А втоматика элементтері мен құрылғылары

4. Айнымалы ток машиналарының теориясы

4.1. Айнымалы ток машиналарының негізгі түрлері

Айнымалы ток электрмашиналары көпфазалы болып табылады, ал іс жүзінде көбінесе үшфазылы машиналар кеңінен қолданылады (m = 3). Фазалар саны басқа машиналар (m = 6 және m = 2) арнай жағдайларда ғана қолданылады. Айнымалы ток машиналарының жұмысы айналмалы магнит өрісі принципіне негізделген, сондықтан олрадың теориясы барлығына бірдей. Бұл тарауда негізінен үшфазалы айнымалы ток машиналары қарастырылған, олар асинхронды және синхронды болып екіге бөлінеді. Барлық айнымалы ток машиналары синусойдалы айнымалы ток кернеуі арқылы жүзеге асады. Айнымалы ток электр машиналары негізгі екі бөліктен: қозғалмайтын және қозғалатын бөліктерден құралады. Электрмашинасының қозғалмайтын бөлігі статор деп ал қозғалмалы бөлігі ротор деп аталады. Сатор мен ротор арасында аз ғана бос ауа қуысы болады, оның көлденең қимасы машинаның қуатына байланысты.

Айнымалы ток синхронды машиналары көбінесе генератор ретінде қолданысқа ие. Жекелеген жағдайларда оларды қозғалтқыш ретінде де қолданады.

Айнымалы ток асинхронды машиналары көбінесе қозғалтқыш ретінде пайдаланылады және өндірісте қолданылатын қозғалтқыштардың басым бөлігін асинхронды қозғалтқыштар.

Айнымалы ок машиналарының теориясы мен жұмыс жасау принципі статорды үшфазалы айнымалы токпен қоректендіргенде пайда болатын айналмалы магнит өрісінің пайда болуына негізделген. Синхронды машиналарда ротордың айналу жиілігі статордың магнит өрісінің айналу жиілігімен бірдей, сондықтан бұл машиналарды синхронды деп атайды.

Асинхронды машиналарда ротордың айналу жиілігі статордың магнит өрісінің айналу жиілігіне тең емес, яғни ротор статордың магнит өрісімен синхронды емес айналады, сондықтан оларды асинхронды деп атайды.

Коллекторлы айнымалы ток машиналарының да роторы статордың магнит өрісімен асинхронды айналады. Бірақ оларда коллектордың болуына және сол себепті олардың ерекшеліктеріне байланысты олар айнымалы ток машиналарының жеке тобы ретінде қарастырылады. Коллектрлы айнымалы ток машиналарының басым бөлігі қозғалтқыш ретінде пайдаланылады.

Көпфазылы айнымалы ток машиналары теориясының жалпы сұрақтарын статордың айналмалы магнит өрісінің пайда болу принципі және айнымалы ток машиналарының негізгі түрлерінің жұмыс жасау принципі негізінде қарастырған дұрыс.

4.2. Айналмалы магнит өрісінің пайда болу принципі

Статордың үшфазалы орамын қарапайым орам ретінде, яғни әр фазасы бір тармақтан немесе екі өткізгіштен құралған деп қарастыруға болады (сурет 4.1, фаза 1 – орам (өткізгіштер) А және х, фаза 2 – ­ орам (өткізгіштер) В және y, фаза 3 – орам (өткізгіштер) С және z).

Статордың әрбір фазалық орамы бір-бірінен полюстік бөлікке тең арақашықтықта орналасқан

, (4.1)

мұндағы D_a – статордың ішкі диаметрі, p – машинаның полюстер жұбының саны.

4.1. Сурет. Екі полюсті айнымалы ток машинасының магнит өрісінің кескіні

О рамдардың басы А, В, С болып белгіленген және олар бір-бірінен 120⁰ электрлік градусқа ығысқан. Фазалық орамдардың соңы х, y және z болып белгіленген және оларда бір-бірінен 120⁰ градусқа ығысқан.

4.1 суретте екі полюсті асинхронды машинаның көлденең қимасы және үш уақыт кезеңдеріндегі статордың магнит өрісінің кескіні көрсетілген (2р = 2).

4.2 суретте t₁, t₂, t₃ уақыттарындағы фазалық орамдардағы токтардың бағыттары көрсетілген.

Егер А, В, С фазалардың басында токтар суретте көрсетілгендей жазықтыққа перпендикуляр болса, онда олар оң болып саналады, 4.1 суретте олар ( ) белгісімен белгіленген, токтра теріс болып сналады, егер олар фазалардың соңында х, y және z ұштарында сол жазықтыққа кері бағытта перпендикуляр болса, олар 4.1 суретте - ( ) нүктесімен белгіленген.

Б елгіленген t = t₁ уақыты үшін ( 4.2 сурет) орамдардағы токтардың бағыты 4.1 а –суретіне сәйкес келеді), яғни А фазаксында оң, ал В, С –фазаларнында теріс бағытқа ие. t = t₂ уақыты үшін ( 4.2 сурет) 4.1 б-суреттегі орамдардағы токтардың бағыты сәйкес келеді), яғни А және В – фазаларында оң, ал С – фазасында теріс. t = t₃ уақыты үшін (4.2 сурет) 4.1 в –суретіндегі токтардың бағыты сәйкес келеді ), яғни В – фазасында оң, А, С – фазаларында теріс.