"Алғашқы әскери дайындық" пәнінен олимпиада

Лекция 6

1 Асинхронды қозғалтқыштар

1.1. Асинхронды қозғалтқыштардың арналымы.

1.2. Үшфазалы асинхронды электрқозғалтқыштың құрлысы.

1.2.1. Асинхронды қозғалтқыштың статоры.

1.2.2. Асинхронды қозғалтқыштардың роторлары қалыпталып жасалған тісті дөңгелек қаңылтырдан құрастырылады.

1.2.3. Үшфазалы асинхронды электрқозғалтқыштар.

1 Асинхронды қозғалтқыштар

Асинхронды машинелер айнымалы ток машинелеріне жатады және олардың жалпы өндірістік орындалуы асинхронды қозғалтқыш түрінде жасалады. Асинхронды машинелер электротехникалық құрылысы бойынша энергияны түрлендіргіш болып табылады, асинхронды генератор ретінде қосымша конструкциялық және сұлбалық өзгеріс кіргізбей жұмыс істей алмайды. Асинхронды қозғалтқышты ойлап тапқан орыс инженері М.О. Доливо-Добровельский болып саналады. (№ 51083 1889 жыл герман потенті).

1.1. Асинхронды қозғалтқыштардың арналымы. Асинхронды қозғалтқыштар құрлысының қарапайымдылығы мен жұмысының сенімділігі арқасында адамзат тіршілігінде, иінді біліктерді айналдыруға механикалық энергияны керекететін қызметтердің бәрінде кеңінен пайдаланылып келеді.

2.1-сурет. Қысқа тұйықталған роторлы асинхронды қозғалтқыш: а – орамасы бар статор; в – орамасы бар ротор; с – айгөлек қалқаны; d - желдеткіш

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

1.2. Үшфазалы асинхронды электрқозғалтқыштың құрлысы.

Үшфазалы асинхронды электрқозғалтқыштың негізгі құрлыс бөлшектеріне статор,ойықтарға орналасқан үшфазалы екі орама және 2.1-суретте көрсетілген басқа да қосалқы элементтер. Жақсы суыну үшін оның (кіндігіне) білігіне желдеткіш орнатылып, қаңқасы көп қырлы етіп құйылған. Құрастыру, орнату, ажырату кездерінде алып-салуға қолайлы болу үшін қорабының жоғарғы жағынан ілгекті болт болады.

1.2.1. Асинхронды қозғалтқыштың статоры. Асинхронды қозғалтқыштың статоры арнайы электротехникалық 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.

Статорды құйып жасамайды, қалыңдығы 0,35 мм тісті қаңылтырдан жинайды, мақсаты ол арқылы Фуко құйынды тоғының өтуіне кедергіні көбейту. Қаңылтырдың арасында электрлік түйіспе болдырмау үшін қаңылтырларды электр оқшауландырғыш лакпен бояйды. Осының барлығын бірге алғанда, статор болатында құйынды тоқтармен гистерезистен болатын электрлік және магниттік шығындарды азайтуға әкеледі,қортындысында оның қызуын азайтады. Құйынды тоқтармен гистерезистен болатын электірлік 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ке дейін және одан жоғары болады. Іштен жанатын қозғалтқыштардың бірде-бірінде мұндай көрсеткіш жоқ.

Статор асинхронды қозғалтқышты қаңқасына мықтап тығыздалады. Қаңқа шойыннан немесе салмағы жеңіл арнайы қортпалардан құйылады және жұмыс жағдайына арналған ірге тасқа немесе арнайы тірекке бекітіледі. Статордың тісті қаңылтырлардан құрастырған кезде оның ішкі бетінде белгілі пішінді ойық пайда болады.

Асинхронды қозғалтқыштардың статорындағы ойықтары негізінде тік бұрышты болады. Ойықтардың ашықтығына қарай олар жартылай жабық (2.2-сурет) қуаттылығы 100 кВттан төмен мәшинелер үшін, жартылай ашық (2.2.в-сурет) қуаттылығы 100 кВт-тан жоғары машинелер үшін және ашық (2.2.а-сурет) қуаттылығы өте жоғары машинелер үшін.

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

(2.1)

мұндағы m₁- статор орамасының фазалар саны; 2р –статор орамасының полюстарының саны.

Үшфазалы қозғалтқыштар статорының ойықтарының саны жұп және алтыға еселенетін болуы тиіс, оны 2.1.анық көруге болады:

Z= q•mł2 p = 6łk (2.2)

мұндағы к = q Һ p = 1,2,3 және т.б.

1.2.2. Асинхронды қозғалтқыштардың роторлары қалыпталып жасалған тісті дөңгелек қаңылтырдан құрастырылады. Қаңылтырлар гистерезис құбылысынан болатын магниттік және электрлік шығындарды азайту үшін арнайы электротехникалық болаттардан жасалып, құйынды тоқтың өтуіне кедергіні арттыру үшін лакпен оқшауландырылады, ол туралы 1-бөлімде "Трансформаторлар" қарастырылған ротордың қаңылтырлары цилиндр түрінде пресстеледі, оның қажет пішінде ұзына бойында ойығы болады. Роторды білікке мықтап отырғызып шпонкамен бекітіледі, ол жүктеме кезінде айналып кетпеу үшін сақтандырады. 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 (2.3-сурет). Қозғалтқыштың жұмыс кезіндегі шуын азайту және оның іске қосу сипаттамасын жақсарту мақсатында ойықты тайқылығын да (қиғаштығын) пайдаланады.

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

(2.3)

мұндағы к- кезкелген оң сан; р- статор ормасының жұп полюстері саны. Ойықтары қиғаш болса статор мен ротордың ойықтары санының қатынастарын таңдау кеңейеді.

1.2.3. Үшфазалы асинхронды электрқозғалтқыштар. Үшфазалы асинхронды электрқозғалтқыштарда статор мен ротор орамаларының бірнеше түрі, олардың ішінде тұзақты (2.4а -сурет), толқынды (2.4б - сурет) және қысқа тұйықталған (тек қысқа тұйықталған роторлар үшін) орамалар қолданылады.

Қуаттылығы кіші машинелер үшін тұзақты орамаларының бір түрі ретінде, тіркеспелі орамаларда қолданылады. Асинхронды машиненің қуаттылығына кернеуінің мөлшері мен ойықтарының пішініне қарай орамаларының түрін таңдап алады. Бір қабатты тізбекті орамалар қуаттылығы 7кВтқа дейінгі асинхронды қозғалтқыштарда қолданылады. Қуаттылығы жоғары болса, екі қабатты тұзақты орамалар қолданылады. Толқынды орамалар негізінде, фазалық роторлы асинхронды қозғалтқыштардың роторларында қолданылады.

Орамалардың сипатталуы:

• ойықтарының санымен (m);

• жұп полюстарының санымен (р);

• паралель жұп тармақтар саны мен (у);

• фазаның қатарлас тармақтарындағы біріне бірі

тізбектей жалғанған орамдарының санымен (w);

• ораманың еселеушімен К₀;

К₀ = К_у К_р К_с (2.4)

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

Ораманың негізгі элементтері: орам, секция және шарғы. Орам (2.5. сурет) – ойықтарда полюстік бөлінуіне бірдей немесе одан кем қашықтықта (r) біріне-бірі жалғастырылған, орналасқан екі өткізгіштің жиынтығы.

мұндағы D –жонылған статордың ішкі диаметрі; 2р–орама полюстарының саны. Плюсті бөлінуді ойық саны Z_nc арқылы көретуге болады:

(2.6)

Орамасының орамы құрастырылуы жағынан "ажыратылмайтын" бір өткізгіштен арнайы тұрақты пішіндегі қалыпқа оралған (ораманы дайындаудың шарғылық тәсілі) немесе "ажыратылатын" екі өткізгіштен жасалып ойыққа салғаннан кейін біріне-бірін тізбектей қосқан (ораманы өзек арқылы даярлау тәсілі) болады. Орамдарды шарғы әдісімен даярлау тек қана қимасы жіңішке сымдарды пайдаланып және қуаты кіші электрқозғалтқыштардың орамалары ретінде қолданылады. Ажыратылмайтын орамалардың орамаларын орауға арнайы орауыш машиналарды пайдаланады. Секциялық әдісімен даярланған орамалардың қуаттылығы шектелмейді. Бөлім бір-біріне тізбектей жалғастырылған бір немесе бірнеше орамдар (2.6-сурет). Шарғы–ортақ оқшаулағышпен біріктірілген бір немесе бірнеше секциялау (2.6…2.8-суреттер). Мұның бәлендей айырмашылығы жоқ. Ораманың бөлімдері өзінің қадамымен сипатталады (у) деп белгіленеді.

Ораманың шарғының қадамы жақтарының арасындағы қашықтық. Ол толық, егер у=r немесе қысқарған, егер у< r болса (2.5-сурет). Ораманың орамдары статордың ойықтарының барлық бетіне бірдей тегіс төселеді (2.9-сурет) мұндайда өткізгіштер бір ойықта бір немесе бірнеше қабат болып түсуі мүмкін, осы белгілері бойынша орамалар бір қабатты және көп қабатты болып бөлінеді (әдетте екі қабатты) олар бір немесе бірнеше қатар орналасуы мүмкін. 2.10-суретте сататор ойығына екі қабат орналасқаны көрсетілген.

Орналасу сұлбасының нұсқаларын таңдағанда маңдайшасын қасбетін және шарғы аралық жалғастыруда өткізгіш аз кететін шарғыны машинемен оралған ораманы ойықтарға орналастыру ыңғайлы және зақымданғанның шарғыны ауыстыру жеңіл болатындай етіп, орналастырғанда оның бір жағы ойықтың жоғарғы қабатына, ал екіншісі басқа ойықтың төменгі қабатында орналастырылады (2.10)-сурет. Екі қабатты ораманың артықшылығы оның шарғысын электр машинесінен тыс жерде даярлау, оларды жақсылап оқшаулау және ойыққа даяр күйінде орналастыру мүмкіндігінің болуы. Бірақта мұндай орналастыру тек қана ойықтар ашық түрінде болғанда болады. Жартылай жабық және жартылай ашық ойықтарға бөлімнің өткізгіштерін саңлау арқылы бір-бірлеп жатқызады. Екі қабатты орамадан тағы бір артықшылығы қадамын қысқарту арқылы мыстың шығынын қысқарту мүмкіндігі. 2.10-суретте қадам қысқарған екі қабатты статор орамасын орналасуы туралы мысал келтірген.

Кернеуі 500 Вольтқа дейінгі қуаттылығы 60 кВттан аспайды асинхронды қозғалтқыштарды жартылай жабық ойықтар және секциялары жұмсақ ойыққа жататын бөлімдері оқшауланған орама қолданылады. Мұндай орамалар тығындау тәсілімен төселеді. 250 кВтқа дейінгі қозғалтқыштарға екі қабатты қатқыл катушкалы орамалар қолданылады, оларда жартылай жабық ойықтарға салады. Қуаттылығы жоғары кернеуді 500 ден 6000 Вольтқа 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 қарыптарымен таңбаланған үштары сәйкес қысқыш қалыптарына шығарылады да Y немесе ∆ етіп, 2.11 –суреттегідей бекітіледі. Роторлардың қысқа тұйықталған орамаларда ротор ойықтарына балқыған алюминний құйып бекітіледі. Сонымен қатар түп жағында қысқа тұйықталған сақина мен желдеткіш қалақтар пайда болады, олар қосымша суытуды қамтамасыз етеді. (2.12-сурет).

Фазалық роторлардың орамалары, статордың орамаларымен бірдей. Фазалық роторлы асинхронды қозғалтқыштың роторлық орамасы фазасының басжақ ұшы біліктің қуыс ұшы арқылы шығарылады және электроқшауландырылған төлкеге мықтап отырғызылған үш түйіспе сақинасына жалғанады. Щетка ұстағыштар менсеріппелер реттегіш резисторларды жалғап тұруға арналған графит щеткаларды сақиналарға қысып тұрады. Ротор орамалары оларды Y сұлбасы бойынша қосқанда бейтараппен бірігеді де ұштары шығарылмайды. Орамаларды ∆ сұлбасы бойынша қосқанда фазаның басқы ұшы да түйісу сақинасымен жалғасады. Сондықтан мұндай қозғалтқышты фазалы роторлы асинхронды қозғатқыш деп атайды. (2.13-сурет).

Бақылау сұрақтары:

1. Асинхронды қозғалтқыштар қандай (тұрақты немесе айнымалы) электр машиналарына жатады?

2. Асинхронды қозғалтқыштарды пайдалану аймағы.

3. Қысқа тұйықталған және фазалы роторы асинхронды қозғалтқыштардың құрылыстық ұқсастығы мен айырмашылықтары.

4. Қысқа тұйықталған және фазалы роторлы асинхронды қозғалтқыштардың негізгі конструкциялық бөліктері.

5. Асинхронды қозғалтқыштардың роторлары неге конструкциялық болаттардан емес электртехникалық болаттардан жасайды?

6. Асинхронды қозғалтқыштардың статорын электротехникалық болаттан құйып жасамай, неге өзара өқшауланған жұқа қаңылтырлардан жинайды.

7. Асинхронды қозғалтқыш статоры қаңылтырының қалыңдығы немен шектеледі?

8. Асинхронды қозғалтқыш статоры ойықтарының саны қанша болуы керек және неге?

9. Асинхронды қозғалтқыш статоры мен роторы құрылысының ұқсастығы мен айырмашылығы.

10. Асинхронды қозғалтқыш роторы ойықтарының саны, статор ойықтарының санына неге сәйкес болуы тиіс?

11. Асинхронды қозғалтқыш орамаларының типтері.

12. Роторы қысқа тұйықталған асинхронды қозғалтқыш роторы орамаларының ерекшеліктері.

13. Асинхронды қозғалтқыш орамалық коэффицентінің физикалық мәні

14. Асинхронды қозғалтқыш орамаларының орамы, бөлігі және шарғысы деген не?

15. Асинхронды қозғалтқыш орамасының қадамы деген не және оның түрлері!

16. Фазалы роторлы асинхронды қозғалтқыш неге түйіспелі сақиналы қозалтқышы деп аталады?