көрсету мақсатында қақпағы шешілген.

Асинхронды қозғалтқыштың жұмыс принципі ротор мен статордың магнит өрістерінің өзара әрекетіне негізделген. Статор орамдары арқылы ток өткенде, айнымалы магнит өрісі пайда болады. Бұл өріс ротор орамында ток тудырады. Пайда болған ток айнымалы өріспен әсерлесіп, роторды ілестіре айналдырады. Оның бұрыштық айналу жылдамдығы полюстер жұбының санын ауыстырып қосу, қоректік ток жиілігін, ротор тізбегіндегі кедергіні өзгерту, сондай-ақ бірнеше машинаны тізбекке қосу арқылы реттеледі. Асинхронды электр қозғалтқыштың айналу бағытын статор орамасының кез келген екі фазасын ауыстырып қосу арқылы өзгертуге болады. Асинхронды электр қозғалтқыштың құрылымы қарапайым әрі сенімді болғандықтан электр жетегіндегі негізгі қозғалтқыш ретінде қолданылады. Оның қуаты бірнеше Вт-тан ондаған МВт-қа дейін жетеді.

Тарихы

Айналу магниттілігі деп аталған құбылысты алғаш рет 1824 ж. француз физигі Р.Ф. Араго тәжірибе жүзінде көрсетті. Ал бұл құбылыстың ғылыми негізін 1888 ж. а Г.Феррарис (Италия) пен хорват ғалымы Н.Тесла (АҚШ) әрқайсысы өз бетінше ашты. Алғашқы үш фазалы асинхронды электр қозғалтқышты 1889 ж. орыс электртехнигі М.О. Доливо-Добровольский жасады.

Құрылысы

Асинхронды қозғалтқыштың екі бас бөлігі бар:

• Статор - қозғалмайтын бөлігі. Мұнда электр магнит өрісі пайда болады
• Ротор - айналатын бөлігі. Статорда пайда болатын электр магнит өрісі арқылы қозғалысқа келтіріледі.

Статор мен ротор бір-бірінен механикалық түрде ауа саңылауы арқылы бөлінген. Статор мен ротордың бөліктері ұқсас, екеуі де магнит өткізгіштен (өзек) және орамалардан тұрады. Қозғалтқыштың қалған бөліктері айналдыру, салқындату үшін керек.

Қысқа тұйықталған ротор құрылысы: "Тиін торы"

Машинаның статорын қалыпталған болат парақтардан жинайды. Оның ішіне ойықтар жасалады. Бұл ойықтар статордың орамалары жататын арналарды құрайды. Статордың орамасы үш фазадан (кей жағдайларда одан көп фазадан) тұрады, оған статор шеңбері бойымен біркелкі өткізгіштер жатқызылады. Өткізгіштерді салғанда фазалардың реттігін сақтап, бір-бірінен 120° бұрышта салу керек. Орама фазаларын жұлдыз немесе үшбұрыш схемасымен жалғайды.

Асинхронды машиналарда пайдаланылатын ротордың екі түрі болады:

1. Қысқа тұйықталған ротор
2. Фазалық ротор

Ротор да қалыпталған электр техникалық болат парақтардан жиналады. Электр техникалық болат парақтары подшипникті қалқанға кіріп тұратын білікке сығымдалады. Қысқа тұйықталған ротор орамасы "тиін торы" түрінде орындалады.

Асинхронды машинаның жұмыс режимдері

Қозғалтқыш режимі. Статордың орамасын үш фазалық ток желісіне қосқан кезде айналмалы магнит өрісі пайда болады. Пайда болған магнит өрісі қысқа тұйықталған ротормен жанасып, онда ЭҚК құрады. Статорға желіден берілген ток пен ЭҚК арқылы роторда пайда болатын ток әсерлесіп, айналу моментін жасайды. Ротор n_ротор<n_статор жиілігімен қозғалысқа келтіріледі.

Асинхронды машинаның басты параметрі сырғанау — ротордың айналу жиілігі мен статордың магниттік өрісінің айырмашылығын сипаттайтын шама:

Асинхрондық қозғалтқыштың жұмыс кезіндегі магнит өрісі. Ротор статордың магнит өрісінен қалып бара жатқаны (сырғанауы) анық көрініп тұр

${\displaystyle s={\frac {n_{1}-n_{2}}{n_{1}}}\,}$, мұндағы ${\displaystyle n_{1}}$— статор өрісінің жиілігі, ${\displaystyle n_{2}}$ — ротордың айналу жиілігі.

Қозғалтқыш режимінде сырғанау білікке жұмсалатын механикалық жүктемеге байланысты және ${\displaystyle 0<s\leq 1}$ шамасы аралығында жатады.

Генератор режимі. Егер статорды желіге қосып, ал ротордың білігің жетекші бір қозғалтқышқа (іштен жану қозғалтқышы, турбина және т.б.) қосып, статордың магнит өрісінің бағытында айналдырса, статордың орамаларында ток пайда болады. Өйткені ротордың жиілігі n_ротор>n_статор статордың магнит өрісін озып шығады. Бұл кезде сырғанау кез-келген теріс шаманы қабылдай алады ${\displaystyle -\infty <s<0}$.

Кері қосу арқылы тежеу. Жұмыстағы қозғалтқыштың желідегі кез-келген жалғау сым жұптарын орынмен ауыстырса, статордың айналу өрісінің бағыты қарама-қарсыға ауысады. Ал ротордың айналу бағыты өзгермейді, яғни бұл кезде статордың магнит өрісі роторды тежеуге тырысады. Статор өрісінің жиілігіне ротор жиілігі салыстырмалы түрде теріс мәнді қабылдайды:

${\displaystyle s={\frac {n_{1}-(-n_{2})}{n_{1}}}\,={\frac {n_{1}+n_{2}}{n_{1}}}\,>1}$

Тежеу кезінде сырғанау 1-ден үлкен кез-келген оң мәнді қабылдай алады ${\displaystyle 1<s<+\infty }$.

Дереккөздер

1. Электрические машины/М.М. Кацман — Москва: Издательский центр "Академия", 2001.