Электр жетек құрылғыларының көпшілігінде қолданылатын ең кең таралған электр қозғалтқыштарының бірі асинхронды қозғалтқыш болып табылады. Бұл қозғалтқыш асинхронды (синхронды емес) деп аталады, өйткені оның роторы қозғалтқышқа қарағанда төмен жылдамдықпен айналады. синхронды қозғалтқыш, вектордың айналу жылдамдығына қатысты магнит өрісі.
Синхронды жылдамдықтың не екенін түсіндіру керек.
Синхронды жылдамдық - айналмалы машинада магнит өрісінің айналу жылдамдығы, дәлірек айтқанда, ол бұрыштық жылдамдықмагнит өрісі векторының айналуы. Өрістің айналу жылдамдығы ағып жатқан токтың жиілігіне және машинаның полюстерінің санына байланысты.
Асинхронды қозғалтқыш әрқашан синхронды айналу жылдамдығынан төмен жылдамдықта жұмыс істейді, өйткені статор орамдары арқылы пайда болатын магнит өрісі роторда қарсы магнит ағынын тудырады. Осы тудырылған қарсы магнит ағынының статордың магнит ағынымен әрекеттесуі ротордың айналуын бастайды. Ротордағы магнит ағыны артта қалатындықтан, ротор ешқашан синхронды жылдамдыққа дербес қол жеткізе алмайды, яғни статордың магнит өрісі векторының айналу жылдамдығымен бірдей.
Екі негізгі түрі бар асинхронды қозғалтқыш, олар берілетін қуат түрімен анықталады. Бұл:
- бір фазалы асинхронды қозғалтқыш;
- үш фазалы асинхронды қозғалтқыш.
Айта кету керек, бір фазалы асинхронды қозғалтқыш қозғалысты (айналдыру) өздігінен бастауға қабілетсіз. Оның айналуын бастау үшін тепе-теңдік күйінен біршама ығысу жасау керек. Бұл қол жеткізілді әртүрлі жолдар, қосымша орамалардың көмегімен, конденсаторлар, іске қосу кезінде коммутация. Бір фазалы асинхронды қозғалтқыштан айырмашылығы, үш фазалы қозғалтқыш дизайнға немесе іске қосу шарттарына ешқандай өзгерістер енгізбестен тәуелсіз қозғалысты (айналдыру) бастауға қабілетті.
Тұрақты ток (тұрақты ток) қозғалтқыштарынан асинхронды қозғалтқыштарға дейін айнымалы ток(Айнымалы ток) электр қуатын щетка механизмі арқылы арматураға (роторға) беретін тұрақты ток қозғалтқышынан айырмашылығы, статорға қуат берілетіндігімен құрылымдық жағынан ерекшеленеді.
Асинхронды қозғалтқыштың жұмыс принципі
Кернеуді тек статор орамына қолдану арқылы асинхронды қозғалтқыш жұмыс істей бастайды. Оның қалай жұмыс істейтінін білгіңіз келеді, неге бұл орын алады? Роторда магнит өрісі индукцияланған кезде индукция процесі қалай жүретінін түсінсеңіз, бұл өте қарапайым. Мысалы, тұрақты ток машиналарында индукция арқылы емес, щеткалар арқылы якорьде (роторда) магнит өрісін бөлек жасау керек.
Статор орамаларына кернеу бергенде, олар ағып бастайды электр тоғы, ол орамалардың айналасында магнит өрісін жасайды. Әрі қарай, статордың магниттік тізбегінде орналасқан көптеген орамдардан статордың жалпы магнит өрісі пайда болады. Бұл магнит өрісі магнит ағынымен сипатталады, оның шамасы уақыт өте келе өзгереді, магнит ағынының бағыты кеңістікте өзгереді, дәлірек айтсақ, ол айналады; Нәтижесінде статор магнит ағынының векторы таспен иірілген итарқа тәрізді айналады екен.
Заңға толық сәйкес электромагниттік индукцияФарадей, қысқа тұйықталған орамасы бар роторда ( тиін торлы ротор). Бұл ротор орамында индукцияланған электр тогы өтеді, өйткені тізбек жабық және ол режимде қысқа тұйықталу. Бұл ток, статордағы қоректендіру тогы сияқты, магнит өрісін жасайды. Қозғалтқыш роторы магнит айналмалы өрісі бар статордың ішіндегі магнитке айналады. Статор мен ротордың екі магнит өрісі физика заңдарына бағынып, өзара әрекеттесе бастайды.
Статор қозғалыссыз болғандықтан және оның магнит өрісі кеңістікте айналатындықтан және роторда ток индукцияланады, бұл шын мәнінде оны тұрақты магнитке айналдырады, жылжымалы ротор айнала бастайды, себебі статордың магнит өрісі оны итермелей бастайды. онымен бірге. Ротор статордың магнит өрісімен түйісетін сияқты. Ротор статордың магнит өрісімен синхронды айналуға бейім деп айта аламыз, бірақ бұл ол үшін мүмкін емес, өйткені синхрондау сәтінде магнит өрістері бірін-бірі жоққа шығарады, бұл асинхронды жұмысқа әкеледі. Басқаша айтқанда, асинхронды қозғалтқыш жұмыс істегенде, ротор статордың магнит өрісінде жылжиды.
Сырғыту кешіктірілген немесе кеңейтілген болуы мүмкін. Егер кідіріс болса, онда электр энергиясы механикалық энергияға айналғанда, ротордың алға жылжуы кезінде сырғанау болса, онда механикалық энергия электр энергиясына түрленетін кезде генератордың жұмыс режимі болады;
Роторда пайда болатын момент статорға айнымалы ток беру жиілігіне, сондай-ақ қоректену кернеуінің шамасына байланысты. Токтың жиілігін және кернеудің шамасын өзгерту арқылы сіз ротордың моментіне әсер ете аласыз және осылайша асинхронды қозғалтқыштың жұмысын басқара аласыз. Бұл бір фазалы және үш фазалы асинхронды қозғалтқыштарға да қатысты.
Асинхронды қозғалтқыштардың түрлері
Бірфазалы асинхронды қозғалтқыш келесі түрлерге бөлінеді:
- Бөлек орамдармен (Бөлінетін фазалық қозғалтқыш);
- Іске қосу конденсаторымен (конденсаторды іске қосу қозғалтқышы);
- Іске қосу конденсаторымен және іске қосу конденсаторымен (конденсаторды іске қосу конденсаторы асинхронды қозғалтқышпен);
- Ауыстырылған полюспен (Көлеңкеленген полюсті қозғалтқыш).
Үш фазалы асинхронды қозғалтқыш келесі түрлерге бөлінеді:
- Асинхронды қозғалтқышпен;
- Сырғымалы сақиналармен, сырғанау сақинасымен асинхронды қозғалтқышпен;
Жоғарыда айтылғандай, бір фазалы асинхронды қозғалтқыш өздігінен қозғала алмайды (айналуы). Тәуелсіздік дегенді нені түсіну керек? Бұл машина ешқандай әсер етпестен автоматты түрде жұмыс істей бастағанда сыртқы орта. Желдеткіш сияқты тұрмыстық электр құрылғысын қосқан кезде ол пернені басқаннан кейін бірден жұмыс істей бастайды. Айта кету керек, күнделікті өмірде бір фазалы асинхронды қозғалтқыш қолданылады, мысалы, желдеткіштегі қозғалтқыш. Мұндай тәуелсіз іске қосу қалай пайда болады, егер жоғарыда айтылғандай, қозғалтқыштың бұл түрі оған мүмкіндік бермейді? Бұл мәселені түсіну үшін бір фазалы қозғалтқыштарды іске қосу әдістерін зерттеу керек.
Неліктен үш фазалы асинхронды қозғалтқыш өздігінен іске қосылады?
Үш фазалы жүйеде қалған екеуіне қатысты әрбір фаза 120 градус бұрышқа ие. Осылайша, барлық үш фаза шеңберде біркелкі орналасқан.
Егер біз үш фазаны қарастырсақ, A, B, C, онда біз олардың тек біреуі ғана уақыттың бастапқы сәтінде лездік кернеу мәнінің максималды мәніне ие болатынын байқаймыз. Екінші фаза біріншіден кейін кернеу мәнін арттырады, ал үшінші фаза екіншісінен кейін болады. Сонымен, бізде кезектесу тәртібі бар A-B-C фазаларыолардың мәні артқан сайын және кему ретімен басқа ретті болуы мүмкін кернеу C-B-A. Ауыстыруды басқаша жазсаңыз да, мысалы, A-B-C орнына, B-C-A деп жазыңыз, кезектесу өзгеріссіз қалады, өйткені кез келген ретпен ауыспалы тізбек тұйық шеңберді құрайды.
Асинхронды ротор қалай болады үш фазалы қозғалтқыш? Ротор статордың магнит өрісімен тартылып, оның ішінде сырғанайтындықтан, ротор статордың магнит өрісінің векторының бағытымен қозғалатыны анық. Статордың магнит өрісі қай бағытта айналады? Статор орамасы үш фазалы болғандықтан және барлық үш орам статорда біркелкі орналасқандықтан, генерацияланған өріс орамалардың фазалық ауысуы бағытында айналады. Осыдан біз қорытынды жасаймыз. Ротордың айналу бағыты статор орамаларының фазалық реттілігіне байланысты. Фазалардың ауысу ретін өзгерту арқылы біз қозғалтқыштың қарама-қарсы бағытта айналуын аламыз. Іс жүзінде қозғалтқыштың айналуын өзгерту үшін статордың кез келген екі беру фазасын ауыстыру жеткілікті.
Асинхронды (индукциялық) қозғалтқыш (IM) электр энергиясын механикалық энергияға түрлендіретін құрылғы. «Асинхронды» әр түрлі уақытты білдіреді. Асинхронды электр қозғалтқыштары айнымалы ток желісінен қоректенеді.
Асинхронды қозғалтқыштардың ерекшеліктері
Қолдану
Мұндай электр қозғалтқыштары (жиілік түрлендіргіштері) тұрақты ток желілерінде қолданылмайды. Бірақ оларда бар кең қолданубарлық салаларда Ұлттық экономика. Статистикаға сәйкес, трансляциялық немесе механикалық энергияға айналатын электр энергиясының 70% дейін айналмалы қозғалыс, дәл индукциялық электр қозғалтқыштарымен тұтынылады.
Асинхронды машина тұрақты ток желісіне қосылмаған.
Асинхронды жиілікті түрлендіргіштер күрделі өндірісті қажет етпейді және конструкциясы қарапайым, бірақ сонымен бірге өте сенімді. Мұндай қозғалтқыштар бір фазалы және жұмыс істей алады үш фазалы желіәртүрлі жиіліктерді пайдалану. Түрлендіргіштер тұрақты ток желілеріне жарамайды. Оларды басқару үшін салыстырмалы түрде қарапайым схемалар қолданылады.
Асинхронды қозғалтқышты таңдаған кезде, мыналарды анықтау кезінде қиындықтар жиі туындайды:
- оның күші;
- сипаттамалары және электр қозғалтқышы басқарылатын рұқсат етілген схема;
- түрлендіргіштің бір фазадан жұмыс істеуі үшін қажетті конденсаторлардың қуатын есептеу;
- сымдардың сорттары мен қималары;
- түрлендіргішпен жабдықталған қорғаныс және басқару құрылғылары.
Осының бәрін түсіну үшін асинхронды блоктың құрылымы мен жұмыс ерекшеліктерін білу қажет. Бұл нақты тапсырма үшін дұрыс түрлендіргішті таңдауға көмектеседі.
Индукциялық қондырғы магнит өрісінің ротордың өзінен жоғары жылдамдықпен айналуына байланысты өз атауын алды, сондықтан соңғысы әрқашан өрістің айналу жылдамдығын «қуып жетуге» тырысады.
Қан қысымын өлшейтін құрал
Ротор мен статор асинхронды қозғалтқыштың негізгі элементтері болып табылады.
Асинхронды блоктың құрылғы диаграммасы
Схема: білік (1), мойынтіректер (2.6), табандар (4), жұмыс дөңгелегі (7), статор (10), клемма қорабы (11), ротор (9), желдеткіш корпусы (5), мойынтіректердің қалқандары (3 ,8). ).
Суретте типтік бірліктің құрылымы көрсетілген. IM статоры цилиндр пішініне ие. Интерьерротор мен статор арасындағы бос орынды қамтамасыз ететін өлшемдері бар. Орамдар ядроның ойықтарында орналасқан. Олардың осьтері қалыпты жұмысбір-біріне қатысты 1200 бұрышта орналасқан. Орамдардың ұштары «жұлдыз» немесе «үшбұрыш» тізбегі арқылы біріктіріледі, бірақ бұл кернеуге тікелей байланысты. Ротор фазалық немесе тиін торлы болуы мүмкін.
Ротор магнит өрісінің бағыты бойынша айналады.
Фазалық роторға үш фазалы орам орнатылған, ол статор орамасына ұқсайды. Бір жағынан, әдетте, жара роторының орамасының ұштары жұлдызшамен біріктіріледі, ал бос ұштары сырғанау сақиналарына қосылады. Ротордың орамасының тізбегіне қосымша қарсылықты қосу үшін сақиналарға қосылған щеткалар қолданылады. Бұл дизайн тұрақты ток тізбектерінде жұмыс істеуге арналмаған, өйткені қажетті айналу фазаның өзгеруін қамтамасыз етеді.
Тиін торлы ротор - бұл жасалған өзек болат парақтар. Тиін торлы ротордағы саңылаулар балқытылған алюминиймен толтырылған, нәтижесінде шыбықтар соңғы сақиналармен қысқа тұйықталған.
Мұндай тиін торлы ротор минималды жағдай жасайды электр кедергісі. Бұл дизайн «тиін торы» немесе «тиін дөңгелегі» деп аталады.
Тиін торының дизайны
Жоғары қуатты тиін торлы роторда ойықтар мыс немесе жезбен толтырылады. Тиін дөңгелегі қысқа тұйықталған ротор орамасы болып табылады.
Қосылған фазаға байланысты индукциялық блок бір фазалы және үш фазалы болып бөлінеді. Бұл параметрді ескере отырып, асинхронды қозғалтқыштың жұмыс принципі ерекшеленеді.
Бірфазалы асинхронды машина
Көбінесе индукциялық бір фазалы айнымалы ток қозғалтқышы орнатылады тұрмыстық техника, өйткені үй бір фазалы электр желісінен қуат алады. Мұндай айнымалы ток қозғалтқыштарының артықшылығы олардың жеткілікті берік дизайны және төмен баға, күрделі бақылау схемаларының болмауы.
Олар ұзақ мерзімді жұмыс үшін өте қолайлы, өйткені олар қажет емес техникалық қызмет көрсету. Әдетте төмен қуатты бір фазалы қозғалтқыш - 0,5 кВт дейін. Мұндай электр қозғалтқыштары орнатылған кір жуғыш машиналар, тоңазытқыш компрессорлары және басқа да тұрмыстық техника, мұнда ротор төмен айналу жылдамдығын және салыстырмалы түрде аз ток мөлшерін жасайды.
Жұмыс схемасы бір фазалы қозғалтқыштөмен қуат
Бір фазалы индукциялық қондырғыларда статор іске қосу моментін тудыру үшін бір-бірінен 900 токқа ауыстырылатын екі орамнан роторды басқарумен жабдықталған. Бір орам – бастапқы орам, ал екіншісі – жұмыс орамасы.
Бірфазалы қозғалтқыштар тұрақты ток желілеріне жарамайды. Олар төмен энергетикалық көрсеткіштермен және шамадан тыс жүктеу қабілетінің төмендігімен сипатталады. Белгілі бір өріс жиілігі диапазоны бұзылмаса, қондырғылар қалыпты жұмыс істейді. Айналу басталғаннан кейін басқару құрылғысы жұмыс орамасын қосады. Бұл қуат тұтынуды азайтуға мүмкіндік береді.
IN электр жетектеріҚалыпты іске қосу кезінде әдетте экрандалған полюстері бар бір фазалы асинхронды қозғалтқыштар орнатылады. Мұндай асинхронды электр қозғалтқышында қосалқы фаза статордың айқын полюстерінде орналасқан ең аз кедергісі бар қысқа тұйықталған бұрылыстар болып табылады.
Негізгі фазаның бұрылысы мен осьтері арқылы құрылған кеңістіктік бұрыш 900-ден әлдеқайда аз екенін ескерсек, мұндай электр қозғалтқышының эллиптикалық өрісі бар. Оның көмегімен салыстырмалы түрде аз күштер жасалады, бұл фазалық қосылған экрандалған полюстермен жабдықталған асинхронды электр қозғалтқыштарының төмен жұмыс және іске қосу қасиеттерін түсіндіреді.
Бірфазалы асинхронды роторлы электр қозғалтқыштары келесіге бөлінеді:
- бастапқы фазалық кедергінің жоғарылауымен;
- жұмыс конденсаторымен жабдықталған тиін торлы қондырғылар;
- фазалық басқарумен біріктірілген фазалық іске қосу конденсаторымен жабдықталған, торлы ротор;
- фазалық басқарумен біріктірілген, тиін торлы ротор;
- экрандалған тіректермен.
Үш фазалы қозғалтқыш
Үш фазалы асинхронды машинада орам қысқа тұйықталған ротор орамасы арқылы өтетін айналмалы магнит өрісін шығаруға арналған. Фазалық басқарумен жасалған құрылғылар тұрақты ток тізбектерінде пайдаланылмайды. Өріс статор орамасының өткізгіштері арқылы өткенде электр қозғаушы күш пайда болады, ол роторды басқаратын орамдағы айнымалы токтың өтуін тудырады, оның өзіндік магнит өрісі бар. Бұл магнит өрісі статордың фазалық магниттік айналу өрісімен әрекеттесу кезінде оның және ротор арасындағы өрістерден кейін белгілі бір жиіліктің айналуын тудырады.
Индукциялық үш фазалы қондырғының жұмыс схемасы
Бұл принципті француз академигі Араго жасаған. Басқаша айтқанда, ат магниті осьте еркін бекітілген металл дискінің жанына орнатылса және белгілі бір жылдамдықты сақтай отырып айналатын болса, онда металл дискі жоқ. қосымша бақылаумагниттің артында қозғала бастайды, бірақ оның айналу жылдамдығы магнит жылдамдығынан аз болады.
Бұл құбылыс электромагниттік индукция ережелеріне байланысты. Магниттік полюстердің металл дискінің бетіне жақын айналуы кезінде полюстің астындағы тізбектерде сәйкес жиіліктегі электр қозғаушы күш пайда болады және металл дискінің магнит өрісін тудыратын токтар пайда болады. Дискінің магнит өрісі айналатын магниттің полюстерінің өрісімен әрекеттесе бастайды, нәтижесінде диск өзінің магнит өрісімен «сүйретіледі».
Сол сияқты асинхронды қондырғыда қысқа тұйықталған ротор орамасы металл диск, ал магниттік тізбек пен статор орамасы магнит ретінде әрекет етеді.
Қосылған кезде үш фазалы электр қозғалтқышын басқаруды және іске қосуды жеңілдету үшін бір фазалы желі(айнымалы, тұрақты ток емес), іске қосу кезінде қосымша конденсатор жұмыс істейтін конденсаторға параллель орнатылады. Олар фазаның жетіспеушілігін және өрістің сәйкес жиілігін өтейді.
Үш фазалы қозғалтқышты іске қосу
Қозғалтқыш жұмыс істеп тұр. Бейне
Асинхронды қозғалтқыштың генератор режимінде қалай жұмыс істейтінін осы бейнеде көруге болады. Мұнда ұсынылған жақсы кеңеспроцесті оңтайландыру бойынша, оның ішінде фазалық айналуды басқару схемаларына қатысты.
Осылайша, асинхронды машинаның жұмыс ерекшеліктерін біле отырып, электр энергиясының механикалық энергияға айналуы электр қозғалтқышының білігінің (ротордың) айналуы нәтижесінде пайда болатынын сенімді түрде айта аламыз.
Ротор мен статордың магнит өрісінің айналу жылдамдығы қоректендіру желісінің жиілігіне және полюс жұптарының санына тікелей байланысты. Қозғалтқыштың түрі полюс жұптарының санын шектейтін жағдайда, қоректендіру желісінің жиілігінің үлкен диапазонға өзгеруін басқару үшін жиілік түрлендіргіші қолданылады.
Фазалық айналуды басқарудың ерекшеліктері жоғарыда талқыланды. Сондай-ақ кедергіні азайту үшін қолданылатын тиін торлы минималды роторы бар дизайндағы айырмашылықтар келтірілген. Кейбір қондырғылардың дизайны оларды тек тұрақты ток тізбектерінде пайдалану мүмкіндігін болжайтынын есте ұстаған жөн. Фазалық айналу түрлендіргіштері айнымалы ток қуатымен жұмыс істейді.
Асинхронды қозғалтқыш - түрлендіруге арналған құрылғы электр энергиясымеханикалық. Оны асинхронды деп атайды, өйткені оның ішіндегі процестер бір мезгілде болмайды: ротордың айналу жылдамдығы статор тудыратын магнит өрісінің айналу жиілігінен үнемі алда болады. Машинаның жұмыс принципі мен дизайнын, сондай-ақ оның синхронды аналогынан айырмашылығын егжей-тегжейлі қарастырайық.
Айнымалы ток электр қозғалтқышының жұмысы магнит өрісінің басқа өрістермен әрекеттесетін қасиетіне негізделген. Сонымен, егер бірінші өріс екіншінің ішінде болса, өз осінің айналасында айналатын болса, онда ол да айнала бастайды. Бұл құбылыс тәжірибе жүзінде дәлелденген.
Доға тәрізді магнит тұтқаны пайдаланып жылжытуға болатындай етіп орнатылады. Солтүстік және оңтүстік полюстердің арасына мыстан жасалған цилиндр орналастырылған. Ол айнала алады.
Тұтқаны бұрсаңыз, магнит өз осінің айналасында айнала бастайды. Сондықтан цилиндр арқылы өтетін магнит ағыны өзгереді. Және бұл цилиндрдің өзінде құйынды токтардың пайда болуының негізгі шарты. Ал электр тогы әрқашан оның айналасында магнит өрісін жасайды. Магнит пен цилиндрдің өрістері бір-бірімен әрекеттесе бастайды, нәтижесінде бұл цилиндр жылқы магнитімен бір бағытта айналады.
Цилиндрдің айналуы айналмалы магнит өрісінің әсерінің нәтижесі болғандықтан, ол белгілі бір мөлшерде артта қалады, оны сырғанау деп атайды. Ол формула бойынша есептеледі (пайызбен көрсетілген):
Мұндағы s – сырғанау, n – тұрақты магниттің айналу жылдамдығы (синхронды деп аталады), n 0 – мыс цилиндрі (асинхронды деп аталады). Бұл жылдамдықтардың айырмашылығы - қажетті жағдайэлектр қозғалтқышының жұмысына арналған.
Дизайн
Орындалған тәжірибе тұрақты магниттің айналуына байланысты цилиндрдің айналуын көрсетті. Сондықтан дизайн әлі электр қозғалтқышы деп атауға құқығы жоқ. Оны роторды айналдыруға қажетті магнит өрісі электр тогы жасайтындай етіп өзгерту керек. Және бұл үш фазалы токты пайдаланған кезде мүмкін.
Асинхронды машина мыналармен жабдықталған:
- статор;
- Ротор;
- Ротор отыратын ось.
Суретте сыртқы сақина - рама мен темір өзегі бар корпустан тұратын электр қозғалтқышының темір статоры. Оның полюстерінде үш орама бар (Н – басы, К – соңы). Екі іргелес орама арасында 120 градус бұрыш сақталады. Олардың әрқайсысы үш фазалы ток фазаларының біріне қосылған.
Статор сақинасының ішінде айнала алатын оське орнатылған металл цилиндр бар. Бұл ротор асинхронды қозғалтқыш. Ол қысқа тұйықталу немесе фазалық болуы мүмкін.
Бұл құрылғы болаттан жасалған қаңылтырдан жасалған өзекке ұқсайды. Оның еріген күйінде құйылған алюминий бар ойықтары бар. Металл шеткі сақиналармен қысқа тұйықталған шыбықтар жасайды (осылайша атауы). Тиін торын тиін торлы ротормен салыстырады, өйткені олардың сыртқы ұқсастығы бар.
Маңызды!Қуатты тиін торлы роторлары бар электр қозғалтқыштары үшін алюминий орнына мыс құйылады.
Орамды роторы бар асинхронды машинаның конструкциясы күрделі. Дегенмен, олардың қысқа тұйықталған құрылғыдан артықшылығы бар. Ол айналу жылдамдығын біркелкі өзгерту мүмкіндігінен тұрады.
Фазалық ротор - ламинатталған өзекке орнатылған білік үш фазалы орам. Осылайша ол статор конструкциясына ұқсайды. Орамдардың басы жұлдызша үлгісінде, ал ұштары сырғанау сақиналарының көмегімен жалғанады. Олар бір-бірінен оқшауланған және ротордың білігінде орналасқан.
Сақиналардың фазалық ротормен жанасуы үшін олардың әрқайсысында металдан және графиттен жасалған жұп щеткалар беріледі. Олар серіппелерді пайдаланып сақиналарға қысатын арнайы ұстағыштарда бекітіледі.
Жаралы ротор жағдайында үш фазалы орам іске қосу реостатына қосылады. Сондықтан ротордың электр тізбегінде қосымша кедергі пайда болады.
Жұмыс принципі
Төмендегі суреті бар график асинхронды қозғалтқыштың жұмыс принципін түсінуге көмектеседі.
Графикте бөлектелген 4 позиция бар (a, b, c және d), олардың әрқайсысында сәйкес диаграмма (A, B, C немесе D) бар. Желілер фазалық токқа қосылған: l1 – бірінші, l2 – екінші, l3 – үшінші фаза. Электр қозғалтқышының жұмысы кезінде келесі өзгерістер орын алады:
- Позиция a. l1-де ағымдағы мән 0, l2-де теріс сан, l3-те оң. Диаграммада токтың өтетін бағыты көрсеткілермен көрсетілген. Магниттік ағын құрылады, оның сызықтарының бағыты ережені қолдану арқылы белгіленуі мүмкін оң қол, статор ішіндегі 3-ші катушканың полюсінің соңында оңтүстік полюсті (Y деп белгіленген) құрайды. Бұл жағдайда 2-ші катушкада солтүстік полюс (С) жасалады. Бұл магнит ағынының сызықтары ротор арқылы 2-ші орамнан 3-шіге қарай бағытталғанын көрсетеді.
- Позиция b. l2-де айнымалы токтың мәні 0, l1-де оң сан, l3-те теріс. 1-ші статор катушкасында пайда болған магнит ағыны оңтүстік полюсті, ал 3-ші - солтүстік полюсті жасайды. Сондықтан ол бағытты дәл 120 градусқа өзгертеді және ротор арқылы 3-ші орамнан 1-ге қарай бағытталады.
- Орны. l3-те айнымалы токтың мәні 0, l2-де оң сан, l1-де теріс. Енді солтүстік полюс 1-ші катушкаға, ал оңтүстік полюс 2-ге сәйкес келеді. Бұл магнит ағынының қайтадан 120 градусқа бұрылғанын және енді 1-ші орамнан 2-ші ротор арқылы өтетінін білдіреді.
- Позиция d. Әрбір фазадағы айнымалы токтың барлық мәндері, сондай-ақ магнит ағынының бағыты а позициясына сәйкес келеді.
жұмыс екені анық асинхронды электр қозғалтқышыайнымалы ток бағытын өзгерту арқылы мүмкін статор орамдары. Токтың өзгеруінің әрбір кезеңі магнит ағынының бір айналымына сәйкес келеді, бұл ротордың айналуына әкеледі. Орамдардың қалай қосылғаны маңызды емес, жұлдыз немесе үшбұрыш.
Бірфазалы асинхронды машиналар
Әдетте, асинхронды машина үш фазалы айнымалы токпен қоректенеді. Бірақ ол дамыды бір фазалы қозғалтқыш. Ол азырақ кездеседі, өйткені оның қуаты аз және жеделдету үшін қосымша күш қажет.
Бір фазалы құрылғы электр қозғалтқышыбір жұмыс орамасы кіреді. Сондықтан оны бір фазалы деп атайды. Бірақ іс жүзінде бұл екі фазалы машина, ол іске қосу кезінде қосалқы немесе іске қосу орамының тізбекке қосылуына байланысты жұмыс істейді.
Бір фазалы қозғалтқыш тиін торлы ротормен жабдықталған. Бұл артықшылықтардың бірі - дизайнның қарапайымдылығы. Дегенмен, бір фазалы электр қозғалтқышыкемшілігі бар - іске қосу моментінің болмауы және төмен тиімділік.
Бір фазалы айнымалы токтың ағыны екіден тұратын магнит өрісін тудырады: олардың амплитудалары тең, бірақ олар қарама-қарсы бағытта айналады. Ротор тыныштықта болғанда, бұл өрістер бірдей шамадағы іске қосу моменттерін жасайды. Бірақ олардың белгілері әртүрлі болғандықтан, нәтижесінде Іске қосу моментінөлге тең. Сондықтан ротор тұрақты болып қалады. Бірақ егер сіз оны қосымша күшпен айналдыруға мәжбүрлесеңіз, екі өріс арасында сырғанау пайда болады - сәттердің айырмашылығы. Ротордың айналу бағытына бағытталған момент басым болады. Содан кейін оның мәжбүрлі қозғалысын тоқтатуға болады: одан әрі жұмыссырғыту арқылы қамтамасыз етіледі.
Асинхронды және синхронды қозғалтқыштардың айырмашылығы
Көптеген асинхронды айнымалы ток машиналары фазалық ротормен емес, тік торлы ротормен жабдықталған. Олардың синхронды қозғалтқыштардан айырмашылығы:
- Төмен қуат;
- Қарапайым құрылғы;
- Төмен баға;
- щеткалардың болмауына байланысты ұзартылған жұмыс мерзімі;
- Күрделі жылдамдықты басқару (бірақ түрлендіргіштердің қажеті жоқ).
Жаралы роторы бар модельдер торлы торлардан ерекшеленеді күрделі құрылғы, бірақ жылдамдықты біркелкі реттеу мүмкіндігі. Олардың құны мен қуаты жоғары, бірақ щеткалар жиі тозады.
Асинхронды типтегі электр қозғалтқыштары үш фазалы және бір фазалы электрмен жабдықтау желілерінде кеңінен қолданылады. Олар өнеркәсіпте де, үйде де қолданылады. Бірақ тек қозғалтқыш ретінде генератор режимінде синхронды машиналар ең жақсы өнімділікті береді.
Сәлеметсіздер ме, құрметті сайтқа келушілер.
Айнымалы ток электр машиналары өнеркәсіпте де (шарлы диірмендер, ұсақтағыштар, компрессорлар) және үйде де (бұрғылау және тегістеу машиналары, дөңгелек аралар) кеңінен қолданылады.
Олардың негізгі бөлігі щеткасыз машиналар, олар өз кезегінде асинхронды және синхронды болып бөлінеді.
Асинхронды және синхронды электр машиналарының біреуі бар тамаша қасиетқайтымдылық деп аталады, яғни. олар қозғалтқыш режимінде де, генератор режимінде де жұмыс істей алады.
Бірақ оларды толығырақ қарастыруға және зерттеуге көшу үшін олардың жұмыс істеу принципін білу қажет. Сондықтан бүгінгі мақалада мен сізге айтып беремін. Осы материалды оқығаннан кейін сіз электр қозғалтқыштарында болатын электромагниттік процестер туралы білесіз.
Ендеше, кеттік.
Үш фазалы асинхронды қозғалтқыштың жұмыс принципі
Асинхронды қозғалтқыштың статор орамдарын үш фазалы желіге қосу кезінде айнымалы ток кернеуістатордың айналмалы магнит өрісі пайда болады, оның айналу жиілігі n1. Оның айналу жиілігі мына формуламен анықталады:
- f — желі жиілігі, Гц
- p – полюс жұптарының саны
Статордың бұл айналмалы магнит өрісі статор орамына да, ротор орамына да еніп, оларда ЭҚК (Е1 және Е2) индукциялайды (индукциялайды). Статор орамында өзіндік индукциялық ЭҚК (E1) индукцияланады, ол қолданылатын желі кернеуіне бағытталған және статор орамындағы ток мөлшерін шектейді.
Өздеріңіз білетіндей, ротордың орамасы қысқа тұйықталған, роторлы роторы бар электр қозғалтқыштары үшін немесе кедергі арқылы, роторы бар электр қозғалтқыштары үшін, сондықтан ротордың ЭҚК (E2) әсерінен ток онда пайда болады. Сонымен, ротор орамындағы индукциялық токтың статордың айналмалы магнит өрісімен әрекеттесуі электромагниттік Fem күшін тудырады.
Fem электромагниттік күшінің бағытын оңай табуға болады сол қол ережесі.
Электромагниттік күштің бағытын анықтауға арналған сол қол ережесі
Төмендегі суретте асинхронды қозғалтқыштың жұмыс принципі көрсетілген. Белгілі бір периодтағы статордың айналмалы магнит өрісінің полюстері N1 және S1 деп белгіленеді. Бұл полюстер біздің жағдайда сағат тіліне қарсы айналады. Ал басқа уақытта олар басқа жерде болады кеңістіктік позиция. Анау. біз уақытты белгілеген (тоқтатқан) сияқтымыз және келесі суретті көреміз.
Статор мен ротор орамасындағы токтар кресттер мен нүктелер түрінде бейнеленген. Түсіндірейін. Егер крест болса, бұл орамдағы ток бізден алыстағанын білдіреді. Және керісінше, егер нүкте болса, онда бұл орамдағы ток бізге қарай бағытталған. Нүктелі сызықтар статордың айналмалы магнит өрісінің магниттік күш сызықтарын көрсетеді.
Біз алақанды магниттік күш сызықтары алақанымызға енетіндей етіп орналастырамыз. Ұзартылған 4 саусақты орамдағы ток бағыты бойынша бағыттау керек. Бөлінген бас бармақбелгілі бір ток өткізгіш үшін Fem электромагниттік күшінің бағытын көрсетеді.
Суретте тек бізден (крест) және бізге (нүкте) бағытталған ток бар ротор өткізгіштерінен құрылған екі Fem күші көрсетілген. Және көріп отырғанымыздай, электромагниттік күштер Fem роторды статордың айналмалы магнит өрісінің айналу бағытына бұруға тырысады.
Бізден алыс бағытталған ток бар өткізгіш үшін Fem электромагниттік күшін анықтауға арналған түсіндірме сызба (крест).
Бізге (нүкте) бағытталған ток бар өткізгіш үшін Fem электромагниттік күшін анықтауға арналған түсіндірме сызба.
Әрбір ток өткізгіштің осы электромагниттік күштерінің қосындысы ортақ жасайды электромагниттік моментМ, ол білікті n жиілігімен айналдырады.
Бұл жиілік асинхронды деп аталады.
Асинхронды қозғалтқыштың атауы осыдан шыққан. Ротордың айналу жиілігі n әрқашан статордың n1 айналмалы магнит өрісінің жиілігінен аз, яғни. одан артта қалады. Кешігу мөлшерін анықтау үшін келесі формуламен анықталатын «слип» термині енгізілді:
Ротордың айналу жылдамдығын мына формула бойынша көрсетейік:
Қозғалтқыш жылдамдығын есептеу мысалы
Мысалы, менде қуаты 0,55 (кВт) AIR71A4U2 қозғалтқышы бар:
- жұп полюстер саны 4 (2р=4, р=2)
- ротордың айналу жылдамдығы 1360 (айн/мин)
Міне, оның белгісі.
50 (Гц) қоректендіру желісінің жиілігінде осы қозғалтқыштың статор өрісінің айналу жиілігін анықтайық:
Осы қозғалтқыш үшін сырғанау мәнін табайық:
Айтпақшы, статордың айналмалы магнит өрісінің қозғалыс бағытын, демек, электр қозғалтқышының білігінің айналу бағытын өзгертуге болады. Ол үшін қуат көзінің кез келген екі терминалын ауыстыру керек үш фазалы кернеу. Бұл туралы мен сізге және туралы мақалаларда айттым.
Асинхронды қозғалтқыштың жұмыс принципі. қорытындылар
Асинхронды қозғалтқыштың жұмыс істеу принципін біле отырып, электр қозғалтқышының білігінің айналу энергиясы механикалық энергияға айналады деп қорытынды жасауға болады.
Статордың, демек, ротордың магнит өрісінің айналу жиілігі полюс жұптарының санына және қоректендіру желісінің жиілігіне тікелей байланысты. Егер полюс жұптарының саны қозғалтқыштың түрімен шектелсе (p = 1, 2, 3 және 4), онда қоректендіру желісінің жиілігін үлкенірек диапазонда өзгертуге болады, мысалы, жиілікті түрлендіргішті пайдалану.
Егер біздің мысалда қоректендіру желісінің жиілігі тек 10 (Гц) ұлғайтылса, онда статордың магнит өрісінің айналу жиілігі 300 (айн/мин) артады.
Орнату және орнату тәжірибесі жиілікті түрлендіргіштерМенде бар, бірақ үлкен емес. Бірнеше жыл бұрын қалалық су шаруашылығы мекемесінде екі жоғары вольтты сорғы қозғалтқышын ауыстырдық суық сужиілік түрлендіргіштері бар төмен вольтты қозғалтқыштар үшін. Бірақ бұл талқылауға арналған бөлек тақырып. Енді мен сізге бірнеше фотосурет көрсетемін.
Міне, ескі 6 (кВ) жоғары вольтты қозғалтқыштың фотосы.
Бұл ескі жоғары вольттылардың орнына орнатылған кернеуі 400 (В) жаңа қозғалтқыштар.
Міне, жиілікті түрлендіргіш шкафтар. Әрбір қозғалтқыштың өз шкафы бар. Өкінішке орай, ішін суретке түсіріп үлгермедім.
Ең қызықты нәрселерді жіберіп алмау үшін менің веб-сайтымдағы ақпараттық бюллетеньге жазылыңыз. Жақын арада мен сізге үш фазалы асинхронды қозғалтқыштардың айналу жылдамдығын іске қосу және реттеу әдістері, олардың қосылу схемалары және т.б. туралы айтып беремін.
P.S. Бұл туралы мақала үшін асинхронды қозғалтқыштың жұмыс принципіМен аяқтаймын. Назарларыңызға рахмет.
Асинхронды қозғалтқыш - түрлендіруге арналған асинхронды құрылғы ең аз шығындарайнымалы токтың электр энергиясы осы қозғалтқышта жұмыс істейтін құрылғыларды іске қосу үшін қажетті механикалық энергияға. Асинхронды қозғалтқыштардың жұмыс принципін нақтырақ түсіну үшін осы құрылғының дизайнымен танысу керек, сондай-ақ бүгінгі күні осы машиналардың қандай түрлері бар екенін білу керек.
Өнертабыс тарихы
Айналмалы магнетизм принципін сонау 1824 жылы француз физигі Д.Ф.Арагон ашқан. Ғалым тәжірибелерінің нәтижесінде тік оське орнатылған мыс дискіні оған әсер ету арқылы қозғалысқа келтіруге болатынын анықтады. тұрақты магнит. Ағылшын физигі Уильям Бэйли 1879 жылы Арагонның еңбектерімен жұмысты жалғастырды. Өз тәжірибелерінде ол тұрақты ток көзіне қосылған төрт электромагниті бар мыс дискіге әсер етті. Дегенмен, бұл құбылыстың толық тұжырымын 1888 жылы итальяндық физик Феррарис пен Никола Тесла бір-бірінен тәуелсіз жұмыс істеген.
1888 жылы Тесла әлемге асинхронды қозғалтқыштың алғашқы прототипін ұсынды. Бірақ төмен болғандықтан кеңінен қолданылмады техникалық көрсеткіштеросы сәтте қозғалтқыш іске қосылады. Заманауи дизайнАйналмалы трансформатор, біз оны бүгінгі күні білетін пішінде, қазіргі заманғы асинхронды қозғалтқыштың аналогын жасаған француз инженері П.Бушеро жасаған.
Асинхронды қозғалтқыш құрылғысы
Кез келген электр қозғалтқышы қуаты мен өлшемдеріне қарамастан келесі элементтерден тұрады:
- Статор;
- Ротор;
- Статор және ротор катушкалары;
- Магниттік ядро.
Ротор - роторды айналдыру арқылы бір энергияны екіншісіне түрлендіруге жауапты жылжымалы қозғалтқыш блогы осьтер. Айнымалы токпен жұмыс істейтін және магнит өрісі мен индукция арқылы энергия алатын қозғалтқыштар асинхронды деп аталады. Олар трансформатордың қайталама орамасының принципі бойынша жасалған, сондықтан олардың екінші атауы айналмалы трансформаторлар. Ең кең таралғаны - үш фазалы коммутациялық асинхронды қозғалтқыштар.
Асинхронды қозғалтқыштардың конструкциясы магнит өрісі мен өткізгіштің өзара әрекеттесуін көрсететін гимлеттің сол қолының ережесіне негізделген, сонымен қатар электр қозғалтқышының айналу бағытын белгілейді.
Айналмалы трансформаторлардың конструкциясы мен жұмысының негізінде жатқан екінші заң Фарадейдің электромагниттік индукция заңы болып табылады, онда былай делінген:
- Электр қозғаушы күш немесе қысқаша ЭҚК құрылғының орамында индукцияланады, бірақ электромагниттік ағын уақыт өте өзгереді;
- Электр қозғаушы күш электромагниттік ағынның уақыттық өзгеруіне байланысты өзгереді.
- ЭҚК және электр тогы қарама-қарсы қозғалыс бағытына ие.
Асинхронды қозғалтқыштың жұмыс принципі
Асинхронды айнымалы ток машиналарында жұмыс істеу және сырғу принципі өте қарапайым. Статордың электр орамында оған кернеу берілгенде магнит өрісі пайда болады. Айнымалы ток қолданылған кезде статор тудыратын магнит ағыны өзгереді. Осылайша, статордың магнит өрісі өзгереді және магнит ағындары роторға енеді, ол оны басқарады және оның айналуына әкеледі. Дегенмен, статор мен ротордың асинхронды жұмысын қамтамасыз ету үшін магнит ағыны мен статор кернеуі айнымалы ток шамасына тең болуы қажет. Бұл оның тек айнымалы ток көзінен жұмыс істей алатынын қамтамасыз етеді.
Егер асинхронды қозғалтқыш генератор ретінде әрекет етсе, ол шығарады DC. Бұл жағдайда ротордың айналуы 
әсер етуіне байланысты қамтамасыз етіледі сыртқы көздер, мысалы, турбина. Егер ротордың конструкциясында қалдық магнетизм деп аталатын болса, онда ол магнитке тән белгілі бір магниттік қасиеттерге ие болады. Бұл жағдайда статордың статор орамында айнымалы ағын пайда болады. Осылайша, индукцияланған кернеу магниттік индукция принципіне сәйкес статор катушкаларының орамдарына түседі.
Индукциялық генераторларды қолдану аясы айтарлықтай кең. Олар сақтық көшірме көзін қамтамасыз ету үшін пайдаланылады электрмен жабдықтаушағын дүкендер мен жеке үйлер. Бұл орнату және пайдалану үшін радиаторлардың ең арзан және ең оңай түрлерінің бірі. IN Соңғы жылдарыИндукциялық генераторлар кернеудің тұрақты төмендеуіне байланысты проблемасы бар әлемнің көптеген елдерінде жиі қолданылуда. электр желісі. Генератордың жұмысы кезінде ротор асинхронды генераторға қосылған аз қуатты дизельдік қозғалтқышпен қозғалады.
Ротордың айналу принципі
Ротордың жұмыс принципі Фарадейдің электромагниттік заңына негізделген. Ол магнит ағындары мен ротор орамасының өзара әрекеттесуінен туындайтын электр қозғаушы күштің әсерінен айналады. Іс жүзінде бұл былай көрінеді: статор, ротор және олардың орамдары арасында айналмалы магнит ағыны өтетін белгілі бір саңылау бар. Нәтижесінде ротор өткізгіштерінде кернеу пайда болады, бұл ЭҚК пайда болу себебі болып табылады.
Тұйық тізбек роторының өткізгіштері бар қозғалтқыштар сәл басқаша жұмыс істейді. Қозғалтқыштардың бұл түрлерінде тоқ пен электр қозғаушы күштің бағыты Ленц ережесімен анықталатын, тоқтың генерациясына ЭҚК қарсы болатын, тоқтың бағытын анықтайтын торлы роторларды пайдаланады. Ротордың айналуы оның және қозғалмайтын өткізгіштің арасында қозғалатын магнит ағынының арқасында пайда болады.
Осылайша, салыстырмалы жылдамдықты азайту үшін ротор статор орамасындағы магнит ағынымен синхронды айнала бастайды, бір мезгілде айналуға бейім. Бұл жағдайда ротордың электр қозғаушы күшінің жиілігі статордың қоректену жиілігіне тең.
Тарақты асинхронды қозғалтқыштар
Жіберу кезінде төмен кернеутиін торлы роторға қоректену, оның орамдары қозған емес. Бұл орын алады, өйткені ротор мен статорда тістердің саны бірдей, нәтижесінде олардың арасындағы магниттік бекіту тең болады, бұл олардың өзара бейтараптануына әкеледі. Физикада бұл құбылыс тісті құлыптау немесе магниттік құлыптау деп аталады. Бұл мәселені шешу үшін статордағы немесе ротордағы тістердің санын көбейту жеткілікті.
Асинхронды қозғалтқыштарды қосу принципі
Асинхронды қозғалтқыштың жұмысын кез келген уақытта тоқтатуға болады. Мұны істеу үшін сізге кез келген екі статор терминалын ауыстыру жеткілікті. Бұл қажет болуы мүмкін, егер әртүрлі түрлерітөтенше жағдайлар. Осыдан кейін роторға қуат беруді тоқтататын айналмалы ағынның бағытын өзгерту нәтижесінде антифазалық тежеу орын алады.
Бұл жағдайды болдырмау үшін бір фазалы асинхронды қозғалтқыштар қосылған арнайы конденсатор құрылғыларын пайдаланады бастау орамасықозғалтқыш. Дегенмен, бұл құрылғыларды пайдаланбас бұрын, жұмыс істеу үшін оңтайлы параметрлерді есептеу қажет. Бір немесе екі фазалы қолданылатын конденсаторлардың қуатын ескеру қажет электр машиналарыайнымалы ток қозғалтқыштың өзінің қуатына тең болуы керек.
Қосылу принципі
ескере отырып техникалық сипаттамаӨндірісте қолданылатын айнымалы ток айналмалы трансформаторлар өнеркәсіптік жабдықтар, және олардың жұмыс істеу принципі, айналмалы механикалық муфтаның жұмыс істеу принципімен ұқсастықты табуға болады. Жетек білігіндегі моменттің мәні жетекші біліктің мәніне сәйкес келуі керек. Сонымен қатар, бұл екі нүктенің бір-біріне ұқсас екенін түсіну өте маңызды. Өйткені сызықтық түрлендіргіш муфтаның ішінде орналасқан дискілер арасындағы тікенектер арқылы қозғалады.
Электромагниттік муфта
Ұқсас технология фазалық роторларды пайдаланатын тартқыш қозғалтқышта жүзеге асырылады. Бұл қозғалтқыштардың жүйесі рама мен 4 негізгі және 4 қосымша полюстен тұрады. Негізгі полюстерге байланысты айнала бастайтын мыс катушкалар беріліс қорабыөзек арқылы қозғалады, ол білік арматурасы деп те аталады. Желіден қуат беру төрт икемді кабельдің арқасында жүзеге асырылады. Көп полюсті қозғалтқыштарды қолданудың негізгі саласы ауыр машина жасау болып табылады. Олар өнер көрсетіп жатыр қозғаушы күшірі ауыл шаруашылығы машиналарына, темір жол көлігіне және өнеркәсіптің кейбір түрлеріне арналған станоктарға арналған.
Асинхронды қозғалтқыштардың артықшылықтары мен кемшіліктері
Айналмалы трансформаторлар көптеген салаларда қолдануға мүмкіндік беретін әмбебаптығының арқасында үлкен танымалдылыққа ие болды. Дегенмен, бұл механизмдер, кез келген басқа құрылғылар сияқты, олардың артықшылықтары мен кемшіліктері бар. Олардың әрқайсысын толығырақ қарастырайық.
Айнымалы ток трансформаторларының артықшылықтары:
- Қозғалтқыштың қарапайым дизайны;
- Құрылғылардың арзан құны;
- Жоғары өнімділік сипаттамалары;
- Қарапайым дизайнды басқару;
- Қиын жағдайларда жұмыс істеу қабілеті.
Айнымалы ток асинхронды қозғалтқыштардың жоғары өнімділігі жоғары қуаттың арқасында қол жеткізіледі, олардың жұмысы кезінде үйкелістің болмауына байланысты жоғалтулары барынша азайтылады.
Айналмалы трансформаторлардың кемшіліктеріне мыналар жатады:
- Жылдамдықты өзгерту кезінде қуат жоғалуы.
- Жүктеме артқан сайын азайған момент.
- Іске қосу кезінде төмен қуат.