7.7 Асинхронды және синхронды қозғалтқыштардың әрекет еті принципі

1888 жылы М.О. Доливо-Добровольский жасаған үшфазалық асинхронды қозғалтқыш құрылымы жағынан қарапайым және өндірісті кеңінен тараған айнымалы тоқтың қозғалтқышы болып табылады.

Оның роторі болат табақшалардан жиналған және оның үстіне бойымен орналастырылған орамасы бар болат цилиндр түрінде жасалынады. Статор орамасы түзген айналмалы магнит өрісі ротордің тұйық орамасына тоқ жібереді. Осы тоқтың айналмалы өрісімен өзара механикалық қатынасы роторді өріс айналымымен бірдей бағыттағы қозғалысқа әкеледі.

Ротор асинхронды қозғалысқа түседі яғни оның айналу жиілігі (n, айн/мин) магнит өрісі айналу жиілігінен ( , айн/мин) кемдеу.

Өріс пен ротор айналу жиілігінің өрістің жылдамдығына қатысты айырмашылығы сырғу деп аталады

.

Сырғудың нөлге тең болуы мүмкін емес, себебі өріс пен ротор айналу жиілігі бірдей болғанда, ротарда тоқтың жүруі тиылушы еді және кезегінше айналу сәті де болмаушы еді. Асинхронды қозғалтқыш жұмыс режимі кезінде динамикалық тепе-теңдікте болады, осы кезде сырғудың арқасында түзілетін айналу сәті жүктеменің тежегіш сәтін оның білігінде теңестіреді. Механикалық жүктемені ұлғайтқан сайын , тежелу сәті айналмалыдан көбейе түседі де сырғу ұлғаяды. Осының нәтижесінде ротордің орамасында индукцияланған ЭҚК мен тоқ көбейеді де, айналу сәтін динамикалық тепе-теңдіктің жаңа күйіне дейін ұлғаюына әкеледі (көлемді сырғу кезінде). Бірақ айналу сәті сырғу артқан сайын онымен бірге белгілі бір шекке дейін өсуі мүмкін, оны сындық сырғу кезщіндегі сындық мән деп атаймыз, кейін ол төмендейді, ал қозғалтқыш тежеледі.

Нормалы жүктеме кезінде асинхронды қозғалтқыштың сырғуы орташа алғанда 2-4% құрайды.

7.2 суретінде бейнеленген үшфазалық генератор электр машиналарының өзге түрлері сияқты қайтымдылық әрекетке ие: ол синхронды қозғалтқыш сияқты жұмыс істей алады. Сондықтан құрылымы жағынан синхронды қозғалтқыштың генератордан айырмашылығы шамалы.

Егер статор орамасын үшфазалық тоқтың қореккөзіне (торабына), ал ротор орамасын (қоздырғыш орамасын) тұрақты тоқ қореккөзіне қоссақ, статордің айнымалы магнит өрісі білікте кезеңдік түрде әртүрлі белгілердің сәттерін түзеді. Сондықтан ротор айнала алмайды, жай ғана вибрацияланады. Қозғалтқышты іске қосу үшін (қоздырғыш ораманың ажыратылған кезінде) алдымен роторді синхрондының айналу жиілігіне жақын айналымға түсіру керек. Егер осыдан кейін қоздыру орамасын қосатын болсақ, онда қозғалтқыш «синхронизмге тартылады». Ротор статор өрісімен бірге синхронды айналысқа түседі. Синхронды қозғалтқышты іске қосу үшін жұмысты асинхронды қозғалтқыштардағыдай істейтін ротордің арнайы қосқыш орамасы пайдаланылуы мүмкін.

Ротордің қатаң синхронды айналымы кезінде ротор мен статор өрісінің өстері арасында жүктемеге біліктегі кедергі сәтіне тәуелді болатын бұрыштық жылжу орын алады. Жүктемені ұлғайтқан сайын бұл бұрыш та ұлғаяды, оның арқасында айналу сәті де көбейе түседі. Максималды айналу сәті қозғалтқыштың ЭҚК-сі мен торап кернеуі арасы 90° бұрыш кезінде пайда болады, кейін жүктемені одан әрі ұлғайту қозғалтқыштың тоқтауына және оның синхронизмнен «шеттеуіне» әкеледі. Ротордің қоздыру тізбегіндегі тұрақты тоқты өзгертіп отыру арқылы, қозғалтқыш кең ауқымды реттеп отыруға болады. Қозғалтқышты «толық қоздырмайтын» кезде φ бұрышы оң мәнді яғни тоқ кернеуден кейіндеу болады, ал «аса қоздырылғанда» φ бұрышы теріс болады, онда тоқ кернеуден ілгерірек болады. Синхронды қозғалтқыштың бұл қасиеті өте бағалы және электр құрылғыларының cosφ ұлғайту үшін өндірісте кеңінен қолдапнылады. Синхронды қозғалтқыш әдетте және (ілгерілеуіш) кезінде жұмыстың номиналды режимі үшін орындалады. Асинхронды және синхронды қозғалтқыштардың құрылымы, электр үрдістері және жұмыс тәртібі электр машиналар курсінде тереңірек қарастылылады.