Гурван фазын асинхрон хөдөлгүүрийн ажиллах зарчим
Гурван фазын асинхрон хөдөлгүүр нь үйлдвэр, дэд станц, ус татуургын насос, агааржуулалт зэрэг олон салбарт хамгийн өргөн хэрэглэгддэг цахилгаан хөдөлгүүр юм. Түүний давуу тал нь бүтэц энгийн, засвар үйлчилгээ бага шаарддаг, найдвартай ажилладагт оршино. Энэ хөдөлгүүр нь цахилгаан эрчим хүчийг механик эргэлтийн энерги болгон хувиргах ба ажиллах зарчим нь статорт үүсэх эргэлдэх соронзон орон дээр суурилдаг. Доор энэ зарчмыг алхам алхмаар задлан тайлбарлая.
Статор ба роторын бүтэц
Асинхрон хөдөлгүүр үндсэн хоёр хэсгээс бүрдэнэ: хөдөлгөөнгүй статор ба эргэдэг ротор. Статор нь ган хавтангаар давхарлан хийсэн цөм бөгөөд түүний ховилд гурван фазын ороомог байрлана. Ороомгуудыг орон зайд 120 градусын зөрүүтэй байрлуулж, гурван фазын хүчдэлээр тэжээдэг.
- Богино залгасан (белка) ротор — хөнгөн цагаан буюу зэс саваа болон богтлох цагиргаас бүрдэх бат бөх, хямд хийц. Хэрэглээний 90 гаруй хувийг эзэлдэг.
- Ороомогтой (фазтай) ротор — гулгуур цагиргаар дамжуулан гадны эсэргүүцэл залгаж, тэжээх гүйдэл болон моментыг зохицуулах боломжтой.
Эргэлдэх соронзон орон
Гурван фазын симметр ороомгийг гурван фазын гүйдлээр тэжээхэд статорт орон зайд тогтмол хурдтай эргэлдэх соронзон орон үүснэ. Энэ орны эргэлтийн хурдыг синхрон хурд гэж нэрлэх ба тэжээлийн давтамж болон туйлын хосын тооноос хамаарна:
n1 = 60 × f / p
Энд n1 — синхрон эргэлт (эрг/мин), f — тэжээлийн давтамж (Монголд 50 Гц), p — туйлын хосын тоо. Жишээ нь 50 Гц-д хоёр туйлтай (p = 1) хөдөлгүүрийн синхрон хурд 3000 эрг/мин, дөрвөн туйлтай бол 1500 эрг/мин болно. Эргэлдэх соронзон орон нь роторын дамжуулагчийг огтолж дайрснаар тэдгээрт цахилгаан хөдөлгөгч хүч буюу эргүүлэн индукцлэх хүчдэл төрүүлдэг.
Гулсалт ба роторын гүйдэл
Роторын дамжуулагч богино залгагдсан тул индукцлэгдсэн хүчдэл нь тэдгээрт гүйдэл үүсгэнэ. Энэ гүйдэл соронзон оронтой харилцан үйлчилж, роторыг соронзон орны эргэлтийн дагуу татан хөдөлгөх момент төрүүлдэг. Гэвч ротор синхрон хурдад хэзээ ч хүрдэггүй — эс бөгөөс дамжуулагчийг огтлох урсгал алга болж, гүйдэл ба момент тэглэх болно. Ротор соронзон орноос үргэлж бага зэрэг хоцордог бөгөөд энэ хоцролтыг гулсалт гэнэ:
s = (n1 − n2) / n1
Энд n2 — роторын бодит эргэлт. Нэрлэсэн ачаалалд гулсалт ердийн үед 2–6 хувь байдаг. Яг энэ учраас хөдөлгүүрийг «асинхрон» буюу зөрүүтэй эргэлттэй гэж нэрлэдэг.
- Сул явалтад (ачаалалгүй) гулсалт бараг тэг рүү дөхнө.
- Ачаалал нэмэгдэх тусам гулсалт өсч, роторын гүйдэл болон момент нэмэгддэг.
- Хөдөлгүүр асах агшинд гулсалт нэгтэй тэнцүү (s = 1) байх ба энэ үед богино залгааны гүйдэл-тэй ойролцоо асалтын гүйдэл урсдаг.
Момент-эргэлтийн характеристик
Асинхрон хөдөлгүүрийн эргүүлэх момент нь эргэлтээс хамаарах онцлог муруйтай. Асалтын момент, дээд буюу критик момент, нэрлэсэн ажлын цэг гэсэн үндсэн бүсээс бүрдэнэ.
- Асалтын момент — суурин байдлаас хөдлөх агшны момент; ачааллыг хөдөлгөж чадах эсэхийг тодорхойлно.
- Критик (дээд) момент — хөдөлгүүрийн даах чадлын дээд хязгаар; үүнээс их ачаалал өгвөл хөдөлгүүр зогсоно.
- Нэрлэсэн ажлын цэг — критик моментоос доогуур, тогтвортой бүсэд оршдог ажлын горим.
Ажлын бүсэд ачаалал нэмэгдэхэд гулсалт өсч, момент шугаман ойролцоо нэмэгддэг тул хөдөлгүүр өөрөө тэнцвэрждэг. Энэ өөрийгөө зохицуулах чанар нь асинхрон хөдөлгүүрийг маш тогтвортой болгодог.
Хэрэглээ ба давуу тал
Богино залгасан роторт асинхрон хөдөлгүүр нь Монголын үйлдвэр, уул уурхай, дулааны цахилгаан станцын туслах тоног төхөөрөмжид өргөн ашиглагддаг. 0.4 кВ хүчдэлд жижиг насос, вентилятор, конвейер хөтөлдөг бол том хөдөлгүүрийг 6 буюу 10 кВ-оор шууд тэжээх нь бий.
- Бүтэц энгийн, механик хэсэг цөөн тул засвар бага шаардана.
- Хүйтэн, тоостой, чийглэг орчинд найдвартай ажилладаг.
- Давтамжийн хувиргагчтай хослуулан эргэлтийг өргөн хязгаарт зохицуулах боломжтой.
Дүгнэлт
Гурван фазын асинхрон хөдөлгүүр нь статорт үүсэх эргэлдэх соронзон орон роторт гүйдэл индукцлэн момент төрүүлэх зарчмаар ажилладаг. Роторын гулсалт нь моментын үүсэлтийн үндэс болох ба ачааллаас хамаарч өөрөө зохицуулагддаг тул хөдөлгүүр тогтвортой, найдвартай ажилладаг. Энгийн бүтэц, өндөр найдвартай байдал, хямд өртөг зэрэг нь энэхүү хөдөлгүүрийг өнөө үед үйлдвэрлэлийн гол хөдөлгөгч хүч болгож байна. Асалтын горим, реактив чадлын нөхөн засвар, хүйтэн орчны нөхцөлийг зөв тооцох нь Монголын инженерийн практикт онцгой ач холбогдолтой.