KURZUS: Elektrotechnika

MODUL: Aszinkron gépek

33. lecke: Aszinkron gépek I.

|  | Tanulási célok
| A lecke áttanulmányozása után Ön képes lesz:
| Saját szavaival megfogalmazni a háromfázisú aszinkron gépek működését, alkalmazásának előnyeit és hátrányait. Saját szavaival megfogalmazni a forgó mágnestér kialakulásának feltételét. Saját szavaival megfogalmazni a szlip (csúszás) fogalmát.
| Tevékenységek
| Olvassa el figyelmesen a háromfázisú aszinkron gépek felépítésével és működésével foglalkozó részt! Tanulmányozza alaposan az aszinkron gépek felépítését, a forgó mágneses tér kialakulásának feltételét, a működés módját! Ismerje meg a szlip (csúszás) fogalmát!
| Tananyag
| Az aszinkron vagy más néven indukciós gép a legáltalánosabban használt, legegyszerűbb szerkezetű villamos forgógép. Legfontosabb jellemzői:
| Legegyszerűbb szerkezetű forgógép Egy- és háromfázisú változat is létezik, 1 kW felett általában mindig háromfázisú Legelterjedtebb, üzembiztos gép motorként és generátorként is használható hátránya: folyamatos fordulatszám változtatás csak külön költséges berendezéssel biztosítható
| Szerkezeti felépítés
| Állórész:
| lemezelt (örvényáramok csökkentése miatt) háromfázisú tekercs, térben 120°-os eltolással
| Forgórész:
| lemezelt hengeres tekercselt (csúszógyűrűs) vagy rövidrezárt (kalickás)
| Működés (motor)
| Az aszinkron gépeket leggyakrabban motorként, valamilyen munkagép hajtására használják. Tekintsük át elsőként a háromfázisú változat működését. Az állórészen elhelyezett háromfázisú tekercselésre rákapcsolva a szinuszos háromfázisú feszültséget, az állórészben forgó mágneses tér alakul ki. A forgó mágnesmező az állórészt tápláló hálózat f1 frekvenciája és a gép p póluspár számával meghatározott szinkron fordulatszámmal forog:
| n 0 = f 1 p [ 1 s ]
| A forgó mágneses tér hatására a forgórészben feszültség indukálódik, melynek hatására a villamosan rövidrezárt forgórészben áram indul meg. Az áram és a mágnestér kölcsönhatása nyomatékot létesít, amely a forgórészt a mezővel egyező irányban forgásba hozza. Minél jobban közeledik a fordulatszám a szinkron fordulathoz, annál kisebb a forgórészben indukálódó feszültség, mert a forgó mágnesmező és a forgórész közötti relatív sebesség annál jobban csökken. Ha a forgórész elérte a szinkron fordulatszámot, a mezőhöz képest relatív nyugalomba kerül, a tekercseiben nem indukálódik feszültség, nem jön létre áram és így nyomaték sem keletkezik. A gép csak a szinkrontól különböző fordulatszám mellett tud nyomatékot kifejteni. Ezért nevezik nem szinkron, azaz aszinkron motornak. Terhelés hatására megnövekszik a forgórész árama, ami 3-6%-os fordulatszám csökkenést okoz. Az alábbi ábrák mutatják a gép forgórészének szerkezetét és a villamos kapcsolást.
| Kalickás motor
| A kalickás forgórészeken nincs tekercselés és csúszógyűrű. A "tekercselés" a hornyokban elhelyezett rudakból áll (hornyokként egy rúd), amelyeket a forgórész homlokoldalán egy-egy rövidrezáró gyűrű kalickává egyesít. A kalicka olyan többfázisú tekercsnek tekinthető, amelynek annyi fázisa van, ahány horony van a forgórészén. A kalickás forgórész elvben tetszőleges pólusszámra használható.
| Indítási tulajdonságai: mivel indító ellenállásra nincs mód, ezért kedvezőtlenebbek, mint a csúszógyűrűs forgórészűeké.
| Forgó mágneses tér
| Az alábbi ábrák szemléltetik a forgó mágneses tér kialakulását:
| t2 = t1 + 60° t3 = t2 + 60°
| Szlip (csúszás)
| Ha az aszinkron gép tengelyét mechanikai nyomatékkal megterheljük, fordulatszáma beáll arra az értékre, amelynél a szekunder indukált feszültség által létrehozott áram nyomatéka egyensúlyt tart a terhelő nyomatékkal. Az aszinkron gép forgórésze motoros üzemállapotban a szinkron fordulatszámnál mindig kisebb fordulatszámmal forog. A forgórésznek a forgómezőhöz képesti relatív lemaradását, csúszását szlipnek nevezzük és "s"-sel jelöljük. Ha a fluxus szinkron fordulatszámát n0-lal, a tengely fordulatszámát n-nel jelöljük, a motor szlipje:
| s= n 0 −n n 0 =1− n n 0 (3...6%) átlagos szlip érték,
| a fordulatszám a szlip ismeretében meghatározható:
| n=(1−s)⋅ n 0

|  | Önellenőrző feladatok
| Töltse ki az alábbi feladatlapot!
| 1. Adja meg, hogy melyik válasz a helyes!
| Az aszinkron gép állórészét lemezelik az örvényáramok csökkentése miatt.
| Az aszinkron gép állórészét öntvényből készítik az örvényáramok csökkentése miatt.
| 2. Adja meg, hogy melyik válasz a helytelen!
| Az aszinkron gép állórésze lehet tekercselt (csúszógyűrűs) vagy rövidrezárt (kalickás).
| Az aszinkron gép forgórésze lehet tekercselt (csúszógyűrűs) vagy rövidrezárt (kalickás).
| 3. Adja meg, hogy melyik válasz a helyes!
| A forgó mágnesmező fordulatszámát az állórészt tápláló hálózat frekvenciája és a gép póluspár száma határozza meg.
| A forgó mágnesmező fordulatszámát az állórészt tápláló hálózat feszültsége és frekvenciája határozza meg.
| A forgó mágnesmező fordulatszámát az állórészt tápláló hálózat feszültsége és a gép póluspár száma határozza meg.
| 4. Adja meg, hogy melyik válasz a helyes!
| A háromfázisú aszinkron motorok forgásirányát nem lehet megváltoztatni.
| A háromfázisú aszinkron motorok forgásirányát bármelyik 2 fázis felcserélésével meg lehet megváltoztatni.
| 5. Egészítse ki a következő mondatot! Az aszinkron gép forgórésze motoros üzemállapotban a szinkron fordulatszámnál mindig fordulatszámmal forog.
| 6. Mit jelent az n0 a szlip összefüggésében?
| szinkron fordulatszámot
| forgórész fordulatszámát
| 7. Melyik válasz a helyes az alábbi adatok esetén? f = 50Hz; p=2; n=1440 f/perc
| s=3
| s=4
| s=4,5