Тақырыбы: Айнымалы ток электр машиналары
Жоспар: 1.Жалпы мағлұматтар
2. Асинхронды қозғалтқыштың жұмыс жасау принципі
Электр машиналары электр станцияларында, өндірісте, транспортта, авиацияда, автоматты басқару және реттеу жүйелерінде тұрмыста кеңінен қолданылады. Олар механикалық энергияны электр энергиясына және керісінше электр энергиясын механикалық энергияға түрлендіріледі. Механикалық энергияны элекрт энергиясына түрлендіретін машина генератор (өндіргіш) деп аталады.Электр энергиясын механикалық энегияға қозғалтқыш (двигатель) арқылы түрлендіреді.
Кез келген электр машинасын әрі генератор, әрі қозғалтқыш ретінде пайдалануға болады. Оның екі жақты энергия түрлендіргіш қасиеті машинаның қайтымдылығы деп аталады. Ол бір текті токтың электр энергиясын (жиілік, айнымалы токтың фазалар саны, тұрақты ток кернеуі) екінші текті токтың энергиясына түрлендіруге де қолданылады. Мұндай электр машиналарын түрлендіргіш деп аталады.
Жұмыс жасайтын электр қондырғысының ток тегіне байланысты электр машиналары тұрақты және айнымалы ток машиналары деп екіге бөлінеді. Айнымалы ток машиналары бір фазалы және көп фазалы болып келеді. Үш фазалы синхронды және асинхронды машиналар және айналу жиілігін кең көлемде үнемді реттеуге мүмкіндік беретін коллектрлы айнымалы ток машиналары да кеңінен қолданылады.
Электр машиналарының жұмыс істеу принципі электр магниттік индукция мен электр магниттік күштернің заңдарын қолдануға негізделген. Егер тұрақты магниттердің немесе электр магниттердің полюстарының магнит өрісіне өткізгіш орналастырып (9-сурет) оны белгілі бір F1 күшімен магниттік сызықтарға перпендикуляр бағытпен жылжытсақ, онда өткізгішке Е=В –ға тең ЭҚК пайда болады, мұндағы В- өткізгіш орналасқан жердің магниттік индукциясы, l - өткізгіштің активтік ұзындығы (магнит өрісінде орналасқан бөлігі), v - өткізгіштің магнит өрісіндегі жылжу жылдамдығы. Өткізгіште индукцияланатын ЭҚК-тің бағыты оң қол ережесіне сай анықталады.
Егер осы өткізгішті белгілі бір энергия қабылдағышына тұйықтасақ, онда тұйықталған электр тізбегінде ЭҚК әсерімен бағыты оның бағытына сәйкес келетін ток ағады. Өткізгіштегі ток пен полюстердің магнит өрісінің өзара әрекеттесуі нәтижесінде электромагниттік күш F пайда болады. Бұл күштің бағыты сол қол ережесімен анықталады және ол өткізгішті магнит өрісіне жылжытатын күшке F1 қарсы болады. Бұл күштер тең болғанда F1= Fэ өткізгіш тұрақты жылдамдықпен жылжиды. Демек, мұндай қарапайым электр машинасын өткізгішті жылжытуға жұмсалған механикалық энергия сыртқы энергия қабылдағышының кедергісіне берілетін электр энергиясына түрленеді, яғни, машина генератор ретінде жұмыс жасайды. Осы қарапайым электр машинасы қозғалтқыш ретінде де жұмыс істей алады.
9-сурет.Электр машинасының жұмыс жасау принципін
түсіндіретін схема.
Егер басқа бір электр энергия көзінен өткізгіш арқылы ток жіберсек, онда өткізгіштегі ток пен полюстердің магнит өрісінің әрекеттесуі нәтижесінде электр магниттік күш Fэ пайда болады. Электр магниттік күштің әсерімен берлгілі бір механикалық энергия қабылдағышының тежеу күшін жеңе отырып магнит өрісінде өткізгіш қозғалады.
Электр қозғаушы және электромезаникалық күштерді арттыру үшін электр машиналарының көптеген өткізгіштерден тұратын орамалары болады. Өткізгіштер бір-біріне ЭҚК – тері бір бағытта болатындай және қосылатындай етіп жалғанады.
Өткізгіш өзі қозғалмай, полюстердің магнит өрісі қозғалатын кезде де өткізгіште ЭҚК-і индукцияланады.
2.Электр қозғалтқыштарының ішінде ең көп тарағаны үш фазалы асинхронды қозғалтқыш болып табылады. Бұл қозғалтқышты бірінші рет белгілі орыс электригі И.О. Доливо-Добровольский құрастырылған.
Асинхронды қозғалтқыштың құрылысы қарапайым және оны күтіп-баптау жеңіл. Кез келген айналымы ток машинасы сияқты синхронды қозғалтқыш екі негізгі бөліктен: статордан және ротордан тұрады. Статор деп машинаның қозғалмайтын бөлігін, ал ротор –оның айналмалы бөлігін айтады. Асинхронды машинада қайтымдылық қасиеті болады. Бірқатар елеулі кемістіктеріне байланысты асинхронды генераторлар іс жүзінде қолданылмайды, ал асинхронды қозғалтқыштары болса кеңінен таралып отыр.
Айнымалы токтың көп фазалы жүйесі айналмалы магнит өрісін туғызады, оның айналу жиілігі минутына n1= 60f /p. Егер ротордың айналу жиілігі магнит өрісінің айналу жиілігіне тең болса (n1= n2), онда мұндай жиілікті синхронды жиілік деп атайды.
Егер ротордың айналу жиілігі магнит өрісінің айналу жиілігіне тең болмаса (n1≠ n2), онда мұндай жиілікті асинхронды жиілік деп атайды.
Асинхронды қозғалтқышта жұмыс процесі тек асинхронды жиілікте, яғни ротордың айналу жиілігі магнит өрісінің айналу жиілігіне тең емес кезде өтеді.
Ротордың айналу жиілігінің өрістің айналу жиілігіне аздап болса да айырмашылығы болды, ол қозғалтқыштың жұмыс жасауы кезінде өрістің айналу жиілігінен әрқашан кіші (n2 <n1).
Асинхронды қозғалтқыштың жұмысы «Араго –Ленец дөңгелегі» (9.1.-сурет) деп аталынған құбылысқа негізделген. Бұл құбылысты былай түсіндіруге болады, егер тұрақты магнит полюстернің алдына осьте еркін отыратын мыстан жасалған дөңгелекті (дискіні) 1 орналастырып, магнитті тұтқасы 3 арқылы өз осінің бойымен айналдырсақ, онда мыс дөгелек сол бағытта айналады, өйткені магнитті айналдыоғанда оның магнит өрісі дөгелектен өтіп онда құйынды токтар туғызады. Құйынды токтардың магнит өрісімен әрекеттесуінің нәтижесінде пайда болған күш дөңгелекті айналдырады. 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 жиілігіне аз болады. Егерде бұл жиіліктер кейбір себептермен бірдей болса, онда магнит өрісінің дөңгелекпен саоыстырғандағы жылжуы болмас еді, демек мұнда құйынды ток пайда болмас еді,яғни дөңгелекті айналдыратын күш пайда болмас еді.
9.1.-сурет. Асинхронды қозғалтқыштың жұмыс жасау
принципінің схемасы
Айналмалы момент роторды магнит өріснің айналу бағытымен айналдыра бастайды.
Ротордың айналу бағытын өзгерту үшін, яғни қозғалтқышты реверстеу үшін, статор орамасы тудырған магнит өрсінің айналу бағытын өзгерту керек. Мұны статор оралма фазаларын алмасстыру арқылы жасайды. Ол үшін статор орамасын желіге қосса болғаны.
Реверсті қозғалтқыштар ауыстырып қосқыштарымен қамтамсыз етіледі. Олардың көмегімен статор орамалары фазаларының кезектесуінің өзгертуге, демек, ротордың айналу бағытын өзгертуге болады.
Бір уақыт мезгілінде ротордың айналу жиілігі статор өрсінің айналу жиілігімен теңесті дейік, онда ротор орамасының өткізгіш сымдары статордың магнит өрісін кесіп өтпейді, сондықтан роторда ток болмайды. Бұл жағдайда айналмалы момент нольге тең. Ротордың айналу жиілігі статор өрісінің айналу жиілігіне қарағанда, біліктегі жүктеме моменті мен машинадағы үйкеліс үштері моментінің қосындысынан тұратын, тежеу мөментін теңдестіретін, айналдырушы момент пайда болғанша төмендейді.
Лекция