Бірфазалы асинхронды қозғалтқыш. Асинхронды қозғалтқыш. Жұмыс принципі. Асинхронды қозғалтқыштардың түрлері

Асинхронды қозғалтқыштүрлендіруге арналған асинхронды құрылғы болып табылады ең аз шығындарэлектр энергиясы ACосы 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.

Өнертабыстың тарихы

Айналмалы магнетизм принципін сонау 1824 жылы француз физигі Д.Ф.Арагон ашқан. Ғалым өз тәжірибелерінің нәтижесінде тік оське орнатылған мыс дискіге тұрақты магнитпен әсер ету арқылы қозғалысқа келтіруге болатынын анықтады. Ағылшын физигі Уильям Бэйли 1879 жылы Арагонның еңбектерімен жұмысты жалғастырды. Өз тәжірибелерінде ол көзге қосылған төрт электромагниттері бар мыс дискіге әсер етті DC. Дегенмен, бұл құбылыстың толық тұжырымын 1888 жылы бір-бірінен тәуелсіз жұмыс істеген итальяндық физик Феррарис пен Никола Тесла берген.

1888 жылы Тесла әлемге асинхронды қозғалтқыштың алғашқы прототипін ұсынды. Дегенмен кең қолданутөмен болғандықтан оны алмады техникалық көрсеткіштеросы сәтте қозғалтқыш іске қосылады. Заманауи дизайнАйналмалы трансформатор, біз оны бүгінгі күні білеміз, 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 энергияны қабылдайтын қозғалтқыштар магнит өрісіал индукция асинхронды деп аталады. Олар трансформатордың қайталама орамасының принципі бойынша жасалған, сондықтан олардың екінші атауы айналмалы трансформаторлар болып табылады. 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 жұмысына тән екінші заң – заң электромагниттік индукцияФарадей, онда былай делінген:

1. Электр қозғаушы күш немесе қысқаша ЭҚК құрылғының орамында индукцияланады, бірақ уақыт өте келе электромагниттік ағын үнемі өзгереді;
2. Электр қозғаушы күш электромагниттік ағынның уақыттық өзгеруіне байланысты өзгереді.
3. ЭҚК және электр тогықозғалыстың қарама-қарсы бағыты бар.

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 кернеуін қолданған кезде статор тудыратын магнит ағыны өзгереді. Осылайша, статордың магнит өрісі өзгереді және магнит ағындары роторға енеді, ол оны басқарады және оның айналуына әкеледі. Дегенмен, қамтамасыз ету үшін асинхронды жұмысстатор мен ротор 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 жұмыс істесе, ол тұрақты ток шығарады. 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 жылдарИндукциялық 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.

Ротордың жабық контуры бар 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 статордың тістердің саны бірдей болуы, 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 ​​пайда болады.

Бұл жағдайды болдырмау үшін бір фазалы асинхронды қозғалтқыштар қосылған арнайы конденсатор құрылғыларын пайдаланады бастау орамасықозғалтқыш. Дегенмен, бұл құрылғыларды қолданбас 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 сипаттамаларӨндірісте қолданылатын айнымалы ток айналмалы трансформаторлар өнеркәсіптік жабдықтар, және олардың жұмыс істеу принципі, айналмалы механикалық муфтаның жұмыс істеу принципімен ұқсастықты табуға болады. Жетек білігіндегі айналу моментінің мәні жетекші біліктің мәніне сәйкес келуі керек. Сонымен қатар, бұл екі нүктенің бір-бірімен бірдей 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 бастаған мыс катушкалар беріліс қорабыөзекпен 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:

1. Қозғалтқыштың қарапайым дизайны;
2. Құрылғылардың арзан құны;
3. Жоғары өнімділік сипаттамалары;
4. Қарапайым дизайнды басқару;
5. 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:

1. Жылдамдықты өзгерту кезінде қуаттың жоғалуы.
2. Жүктеме артқан сайын азайған момент.
3. Іске қосу кезінде төмен қуат.

Бетбелгілерге сайт қосыңыз

Машинаның қозғалмайтын бөлігі, статор, толық цилиндр тәрізді өзегі бар. бар ойықтарда ішіндеБұл ядро ​​үш фазалы ораманы қамтиды. Бұл орамға қуат беріледі үш фазалы желі, ал ондағы пайда болатын токтар машиналарды қоздырады.

Қозғалыс бөлігі, ротор, цилиндрлік өзегі бар. Ол машина білігіне орнатылады. Өзек бетіндегі ойықтар көп жағдайда қысқа тұйықталған ротор орамдарын орналастырады. Егер сіз оны өзектен ойша алып тастасаңыз, ол ұштары бірдей материалдың екі сақинасымен жабылған мыс немесе алюминий шыбықтардың цилиндрлік торына ұқсайды. Бұл орамды «тиін дөңгелегі» деп атайды. Орамдық шыбықтар ротордың ойықтарына оқшаулаусыз енгізіледі. Көбінесе қысқа тұйықталған ротор орамасы балқытылған алюминийді ядроның ойықтарына құю арқылы жасалады. Сонымен қатар, жабу сақиналары да құйылады.

Электр қозғалтқышының статор орамасы жүзеге асырылады оқшауланған сымжәне статор ойықтарына сәйкес келеді. Орамдардың әрқайсысы бірнеше слоттарға бөлінген. Егер орама үш катушкадан тұрса, онда оның айналасында өтетін токтардың үш фазалы жүйесі жоғарыда сипатталған екі полюсті айналуды қоздырады. Айнымалы токтың бір кезеңінде мұндай өріс бір айналым жасайды. Сондықтан стандартты өнеркәсіптік жиілікте 50 Гц, яғни секундына 50 цикл, екі полюсті өріс 50 x 60 = 3000 айн / мин құрайды. Ротордың жылдамдығы әдетте өріс жылдамдығынан бірнеше пайызға аз.

Өріс жылдамдығы төмен қозғалтқышты алу үшін көп полюсті ораманы пайдаланып айналмалы магнит өрісінің полюстерінің санын көбейту қажет. Статор орамасының әрбір үш орамы айналмалы өрістің бір жұп полюсіне сәйкес келеді. Сондықтан, егер үш фазалы статор орамасы К катушкаларынан тұрса. онда осы ораммен қоздырылған айналмалы өрістің жұп полюстерінің саны: P=K:Z болады.

Асинхронды қозғалтқыштың роторының айналу бағыты оның магнит өрісінің айналу бағытымен анықталады.

Ал өрістің айналу бағыты үш фазалы желінің А, В, С фазаларының реттілігімен анықталады. Қозғалтқыштың айналу бағытын өзгерту үшін статор орамасының желіге қосылуын өзгерту жеткілікті, сонда бастапқыда желінің А фазасына қосылған статор терминалы желінің В фазасына қосылады. Сәйкесінше, желінің В фазасына қосылған статор терминалы желінің А фазасына қосылуы керек. Үшінші статор қысқышының желіге қосылуы өзгеріссіз қалады.

Ротор қозғалмайтын кезде асинхронды қозғалтқыштағы жағдайлар трансформатордағы жағдайға ұқсас: трансформатордың бірінші орамасы статор орамасына, ал екінші реттік орамасы ротор орамасына сәйкес келеді. Статордың әрбір фазалық орамасының терминалдарындағы кернеу айналмалы магнит өрісінің осы орамында индукцияланған ЭҚК арқылы теңестіріледі. Ротор орамындағы ток айналмалы магнит өрісімен индукцияланады.

Ленц принципіне сәйкес, бұл индукцияланған ток оны индукциялайтын магнит өрісін әлсіретуге бейім. Бірақ магнит өрісін әлсірету статор орамасындағы осы өрістен туындаған ЭҚК-ді азайтады. Демек, статор терминалдарындағы электр балансы бұзылады. Бұл теңгерілмеген артық кернеуді тудырады. Бұл статор орамындағы токтың ұлғаюына әкеледі. Статор тогы магнит өрісін шамамен бұрынғы мәніне дейін нығайтады және статор терминалдарындағы электрлік тепе-теңдік қалпына келтіріледі.

Асинхронды қозғалтқыштағы статор мен ротор токтарының қатынасы бастапқы және ротордың қатынасына ұқсас. екіншілік токтартрансформаторда. Статор тогы магниттелмейді, ал ротор тогы магнитсіздендіріледі. Ротор тоғының кез келген өзгерісі статор тоғының пропорционалды өзгеруіне әкеледі.

Қозғалтқышты іске қосқан кезде айналмалы магнит өрісі ротордың орамын кесіп өтеді жоғары жылдамдық (бұрыштық жылдамдық W:P) және ондағы маңызды ЭҚК индукциялайды. Бұл ЭҚК тиін торлы роторда үлкен іске қосу тогын жасайды. Тиісінше, статор орамында маңызды іске қосу тогы да пайда болады. Бұл қозғалтқыштың жұмыс токынан шамамен жеті есе көп. Іске қосу тоғының импульсі асинхронды қозғалтқышқа тән тиін торлы ротор.

Ротор жылдамдығы артқан сайын. ондағы индукцияланған ЭҚК төмендейді және онымен бірге ротор мен статор токтары азаяды.

Жүктелмеген қозғалтқышты іске қосудың соңында ротордың тогы қозғалтқыштың әзірлеген айналу моменті оның барлық механикалық шығындарын мойынтіректердің ауаға қарсы үйкелісінен және т.б. жабатындай болуы керек.

Айналмалы өріс роторды салыстырмалы түрде жоғары жылдамдықпен кесіп өтеді және роторда үлкен ЭҚК тудырады. ЭҚК-нің артуы ротордағы токтың ұлғаюына әкеледі. Ток күшіне пропорционалды момент қозғалтқыш білігіндегі жүктеменің тежеу ​​моментін арттырады және теңестіреді, сонымен бірге ротор тоғының артуы статор тоғының сәйкес өсуін тудырады. қозғалтқыштың желіден тұтынылатын қуаты да артады. Осылайша, қозғалтқыш білігіне жүктеменің жоғарылауымен сырғанау, статор тогы және қозғалтқыштың желіден тұтынатын қуаты артады.

Асинхронды электр қозғалтқыштары(АД) халық шаруашылығында кеңінен қолданылады. Әртүрлі көздерге сәйкес, айналмалы немесе трансляциялық қозғалыстың механикалық энергиясына түрленетін барлық электр энергиясының 70% асинхронды қозғалтқышпен тұтынылады. Технологиялық операцияларды орындау үшін электрлік тартуда кеңінен қолданылатын сызықты асинхронды электр қозғалтқыштары арқылы электр энергиясы трансляциялық қозғалыстың механикалық энергиясына айналады. АД-ның кең таралуы олардың бірқатар артықшылықтарымен байланысты. Асинхронды қозғалтқыштар- бұл дизайндағы және өндірістегі ең қарапайым, электр қозғалтқыштарының барлық түрлерінің сенімді және арзаны. Оларда щетка-коллектор қондырғысы немесе жылжымалы ток жинау қондырғысы жоқ, олардан басқа жоғары сенімділікминималды операциялық шығындарды қамтамасыз етеді. Жеткізу фазаларының санына байланысты үш фазалы және бір фазалы асинхронды қозғалтқыштар бөлінеді. сағбелгілі бір шарттар арқылы қуаттандырылған кезде де өз функцияларын сәтті орындай аладыбір фазалы желі . IM тек өнеркәсіпте, құрылыста ғана емес,ауыл шаруашылығы , сонымен қатар жеке секторда, күнделікті өмірде, үй шеберханаларында, т.б. бақша учаскелеріБірфазалы асинхронды қозғалтқыштар айналымға орнатыңызкір жуғыш машиналар , желдеткіштер, шағын ағаш өңдеу станоктары,электр құралдары , сумен жабдықтауға арналған сорғылар. Көбінесе механизмдер мен құрылғыларды жөндеу немесе жасау үшіннемесе өздерінің дизайны, үш фазалы қан қысымы қолданылады. Сонымен қатар, дизайнерде үш фазалы да, бір фазалы желі де болуы мүмкін. Қуатты есептеуде және белгілі бір жағдай үшін қозғалтқышты таңдауда, асинхронды қозғалтқышты басқарудың ең ұтымды тізбегін таңдауда, бір фазалы режимде үш фазалы асинхронды қозғалтқыштың жұмысын қамтамасыз ететін конденсаторларды есептеуде, көлденең қиманы таңдауда және қозғалтқышты таңдауда қиындықтар туындайды. сымдардың түрі, бақылау және қорғау құрылғылары. Бұл кітап осындай практикалық мәселелерге арналған. Кітапта сонымен қатар асинхронды қозғалтқыштың конструкциясы мен жұмыс істеу принципі, үш фазалы және үш фазалы қозғалтқыштар үшін негізгі конструктивтік байланыстар сипатталған. бір фазалы режимдер.

Асинхронды электр қозғалтқыштарының құрылымы және жұмыс принципі

1. Үш фазалы асинхронды қозғалтқыштардың конструкциясы

Үш фазалы асинхронды қозғалтқыш(IM) айналмалы қозғалысты қамтамасыз ететін дәстүрлі дизайн электромобиль, екі негізгі бөліктен тұрады: қозғалмайтын статор және қозғалтқыш білігінде айналатын ротор. Қозғалтқыш статоры магниттік өзек пен үш фазалы бөлінген статор орамасын қамтитын электромагниттік статор өзегі деп аталатын жақтаудан тұрады. Ядроның мақсаты - машинаны магниттеу немесе айналмалы магнит өрісін жасау. Статордың магниттік тізбегі бір-бірінен оқшауланған, арнайы электрлік болаттан штампталған жұқа (0,28-ден 1 мм-ге дейін) парақтардан тұрады. Парақтарда тісті аймақ пен қамыт ажыратылады (1.а-сурет). Парақтар магниттік тізбекте статор тістері мен ойықтар пайда болатындай етіп жиналады және бекітіледі (1.б-сурет). Магниттік өзек статор орамасы жасаған магнит ағыны үшін төмен магниттік кедергіні білдіреді және магниттелу құбылысына байланысты бұл ағын күшейеді.

Күріш. 1

Үш фазалы статор орамасы магниттік ядроның ойықтарына орналастырылған. Қарапайым жағдайда орам үш фазалы катушкалардан тұрады, олардың осьтері кеңістікте бір-біріне қатысты 120° ығысқан. Фазалық катушкалар бір-бірімен жұлдыз немесе үшбұрыш схемалары бойынша қосылады (2-сурет).

2-сурет.

Қосылу схемалары туралы толығырақ ақпарат және символдарОрамдардың басы мен соңы төменде берілген. Қозғалтқыш роторы магнит тізбегінен тұрады, сонымен қатар штампталған болат парақтардан жасалған, оның ішінде ротордың орамасы орналасқан ойықтары бар. Ротор орамаларының екі түрі бар: фазалық және қысқа тұйықталған. Фазалық орам жұлдызшаға қосылған статор орамасына ұқсас. Ротор орамасының ұштары біріктіріліп, оқшауланады, ал ұштары қозғалтқыш білігінде орналасқан сырғанау сақиналарына қосылады. Бекітілген щеткалар сырғанау сақиналарына орналастырылады, бір-бірінен және қозғалтқыш білігінен оқшауланған және ротормен бірге айналады, оларға сыртқы тізбектер қосылады. Бұл ротордың кедергісін өзгерту арқылы қозғалтқыштың айналу жылдамдығын және шегін реттеуге мүмкіндік береді бастапқы токтар. Қолданбалардың көпшілігі«тиін торы» типті қысқа тұйықталған ораманы алды. Ірі қозғалтқыштардың роторлы орамасына жезден немесе мыс шыбықтар кіреді, олар ойықтарға жіберіледі, ал ұштарында қысқа тұйықталу сақиналары орнатылады, оларға штангалар дәнекерленген немесе дәнекерленген. Сериялық қан қысымы төмен және орташа қуатРотордың орамасы алюминий қорытпасынан инъекциялық қалыптау арқылы жасалады. Бұл жағдайда қозғалтқыштың салқындату жағдайын жақсарту үшін ротордың 1 қаптамасына желдеткіш қанаты бар штангалар 2 және қысқа тұйықталу сақиналары 4 бір мезгілде құйылады, содан кейін орам білікке 3 (сурет 3) басылады. Бұл суретте алынған бөлімде ойықтардың, тістердің және ротор шыбықтарының профильдері көрсетілген.

Күріш. 3.

Жалпы көрінісасинхронды қозғалтқыш сериясы 4А суретте көрсетілген. 4. Ротор 5 білікке 2 басылады және екі жағынан 6 статордың ұштарына бекітілген 3 және 9 мойынтіректер қалқандарында статор ойығына 1 және 11 мойынтіректерге орнатылады. 2 біліктің бос ұшына жүк бекітілген. Біліктің екінші ұшында желдеткіш 10 орнатылған (жабық желдеткіш қозғалтқыш), ол қақпақпен 12 жабылады. Желдеткіш тиісті жүк сыйымдылығына жету үшін қозғалтқыштан жылуды неғұрлым қарқынды кетіруді қамтамасыз етеді. Жақсырақ жылу беру үшін жақтау раманың бүкіл бетіне дерлік 13 қабырғалармен құйылады. Статор мен ротор аз қуатты машиналар үшін 0,2-ден 0,5 мм-ге дейін болатын ауа саңылауы арқылы бөлінген. Қозғалтқышты іргетасқа, рамаға немесе қозғалатын механизмге тікелей бекіту үшін жақтауда бекітуге арналған тесіктері бар аяқтармен 14 қамтамасыз етіледі. Фланецті қозғалтқыштар да бар. Мұндай машиналар үшін мойынтіректердің бірінде (әдетте білік жағында) қозғалтқышты жұмыс механизміне қосуға мүмкіндік беретін фланец бар.

Күріш. 4.

Моторлар сонымен қатар екі аяғымен және фланецімен қол жетімді. Қозғалтқыштарды орнату өлшемдері (табандардағы немесе фланецтердегі тесіктер арасындағы қашықтық), сондай-ақ олардың айналу осінің биіктіктері стандартталған. Айналу осінің биіктігі деп қозғалтқыш орналасқан жазықтықтан ротор білігінің айналу осіне дейінгі қашықтықты айтады. Төмен қуатты қозғалтқыштардың айналу осьтерінің биіктіктері: 50, 56, 63, 71, 80, 90, 100 мм.

2. Үш фазалы асинхронды қозғалтқыштардың жұмыс принципі

Жоғарыда атап өтілгендей, үш фазалы статор орамасы машинаны магниттеу немесе қозғалтқыштың айналмалы магнит өрісін құру үшін қызмет етеді. Асинхронды қозғалтқыштың жұмыс принципі электромагниттік индукция заңына негізделген. Статордың айналмалы магнит өрісі қысқа тұйықталған ротор орамының өткізгіштерін кесіп өтіп, соңғысында электр қозғаушы күштің индукциялануын тудырады, бұл ротор орамында айнымалы токтың ағуын тудырады. Ротор тогы өзінің магнит өрісін жасайды, оның статордың айналмалы магнит өрісімен әрекеттесуі өрістерден кейін ротордың айналуына әкеледі. Асинхронды қозғалтқышты пайдалану идеясы 18 ғасырда француз академигі Араго көрсеткен қарапайым тәжірибе арқылы анық көрінеді (5-сурет). Егер жылқы магниті осьте еркін орналасқан металл дискінің жанында тұрақты жылдамдықпен айналса, онда диск магниттен кейін магниттің айналу жылдамдығынан белгілі бір жылдамдықпен айнала бастайды.

Күріш. 5. Араго тәжірибесі, түсіндіру

Бұл құбылыс электромагниттік индукция заңы негізінде түсіндіріледі. Магнит полюстері дискінің бетіне жақын қозғалғанда, полюстің астындағы тізбектерде электр қозғаушы күш индукцияланады және дискінің магнит өрісін тудыратын токтар пайда болады. Қатты дискідегі өткізгіш тізбектерді елестету қиынға соғатын оқырман дискті жиек пен хаб арқылы қосылған көптеген өткізгіш спицтері бар дөңгелек ретінде елестете алады. Екі спиц, сондай-ақ оларды байланыстыратын жиек пен төлке сегменттері қарапайым контурды білдіреді. Дискінің өрісі айналмалы полюстер өрісімен байланысқан тұрақты магнит, ал дискіні өзінің магнит өрісі алып кетеді. Әлбетте, ең үлкен электр қозғаушы күш дискінің контурында диск қозғалмайтын кезде, ал, керісінше, дискінің айналу жылдамдығына жақын болғанда ең аз болады. Шынайы болу асинхронды қозғалтқышҚысқа тұйықталған ротор орамасын дискіге, ал магниттік өзегі бар статор орамын айналмалы магнитке ұқсатуға болатынын ескеріңіз. Дегенмен, стационарлық статордағы магнит өрісінің айналуы a кеңістіктік фазалық ығысуы бар үш фазалы орамда ағып жатқан токтардың үш фазалы жүйесінің арқасында жүзеге асырылады.

Асинхронды қозғалтқыш - бұл электр энергиясын механикалық энергияға түрлендіруге арналған құрылғы. Оны асинхронды деп атайды, өйткені оның ішіндегі процестер бір мезгілде болмайды: ротордың айналу жылдамдығы статор тудыратын магнит өрісінің айналу жиілігінен үнемі озып тұрады. Машинаның жұмыс принципі мен дизайнын, сондай-ақ оның синхронды аналогынан айырмашылығын егжей-тегжейлі қарастырайық.

Айнымалы ток 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 жұмысы үшін.

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 асинхронды қозғалтқыштың роторы. 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 құрайды (осылайша атауы). Тиін торын тиін торлы ротормен салыстырады, өйткені олардың сыртқы ұқсастығы бар.

Маңызды!Қуатты иірім торлы роторлары бар электр қозғалтқыштары үшін алюминийдің 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.
• Орналасуы. 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 бір фазалы қозғалтқыш әзірленді. 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 шын мәнінде бұл екі фазалы машина, ол іске қосу кезінде тізбекке қосалқы немесе іске қосу орамасы енгізілгендіктен жұмыс істейді.

Бір фазалы қозғалтқыш тиін торлы ротормен жабдықталған. Бұл артықшылықтардың бірі - дизайнның қарапайымдылығы. Дегенмен, бір фазалы электр қозғалтқышының кемшілігі бар - жетіспеушілік іске қосу моментіжәне тиімділігі төмен.

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 алынған іске қосу моменті нөлге тең. Сондықтан ротор тұрақты болып қалады. Бірақ егер сіз оны қосымша күшпен айналдырсаңыз, 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 ротордан гөрі иілгіш торлы ротормен жабдықталған. Олардың синхронды қозғалтқыштардан айырмашылығы:

• Төмен қуат;
• Қарапайым құрылғы;
• Төмен баға;
• Қылқаламдардың болмауына байланысты қызмет ету мерзімін ұлғайту;
• 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 жоғарырақ, 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.

Асинхронды (индукциялық) қозғалтқыш (IM) түрлендіретін құрылғы электр энергиясымеханикалық. «Асинхронды» әр түрлі уақытты білдіреді. Асинхронды электр қозғалтқыштары айнымалы ток желісінен қоректенеді.

Асинхронды қозғалтқыштардың ерекшеліктері

Қолданба

Мұндай электр қозғалтқыштары ( жиілікті түрлендіргіштер) тұрақты ток желілерінде қолданылмайды. Бірақ олар барлық салаларда кеңінен қолданылады 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 әртүрлі жиіліктерді пайдалана отырып, бір фазалы және үш фазалы желілерден жұмыс істей алады. 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 соңғы 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, үй бір фазалы электр желісінен электр қуатымен қамтамасыз етілгендіктен. 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, екіншісі – жұмыс орамасы.

Бірфазалы қозғалтқыштар тұрақты ток желілеріне жарамайды. Олар энергияның төмен өнімділігімен 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.

Индукция бір фазалы электр қозғалтқыштарытиін торлы роторы барлар бөлінеді:

• іске қосу фазасының жоғары қарсылығымен;
• жұмыс конденсаторымен жабдықталған тиін торлы қондырғылар;
• фазалық басқарумен біріктірілген фазалық іске қосу конденсаторымен жабдықталған, торлы ротор;
• фазалық басқарумен, тиін торлы ротормен біріктірілген;
• 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.

Бір фазалы желіге (айнымалы, тұрақты ток емес) қосылған кезде үш фазалы электр қозғалтқышын басқаруды және іске қосуды жеңілдету үшін іске қосу кезінде іске қосу конденсаторы жұмыс істейтініне параллель қосымша 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.