Асинхронды қозғалтқыштың жұмыс жасау принципі.

Асинхронды қозғалтқыштың жұмыс жасау принципі

Электр қозғалтқыштарының ішінде ең көп тарағаны үш фазалы  асинхронды қозғалтқыш болып табылады. Бұл қозғалтқышты бірінші рет белгілі орыс электригі И. О. Доливо-Добровольский құрастырған.

Асинхронды қозғалтқыштың құрылысы қарапайым және оны күтіп-баптау жеңіл. Қез келген айнымалы ток машинасы сияқты асинхронды қозғалтқыш екі негізгі бөліктен: статордан және ротордан тұрады.

Статор деп машинаның қозғалмайтын бөлігін, ал ротор-оның айнымалы белігін атайды.

Асинхронды машинада  қайтымдылық қасиеті болады, яғни машинаны әрі генератор; әрі қозғалтқыш ретінде қолдануға болады.

Айнымалы токтың көп фазалы жүйесі айналмалы магнит өрісін туғызады, оның айналу жиілігі минутына . Егер ротордың айналу жиілігі магнит өрісінің айналу жиілігіне тең болса, ондамұндай жиілікті синхронды жиілік деп атайды.

Егер ротордың айналу жиілігі магнит өрісінің айналу жиілігіне тең болмаса,  онда мұндай жиілікті асинхронды жиілік деп птайды.

Асинхронды қозғалтқышта жұмыс процесі тек асинхронды жиілікте, яғни ротордың айналу жйілігі магнит өрісінің айналу жиілігіне тең емес кезде өтеді.

Асинхронды қозғалтқыштың жұмысы «Араго-Ленц дөңгелегі» (6.1-сурет) деп аталынған құбылысқа негізделген. Бұл құбылысты былай түсіндіруге болады, егер тұрақты магнит полюстерінің алдына осьте еркін отыратын мыстан жасалған деңгелекті (дискіні) 1 орналастырып, магнитті тұтқасы 3 арқылы өз осінің бойымен айналдырсак, онда мыс дөңгелек сол бағытта айналады, өйткені магнитті айналдырғанда оның магнит өрісі дөңгелектен өтіп онда құйынды токтар туғызады.

6.1 – сурет. Асинхронды қозғалтқыштың жұмыс жасау принципінің мхемасы.

Ленц заңына орай кез келген индукцияланған ток оны тудырған себепке қарсы әрекет жасайтын бағытта ағады. Сондықтан дөңгелек денесіндегі құйынды токтар магниттің айналуын тежеуге тырысады, бірақ магнитті тоқтата алмай онымен бірге айналады. Мұнда дөңгелектің айналу жиілігі магниттің айналуы жиілігінен аз болады. Егерде бұл жиіліктер кейбір себептермен бірдей болса, онда магнит өрісінің дөңгелекпен салыстырғандағы жылжуы болмас еді, демек мұнда құйынды ток пайда болмас еді, яғни дәңгелекті айналдыратын күш пайда болмас еді.

Асинхронды қозғалтқыштарда тұрақты магнит өрісі айнымалы магнит өрісімен ауыстырылған. Бұл магнит өрісі қозғалтқышты айнымалы ток желісіне қосқан кезде үш фазалы жүйе арқылы жасалынады. Статордың айналмалы өрісі ротор орамасының өткізгіш сымдарын кесіп өтіп оларда ЭҚК-терін индукциялайды. Егер ротор орамасын кедергіге тұйықтаса немесе қысқа тұйықтаса, онда тізбекте индукцияланатын ЭҚК-тер әсерімен ток жүреді. Ротор орамасындағы ток пен статор орамасының айналмалы магнит өрісінің өзара әрекеттесуі нәтижесінде айналмалы момент пайда болады. Айналмалы момент роторды магнит өрісінің айналу бағытымен айналдыра бастайды.

Ротордың айналу бағытын өзгерту үшін, яғни қозғалтқышты реверстеу үшін, статор орамасы тудырған магнит өрісінің айналу бағытын өзгерту керек. Мұны статор оралма фазаларын алмастыру арқылы жасайды. Ол үшін статор орамасын желіге қосатын үш сымның кез келген екеуінің орнын ауыстырып желіге қосса болғаны.

Реверсті қозғалтқыштар ауыстырып косқыштармен қамтамасыз етіледі. Олардың көмегімен статор орамалары фазаларының кезектесуін өзгертуге, демек, ротордың айналу бағытын өзгертуге болады.

Бір уақыт мезгілінде ротордың айналу жиілігі статор өрісінің айналу жиілігімен теңесті дейік, онда ротор орамасының өткізгіш сымдары статордың магнит өрісін кесіп өтпейді, сондықтан роторда ток болмайды. Бұл жағдайда айнымалы момент нольге тең. Ротордың айналу жиілігі статор өрісінің айналу жиілігіне қарағанда, біліктегі жүктеме моменті мен машинадағы үйкеліс күштері моментінің косындысынан тұратын, тежеу моментін теңдестіретін, айналдырушы момент пайда болғанша төмендейді.

Асинхронды қозғалтқыштың құрылысы

Статордың өзекшесі (6.2-сурет) қалындығы 0,35 немесе 0,5 мм болат тіліктерден (пластиналардан) жиналады. Тіліктерді штамптау арқылы алады, олардың ішкі жағында ойықтар (паздар) жасалынған. Құйынды токтан болатын шығынды азайту үшін тіліктерді лакпен немесе тотықтырылған қабыршақпен оқшауламайды, одан әрі жеке дестеге жинайды да қозғалтқыштың станинасының 3 табанының ішіне бекітеді. Станинаның екі жақ бүйіріне қалкандар бекітіледі. Қалқан ішінде ротор білігіне тірек болатын подшипниктер орналасады. Станинаны фундаментке орналастырады.

Статорды бойлай орналасқан, ойықтардан құралған науашаларына (паздарына) оның орамасының өткізгіштері 2 салынады. Орама өткізгіштерін үш фазалы жүйе құратын етіп жалғайды. Машинаның қалқаншасында 4 алты қысқыштар болады, оларға әр фазаның басы мен соңы жалғанады. Статор орамасы үш фазалы желіге жұлдызша және үшбұрыштан қосылуы мүмкін. Бұл жағдай қозғалтқышты екі түрлі желілік кернеуге қосуға мүмкіндік береді.

Қалқаншада керсетілген төмен кернеулер үшін статор орамасы үшбұрыштап ал жоғары кернеу үшін — жұлдызша қосылады.

Статор орамасын үшбұрыштап қосу үшін машина қалқаншасында жоғары қатарда орналасқан қысқыштарды темендегілерімен ұстатқыш (өткізгіштен жасалған тізбектің екі нүктесін қос- қыш) арқылы қосады (6.3 а-сурет), ал әрбір бірге қосылған қысқыштарды үш фазалы желінің желілік өткізгіштеріне қосады. Жұлдызша қосу үшін қалқаншадағы теменгі үш қысқыштарды (фазалардың соңы) ортақ нүктегс ұстатқыш арқылы қосылады, ал жоғарғы катардағы қысқыштарды үш фазалы жүйенің желілік өткізгіштеріне қосады (6.3, б-сурет).

6.2-сурет. Асинхронды қозғалтқыш          6.3-сурет. Статор орамасын үш бұрыштап

       статордың құрылысы                                         (а) және жұлдызша (б) қос кезінде        қозғалтқыш қолқамаласында қыскыштарды қосу

Ротор өзекшесін 1 (6.4, а-сурет) қалыңдығы 0,5 мм болат тіліктерден жиналады. Тіліктерді құйынды ток шығынын азайту үшін лакпен немесе тотыққан қабыршақпен оқшауламалайды. Тіліктерді ойықты етіп штамптайды, оларды дестелеп жинайды да, машинаның білігіне бекітеді. Дестелерден науашалары бойлай орналасқан цилиндр құралады, оның ішіне ротор орамасының өткізгіштерін 2 салады. Орама түріне байланысты асинхронды машиналар фазалық және кысқа тұйықталған роторлы болып екіге бөлінеді. Ротордың қысқа тұйықталған орамасы тиын дөңгелегі тәрізді етіп жасалынады (6.4, б-сурет). Ротор науашаларына шомбал стерженьдер салып оның екі жақ ұштарын мыстан жасаған сақинамен қосады (6.4, а-сурет). Қысқа тұйықталған ораманы көбінесе алюминийден жасайды. Алюминийді ыстық күйінде ротор науашасына кысыммен құяды. Мұндай орам әр уакытта қыска тұйықталынған және оған кедергі қосу мүмкін емес. Ротордың  фазалық орамасы статордың орамасындай етіп жасалынады, яғни өткізгіштер бір- бірімен үш фазалы жүйе жасайтындай етіп жалғанады. Үш фазаның орамалары жұлдызша қосылады. Орама бастары ротор білігінде бекітілген үш түйіспелік мыс сақинасына косылған. Сақиналар бір-бірінен және біліктен оқшауламаланған және ротормен бірге айналады. Сақиналар айналғанда олардың беті сакиналар үстінде қозғалмайтындай етіп бекітілген көмір немесе мыс шеткалары арқылы сырғанайды. Ротор орамасы кедергіге немесе жоғарыда көрстілген щеткалар арқылы қысқа тұйықталуы да мүмкін.

Қысқа тұйықталған роторы бар қозғалтқыштар карапайым және пайдалануда сенімді, фазалық  роторы бар қозғалтқыштарға қарағанда бағасы арзан. Бірақ, төменде көрсетілгендей, фазалық роторлы қозғалтқыштардың жұмысқа қосу және реттеу сипаттамалары жөнінен артықшылықтары бар.

Қазіргі кезде асинхронды козғалтқыштардың көпшілігін қысқа тұйықталған ротормен жасайды, тек үлкен қуат немесе арнайы жағдайларда роторды фазалық орамалы етіп жасайды. Совет Одағында қуаты ондаған ваттан 15 000 кВт-қа дейін, ал статор орамасының кернеуі 6 кВ-қа дейінгі асинхронды қозғалтқыштар шығарылады.

6.4 – сурет. Қысқа тұйықталған асинхронды қозғалтқыштың роторы:

а-құрылысы, б-орама