Асинхронды қозғалтқыштар

 

 

Мазмұны:

 

 

Кіріспе......................................................................................................2

I-тарау Асинхронды қозғалтқыштар......................................................3

1.1Асинхронды қозғалтқыштардың роторлары қалыпталып жасалған тісті дөңгелек қаңылтырдан құрастырылады..............................................4

1.2Үшфазалы асинхронды электр қозғалтқыштары...................................5

1.3 Асинхронды қозғалтқыштардың  электр  энергиясын механикалық энергияға  түрлендірудің  электр  физикалық  процесі..............................7

II-тарау Асинхронды қозғалтқыштың электромагниттік моменті...........13

2.1 Асинхронды қозғалтқыштың жұмыстық сипаттамасы.......................16

2.2Асинхронды қозғалтқыштың жұмыстық сипаттамалары....................18

2.3Есептеулер................................................................................................20

Қорытынды....................................................................................................22

Қолданылған әдебиеттер тізімі....................................................................23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кіріспе.

 

            Электр машиналары электротехникада  және электроэнергетикада қолданылатын  электр машиналар түрлерін конструкциясын жалғау схемаларын және қолданыстағы физика заңдарын қарастырады. Электр машиналар түрлері: трансформаторлар, айнымалы тоқ машиналары, тұрақты тоқ машиналары, асинхронды машиналары, синхронды машиналары, қозғалтқыштар мен генераторлар құрылысы мен жұмысын қарастырады. Электр машиналар пәні электроэнергетика саласында мынандай орындарда кеңінен орын алады. Өндірісте, транспортта, авияцияда, автоматты басқару және реттеу саласында және құрылыста кеңінен қолданылады. Механикалық энергияны электр энергиясына және керісінше электр энергиясын механикалық энергияға түрлендіру үшін қолданылады. Механикалық энергия электр энергиясына түрлендіргіш машинасын генератор деп атайды. Электр энергиясын механикалық энергияға түрлендіргіш машина бұл қозғалтқыш (двигатель) деп аталады. Кез-келген электр машинасына  әрі генератор, әрі қозғалтқыш ретінде қолданылатын болады. Оның екі жақты энергия түрлендіргіш қасиеті машинаның қайтымдылығы деп аталады. Сонымен қатар бір текті токтың электрэнергиясын, екінші тоқтың энергиясына түрлендіру үшін, электрмашиналары қолданады. Мұндай электр машина түрлендіргіш деп аталады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АСИНХРОНДЫ  ҚОЗҒАЛТҚЫШТАР.

Асинхронды машиналар  айнымалы ток машиналарына жатады және олардың жалпы өндірістік орындалу асинхронды қозғалтқыш түрінде жасалады. Асинхронды машиналар элекетр техникалық құрылысы бойынша энергияны түрлендіргіш болып табылады, асинхронды генератор ретінде қосымша конструкциялық және сұлбалық өзгеріс кіргізбей жұмыс істей алмайды. Асинхронды қозғалтқышты қарастырдық.

Асинхронды қозғалтқыштардың қызметі. Асинхронды қозғалтқыштар құрылысының қарапайымдылығы мен жұмысының сенімділігі арқасында адамзат тіршілігінің, иінді біліктерді айналдыруға механикалық энергияны керек ететін қызметтердің бәрінде кеңінен пайдаланылып келеді.

Ауыл шаруашылығында шаңды орта мен химиялық заңды  орталарда жұмыс жасай алатын бірден- бір электр қозғалтқыш осы  асинхронды машина ғана. Асинхронды қозғалтқыштарды, үшфазалы және бірфазалы электр желілеріне қосу үшін үшфазалы немесе бірфазалы етіп жасайды. Үшфазалы асинхронды қозғалтқыштар роторларының орамаларының түрлеріне қарай, фазалық немесе қысқа тұйықталған роторлары асинхронды қозғалтқыштар деп бөлінеді. Ауыл шаруашылығында, негізінде механикалық энергияның ең арзан әрі сенімді, көзі ретінде қысқа тұйықталған роторлы асинхронды электр қозғалтқыштар қолданылады.

Үшфазалы асинхронды электр қозғалтқыштың құрылысы. Үшфазалы асинхронды электр қозғалтқыштың  негізгі құрылыс бөлшектеріне статор, ойықтарға орналасқан үшфазалы екі орама және басқа да қосалқы элементтер. Жақсы суыну үшін оның білігіне желдеткіш орнатылып, қаңқасы көп қырлы етіп құйылған. Құрастыру, орнату, ажырату кездерінде алып – салуға қолайлы болу үшін қорабының жоғарғы жағынан ілгекті болт болады.

Асинхронды қозғалтқыштың статоры. Асинхронды қозғалтқыштың статоры арнайы электр техникалық болаттан қалыпқа құйып жасалған тісті қаңылтырлардан жасалған, ішкі қуыс цилиндр, оның магнит өткізгіштігі (μ), кәдімгі конструкциялық болаттан жоғары.

Бұл айнымалы магнит өрісті статор темірінде артық магниттелуден (гистерезис) болатын шығындарды айтарлықтай азайтуға мүмкіндік береді.

Статор құйып жасамайды, қалыңдығы 0,35мм тісті қаңылтырдан жинайды, мақсаты – ол арқылы Фуко құйынды тогының өтуіне кедергіні көбейту. Қаңылтырдың арасында электрлік түйіспе болдырмау үшін қаңылтырларды электр оқшауландырғыш лакпен бояйды. Осының барлығын бірге алғанда, статор болатында құйынды токтармен гистерезистен болатын электрлік және магниттік шығындар, ақыр соңында, ПӘК – нің мөлшеріне әсер етеді. Болаттың магнит өткізгіштігі неғұрлым жоғары және қаңылтыр неғұрлым жұқа механикалық бекемдігі жеткілікті болса, соғұрлым асинхронды қозғалтқыштың шығыны аз және ПӘК жоғары болады, 98% - ға дейін және одан жоғары болады. Іштен жанатын қозғалтқыштардың бірде – бірінде мұндай көрсеткіш жоқ. Статор асинхронды қозғалтқыштың қаңқасына мықтап тығыздалады. Қаңқа шойыннан немесе салмағы жеңіл арнайы қорытпалардан құйылады және жұмыс жағдайына арналған іргетасқа немесе арнайы тірекке бекітіледі. Статорды тісті қаңылтырлардан құрастырған кезде  оның ішкі бетінде белгілі пішінде ойық пайда болады.

Асинхронды қозғалтқыштардың статорындағы  ойықтары негізінде  тік бұрышты болады. Ойықтардың ашықтығына қарай олар жартылай жабық қуаттылығы 100 кВт – тан төмен машиналар  үшін, жартылай ашық қуаттылығы 100 кВт – тан жоғары машиналар үшін және ашық қуаттылығы өте жоғары машиналар үшін.

Статор фазаларының  жалпы саны Z_nc деп белгіленеді және полюстер мен фазаларға сай ойықтар саны  деп аталатын q фаза сандары мен машиналардың полюстері арқылы байланысады.

 

                                               q =  

мұндағы m₁ – статор орамасының фазалар саны; 2p – статор орамасының полюстарының саны.

Үшфазалы қозғалтқыштар  статорының ойықтарының саны жұп  және алтыға еселенетін болуы тиіс.

 

                                       Z = q · mt2  p = 6tk

 

                       мұндағы  k = q h p = 1,2,3 және т.б.

 

Асинхронды қозғалтқыштардың роторлары қалыпталып жасалған тісті дөңгелек қаңылтырдан құрастырылады. Қаңылтырлар гситерезис құбылысынан болатын магниттік және электрлік шығындарды азайту үшін арнайы электр техникалық болаттардан жасалып, құйынды токтың өтуіне кедергіні арттыру үшін лакпен оқшауландырылады, ол туралы 1- бөлімде “Трансформаторлар” қарастырылған ротордың қаңылтырларды цилиндр түрінде престеледі, оның қажет пішінде ұзына бойында ойығы болады. Ротор біліке мықтап отырғызып шпонкамен бікітіледі, ол жүктеме кезінде айналып кетпеу үшін сақтандырылады. Айналған кездегі ортадан тепкіш күштердің әсерінен, ротордың ойықтары статордың ойығынан қарағанда жабықтығы жоғары болғандықтан, оның орамаларына әсер етеді. Қысқа тұйықталған роторлар үшін ойықтың жабық түрлерінде қолдануға болады. Қозғалтқыштың жұмыс кезіндегі  шуын азайту және оның іске қосу сипаттамасын жақсарту мақсатында ойықты тайқылығын да пайдаланады.

Қысқа тұйықталған ротордың ойықтарының саны Z_np асинхронды қозғалтқыштардың жұмысын нашарлататын зиянды сәттерді азпйту үшін, статор ойықтарының санымен Z_np сәйкес келуі тиіс және мына шарттар сақталуы тиіс:

 

Z_np ≠ Z_nc : Z_np ≠ Z_nc ± p ; Z_np ≠ Z_nc ± p ; Z_np ≠ Z_nc ; Z_np ≠ Z_nc± 2p ;

Z_np ≠ Z_nc ± p ; Z_np≠ 2Z_nc ; Z_np≠ 2Z_nc ± 2p; Z_np ≠ Z_nc ± p ;

Z_np ≠ 6pk ± 1; Z_np ≠ 6pk ; Z_np ≠ 6pk ± 2p; Z_np ≠ 6pk ± 2p ± 2p ± 1,

 

мұндағы  к – кез – келген оң сан; р – статор орамасының жұп полюстері саны. Ойықтары қиғаш болса статор мен ротордың ойықтары санының  қатынастарының таңдау кеңейеді.

Үшфазалы асинхронды электр қозғалтқыштары. Үшфазалы асинхронды электр қозғалтқыштарда статор мен ротор орамаларының бірнеше түрі, олардың ішінде тұзақты, толқынды және қысқа тұйықталған (тек қысқа тұйықталған роторлар үшін) орамалар қолданылады.

Қуаттылғы кіші машиналар үшін тұзақты орамаларының бір түрі ретінде, тіркеспелі орамаларда қолданылады. Асинхронды машинаның қуаттылығына кернеуінің мөлшері мен ойықтарының пішініне қарай орамаларының түрін таңдап алады. Бір қабатты тізбекті орамалар  қуаттылығы 7кВт – қа  дейінгі асинхронды қозғалтқыштарда қолданылады. Толқынды орамалар негізінде, фазалық  ротролы асинхронды қозғалтқыштардың роторларында қолданылады.

Орамалардың сипатталуы.

• ойықтарының санымен (т);
• жұп полюстарының санымен (р);
• паралелль жұп тармақтар саымен (у);
• фазаның қатарлас тармақтарындағы біріне – бірі тізбектей жалғанған орамдарының санымен (w)^
• ораманың еселеуішімен К₀;

мұндағы К_у  - орамды қысқарту коэффициенті; К_р - статордың бойымен фаза орамасының орамдары қалай бөлініп орналасуын ескеретін еселеуіш; К_с – ротордың немесе статордың ойықтарының орналасу қиғаштығы коеффициенті.

Ораманың негізгі элементтері: орам, секция және шарғы. Орам – ойықтарда  полюстік бөлінуіне бірдей немесе одан кем  қашықтықта біріне – бірі жалғастырылған, орналасқан екі өткізгіштің жиынтығы.

                                              τ =  

 

мұндағы D – жонылған статордың ішкі диаметрі; 2р – орама полюстерінің саны. Полюсті бөлінуді ойық саны Z_nc арқылы көрсетуге болады:

                                           τ =

Орамасының орамы құрастырылуы жағынан “ажыратылмайтын” бір өтізгіштен арнайы тұрақты пішіндегі қалыпқа  оралған (ораманы дайындаудың  шарғылық тәсілі) немесе  “ажыратылатын” екі  өткізгіштен жасалып ойыққа аслғаннан  кейін біріне – бірін тізбектей қосқан (ораманы өзек арқылы даярлау тәсілі) болады. Орамдарды шарғы әдісімен даярлау тек қана қимасы жіңішке сымдарды пайдаланып және қуаты кіші электр қозғалтқыштардың орамалары ретінде қолданылады. Ажыратылмайтын орамалардың оамалырын орауға арнайы орауыш машиналарды пайдаланады. Секциялық әдісімен  даярланған орамалардың қуаттылығы шектелмейді. Бөлім бір – біріне  тізбектей жалғастырылған бір немесе бірнеше орамдар.

Шарғы – ортақ оқшаулағышпен  біріктірлген бір немесе бірнеше секциялау . Мұның бәлендей айырмашылығы жоқ. Ораманың бөлімдері өзінің қадамымен сипатталады (у) деп белгіленеді.

Орама шарығының қадамы жақтарының  арасындағы қашықтық. Ол толық егер y= r немесе қысқарған, егер y < r болса.

Ораманың орамдары статордың  ойықтарының барлық бетіе бірдей тегіс төселеді, мұндай да өткізгіштер бір ойықта бір немесе бірнеше қабат болып түсуі мүмеін, осы белгілері бойынша орамалар бір қабатты және көп қабатты болып бөлінеді олар бір немесе бірнеше қатар орналасуы мұмкін.

Орналасу сұлбасының нұсқаларын таңдағанда маңдайшасын, қасбетін және шарғы аралық жалғастыруда өткізгіш аз кететін шарғыны машинамен оралған ораманы ойықтарға орналастыру ыңғайлы және зақымданғаннан шарғыны ауыстыру жеңіл болатындай етіп, орналастырғанда оның бір жағы ойықтың жоғарғы қабатына, ал екіншісі басқа ойықтың төменгі қабатында орналастырылады. Екі қабатты раманың артықшылығы оның шарғысын электр машинасынан тыс жерде даярлау, оларды жақсылап оқшаулау және ойыққа даяр күйінде орналастыру мүмкіндігінің болуы. Бірақ та мұндай орналастыру тек қана ойықтар ашық түрінде болғанда болады. Жартылай жабық және жартылай ашық ойықтарға бөлімнің өткізгіштерін саңылау арқылы бір – бірлеп  жатқызады. Екі қабатты орамадан тағы бір артықшылығы қадамын қысқарту арқылы мыстың шығынын қысқарту мүмкіндігі.

Кернеуі 500 Вольтқа дейінгі  қуаттылығы 60 кВт – тан аспайтын асинхронды қозғалтқыштарда жартылай жабық ойықтар және секциялары жұмсақ ойыққа жататын бөлімдері оқшауланған  орама қолданылады. Мұндай орамалар тығындау тәсілімен төселеді. 250 кВт  – қа дейінгі қолзғалтқыштарға екі қабатты қатқыл катушкалы орамалар қолданылады, оларды жартылай жабық ойықтарға салады. Қуаттылығы жоғары кернеуді 500 – ден 6000 Волтьқа дейінгілерде екі қабатты тұзақты орама қолданылады, олар қысқа қадамды және қатқыл шарғылы болып келеді, ашық ойықтарға орналасады.

Асинхронды қозғалтқыштардың статор ойықтарындағы орамаларының латын алфавиттерінің С₁, С₂, С₃ және С₄, С₅, С₆  қаріптерімен таңбаланған ұштары сәйкес қысқыш қалыптарына шығарылады да, Ү немесе ∆ етіп, бекітіледі. Роторлардың қысқа тұйықталған орамаларда ротор ойықтарына балқыған алюминий құйып бекітіледі. Сонымен қатар түп жағында қысқа тұйықталған сақина мен желдеткіш қалақтар пайда болады, олар қосымща суытуды қамтамасыз етеді.

Фазалық роторлардың  орамалары, статордың орамаларымен бірдей. Фазалық роторлы асинхронды қозғалтқыштың роторлық орамасы фазасының бас жақ ұшы біліктің қуыс ұшы арқылы шығарылады және электр оқшауландырылған төлкеге мықтап отырғызылған үш түйіспе сақинасына жалғанады. Щетка ұстағыштар мен серіппелер реттегіш резисторларды жалғап тұруға арналған графит щеткаларды сақиналарға қысып тұрады. Ротор орамалары оларды Ү сұлбасы бойынша қосқанда бейтараппен бірігеді де, ұштары шығарылмайды. Оларды ∆ сұлбасы бойынша қосқанда фазаның басқы ұшы да түйісу сақинасымен жалғасады. Согдықтан мұндай қозғалтқышты фазалы роторлы асинхронды қозғалтқыш деп атайды.