Бүгінде адамзат өркениеті мен жоғары технологиялық қоғамды электр қуатынсыз елестету мүмкін емес. Электр құрылғыларының жұмысын қамтамасыз ететін негізгі құрылғылардың бірі қозғалтқыш болып табылады. Бұл машина ең кең таралуды тапты: өнеркәсіптен (желдеткіштер, ұсақтағыштар, компрессорлар) тұрмыстық қажеттіліктерге дейін (кір жуғыш машиналар, бұрғылар және т.б.). Бірақ электр қозғалтқышының жұмыс істеу принципі қандай?
Баратын жер
Электр қозғалтқышының жұмыс істеу принципі және оның негізгі мақсаттары технологиялық процестерді орындауға қажетті механикалық энергияны жұмыс органдарына беру болып табылады. Қозғалтқыштың өзі оны желіден тұтынылатын электр энергиясы есебінен жасайды. Негізінде, электр қозғалтқышының жұмыс принципі электр энергиясын механикалық энергияға айналдыру болып табылады. Оның бір уақыт бірлігінде өндіретін механикалық энергиясының мөлшері қуат деп аталады.
Қарауларқозғалтқыштар
Қоректену желісінің сипаттамаларына байланысты қозғалтқыштың екі негізгі түрін ажыратуға болады: тұрақты және айнымалы ток бойынша. Ең көп таралған тұрақты ток машиналары сериялы, тәуелсіз және аралас қоздырғыштары бар қозғалтқыштар болып табылады. Айнымалы ток қозғалтқыштарының мысалдары синхронды және асинхронды машиналар болып табылады. Көрінетін әртүрлілікке қарамастан, кез келген мақсаттағы электр қозғалтқышының құрылғысы мен жұмыс принципі өткізгіштің токпен және магнит өрісімен немесе тұрақты магниттің (ферромагниттік объектінің) магнит өрісімен әрекеттесуіне негізделген.
Ағымдағы цикл - қозғалтқыштың прототипі
Электр қозғалтқышының жұмыс істеу принципі сияқты мәселедегі негізгі сәт моменттің пайда болуы деп атауға болады. Бұл құбылысты екі өткізгіш пен магниттен тұратын ток күші бар жақтау мысалында қарастыруға болады. Ток өткізгіштерге айналмалы раманың осіне бекітілген контактілі сақиналар арқылы беріледі. Әйгілі сол қол ережесіне сәйкес, күштер жақтауда әрекет етеді, бұл оське қатысты айналу моментін жасайды. Осы жалпы күштің әсерінен ол сағат тіліне қарсы айналады. Бұл айналу моменті магнит индукциясына (В), ток күшіне (I), жақтау ауданына (S) тура пропорционал және өріс сызықтары мен соңғысының осі арасындағы бұрышқа тәуелді екені белгілі. Бірақ оның бағыты өзгеретін моменттің әрекетінен кадр тербеледі. Тұрақты құру үшін не істеуге боладыбағыттары? Мұнда екі опция бар:
- рамадағы электр тогының бағытын және өткізгіштердің магнит полюстеріне қатысты орнын өзгерту;
- өрістің бағытын өзгертіңіз, ал жақтау бір бағытта айналады.
Бірінші опция тұрақты ток қозғалтқыштары үшін пайдаланылады. Ал екіншісі айнымалы ток қозғалтқышының принципі.
Магнитке қатысты ток бағытын өзгерту
Жақтаудың өткізгішіндегі зарядталған бөлшектердің қозғалыс бағытын токпен өзгерту үшін өткізгіштердің орналасуына байланысты осы бағытты орнататын құрылғы қажет. Бұл дизайн контурға ток беру үшін қызмет ететін жылжымалы контактілерді пайдалану арқылы жүзеге асырылады. Бір сақина екеуін ауыстырғанда, жақтау жарты айналымға айналғанда, ток бағыты кері өзгереді, ал момент оны сақтайды. Бір сақина бір-бірінен оқшауланған екі жартыдан жиналғанын ескеру маңызды.
тұрақты ток машинасының дизайны
Жоғарыда келтірілген мысал тұрақты ток қозғалтқышының жұмыс принципі. Шынайы машина, әрине, одан да күрделі дизайнға ие, онда якорь орамасын қалыптастыру үшін ондаған жақтаулар қолданылады. Бұл орамның өткізгіштері цилиндрлік ферромагниттік өзекте арнайы ойықтарға орналастырылған. Орамдардың ұштары коллекторды құрайтын оқшауланған сақиналарға қосылады. Орам, коммутатор және өзек қозғалтқыштың өзінде мойынтіректерде айналатын якорь болып табылады. Қоздыру магнит өрісі корпуста орналасқан тұрақты магниттердің полюстері арқылы жасалады. Орам желіге қосылған, оны якорь тізбегінен тәуелсіз де, тізбектей де қосуға болады. Бірінші жағдайда электр қозғалтқышында тәуелсіз қозу болады, екіншісінде - дәйекті. Сондай-ақ, орамдық қосылымның екі түрі бірден пайдаланылған аралас қоздыру дизайны бар.
Синхронды машина
Синхронды қозғалтқыштың жұмыс принципі айналмалы магнит өрісін жасау болып табылады. Содан кейін осы өріске бағытта тұрақты токпен реттелген өткізгіштерді орналастыру керек. Өнеркәсіпте өте кең тараған синхронды қозғалтқыштың жұмыс істеу принципі жоғарыда келтірілген мысалда ток бар контурмен негізделген. Магнитпен жасалған айналмалы өріс желіге қосылған орамдар жүйесін қолдану арқылы қалыптасады. Әдетте үш фазалы орамдар қолданылады, алайда бір фазалы айнымалы ток қозғалтқышының жұмыс принципі үш фазалыдан ерекшеленбейді, мүмкін фазалардың санынан басқа, бұл дизайн ерекшеліктерін қарастырған кезде маңызды емес. Орамдар шеңбер бойымен біршама ығысумен статор саңылауларына орналастырылған. Бұл қалыптасқан ауа саңылауында айналмалы магнит өрісін жасау үшін жасалады.
Синхронизм
Өте маңызды сәт - электр қозғалтқышының синхронды жұмысыжоғарыдағы құрылыс. Магнит өрісі ротор орамасындағы токпен әрекеттескенде, қозғалтқыштың айналу процесі өзі қалыптасады, ол статорда пайда болған магнит өрісінің айналуына қатысты синхронды болады. Синхронизм кедергіден туындаған максималды моментке жеткенше сақталады. Жүктеме көбейсе, құрылғы синхрондаудан шығуы мүмкін.
Асинхронды қозғалтқыш
Асинхронды электрқозғалтқыштың жұмыс істеу принципі айналмалы магнит өрісінің және роторда – айналатын бөлікте тұйық рамалардың (контурлардың) болуы. Магнит өрісі синхронды қозғалтқыштағы сияқты қалыптасады - айнымалы кернеу желісіне қосылған статордың ойықтарында орналасқан орамалардың көмегімен. Ротор орамдары ондаған тұйық контурлы рамалардан тұрады және әдетте орындалудың екі түрі бар: фазалық және қысқа тұйықталған. Екі нұсқада айнымалы ток қозғалтқышының жұмыс принципі бірдей, тек дизайн өзгереді. Тиін торлы ротор жағдайында (сондай-ақ тиін торы деп аталады) орам саңылауларға балқытылған алюминиймен құйылады. Фазалық ораманы өндіру кезінде әр фазаның ұштары сырғымалы контакт сақиналары арқылы шығарылады, өйткені бұл схемаға қозғалтқыштың айналу жиілігін басқару үшін қажетті қосымша резисторларды қосуға мүмкіндік береді.
Тартқыш машина
Тарту қозғалтқышының жұмыс принципі тұрақты ток қозғалтқышына ұқсас. Жеткізу желісінен ток күшейткіш трансформаторға беріледі. Әрі қарайүш фазалы айнымалы ток арнайы тартқыш қосалқы станцияларға беріледі. Түзеткіш бар. Ол айнымалы токты тұрақты токқа түрлендіреді. Схема бойынша ол оның бір полярлығымен байланыс сымдарына, екіншісі - тікелей рельстерге дейін жүзеге асырылады. Көптеген тартқыш механизмдер белгіленген өнеркәсіптік жиіліктен (50 Гц) басқа жиілікте жұмыс істейтінін есте ұстаған жөн. Сондықтан жиілік түрлендіргіші электр қозғалтқышы үшін пайдаланылады, оның жұмыс принципі жиіліктерді түрлендіру және осы сипаттаманы басқару болып табылады.
Көтерілген пантографта іске қосу реостаттар мен контакторлар орналасқан камераларға кернеу беріледі. Реттегіштердің көмегімен реостаттар арбалардың осьтерінде орналасқан тартқыш қозғалтқыштарға қосылады. Олардан ток шиналар арқылы рельстерге түседі, содан кейін тартқыш қосалқы станцияға оралады, осылайша электр тізбегі аяқталады.
