Асинхронды қозғалтқыштар.

 

 

 

3 Асинхронды қозғалтқыштың  магниттеуші күштері 

 

Асинхронды  қозғалтқыштағы электрлік процесстерді талдауға магнит ағындарының орнына оған пропорциянал болатын орама орамдары санының тоққа көбейтіндісін  пайдалану қолайлырақ. Мұнда ауа саңылауы шеңберінің бойын қуалай қозғалатын маг-ниттеуші күш қисығының шарықтау шегі сол ораманың фаза сим-метриясының сұлбалары әрқашанда дәл келеді, бұл кезде тоқ ам-плитудалық мәніне жетеді. Асинхронды қозғалтқыштың магниттеу-ші күші статоры және ротор орамаларының магниттеуші күштерінен мен құрылады.  Статор орамасы магнит өрісінің магниттендіргіш күші ілгегінде көрсетілгендей, синхронды жылдамдықпен айналады (2.10):                

Асинхронды  қозғалтқыш роторы орамасының магниттендіргіш күші.Орама роторын ойығында орналасқандықтан және жылдамдығымен айналатындықтан, ротор орамасының магниттендіргіш күшінің абсалют жылдамдығына қосылып, статор орамасының магнитгендіргіш күшінің синхронды жылдамдығының мәніне дейін, демек, статор орамасының магниттендіргіш күшінің жылдамдығына дейін ұлғайады. Сонымен ротордың және статор орамасы магнит өрісінің айналу жылдамдықтырының асинхронды болуына қарамастан статор мен ротор орамаларының магнит ағындарының айналу жылдамдықтары синхронды, демек, статор мен ротордың магнит ағындары (магниттендіргіш күштері) синхронды айналады (бірдей жылдамдықпен) және қозғалтқыш жұмысының тәртібіне қарамастан біріне қарағанда екіншісі жылжымайды.   Ротор мен статор орамасының магниттендіргіш күші біріне қарағанда екіншісі жылжымаған қалпында өзара байланысып біріккен магнит ағынын және біріккен магниттендіргіш күшінің түзеді. Статор және ротор орамасының магниттелуші күшінің векторлық қосындысына тең болады:             

Ротор мен статор орамаларының фаза саны бірдей болған                          

Асинхронды  қозғалтқыштың орамаларында индукцияла-натын электрқозғаушы күштері. Асинхронды қозгалтқыштың магнит өрісі статор мен ротор орамаларының магнит өрістерінің бірігіп өзара қарым қатынасынан жасалады. Жоғарыда көрсетілгендей олар бірдей жылдамдықпен айналады және бір-біріне салыстырғанда өзара қозғалмайды. Асинхронды қозғалтқыштың магнит өрісі трансформатордағы сияқты, негізгі және шашырау өрісінен құрылады, жасалған кейбір кемшіліктерді есепке алмасақ бұлар өзара ажыратылған және бір біріне тәуелсіз деп саналады.      

Жиілігі (/} _ 50Гц) өндірістік тоқтың сатор орамасы магнит өрісінің синхронды   айналу  жылдамдығының  мүмкін  болатын  жоғарғы шамасы: =3000 айн/мин. Асинхронды қозғалтқыштың статоры орамасының жұп полюстер саны артқан сайын кәдімгі жағдайда бестен көп болмайды оның синхронды жылдамдығы еселі қатынаста төмендейді, 3000, 1500, 1000, 750, 600 және т.б. айн/мин. Шындығында, магнит өрісінің бір полюстен екіншісіне ауысу уақыты тұрақты болып қалуы тиіс болғандықтан, полюс санының өсуімен олардың арасы жақындайды, демек екі жағдайда да магнит өрісінің бірінен екіншісіне ауысу уақыты бірдей болу үшін жылдамдық та азаюы тиіс. Асинхронды қозғалтқыштар роторының айналу жылдамдығы әдетте синхронды жылдамдық пен сырғанау арқылы (2.9) бойынша өрнектеледі:               

Көпжағдайда айналу жылдамдығы айн/мин емес, рад/с  пен жа-зылады және айналудың бұрыштық жиілігі делінеді. Олар өзара мына теңдік арқылы беріледі:                              

Онда  сызуды, статор мен ротор орамалы  магнит өрісінің бұрыштық айналуы жиіліктері , жэне , арқылы көрсетуге болады:      

                                                          

Асинхронды  қозалтқыштардың техникалық төлқұжаты болады, онда қызу температурасын қалыпты шамадан асырмай, керегін-ше ұзақ жұмыс істеуге болатын қалыпты өлшемдері келтіріледі. Қозғалтқышта жапсырылған қаңылтырда көрсетілген номиналь параметрге: біліктегі механикалық қуат ротор мен статорды жалғаудың мүмкін болған сұлбалары, сызықтық және фазалық кер-неулер мен тоқтар, біліктің айналымы , ПӘК,                және кейбір басқа да қосалқы мэні бар мағлұматтар болады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Асинхронды электр қозғалтқыш статоры орамасында индукцияланатын электр қозғаушы күштері

 

 

     Бізге Э.Т.Н курсынан белгілі, үш фазалы симметриялы электр желісіне қосылған үшфазалы орама магнит өрісі амплитудасының біржарым еселік мәніне тең шамасы өзгермей бірқалыпты айналатын бір фазалы маг-нит ағынын жасайды (2.7). Магнит ағыны  өз айналасында ста-тор орамасы фазасының катушкасына мөлшерінің өзгеруіне косинусойдалы тәуелділікпен енеді және онда синусойдалы түрдегі ЭҚК индукцияланады. Индукцияның шамасы стандартталғандықтан, ал магнит ағынын анықтау үшін магнит кедергісінің мөлшерін есептеп шығару керектігінен сонда ЭҚК  теңдеуін индукция арқылы көрсету тиімді:           

мұндағы Q-статор темірінің ұзындығы мен  ені   шектелген ауа саңылауының қимасы. Статор орамасында трансформатордағы сияқты негізгі магнит ағынымен қоса шашыраңқылық магнит ағыны бар  электр тізбектері теориясына сәйкес кешенді түрде мына түрде көрінеді:                    

мұндағы  статор орамасындағы шашырату индукциялығы, сан мәні темір өзекшесіз, ораманың индуктивтігіне тең; статор орамасы фазасының индуктивті шашырау кедергісі оны ЭТН курсынан белгілі өрнекпен есептеп шығарады:                       

Шашыраудың  индуктивті кедіргісі   асинхронды қозғалтқыштың жұмыс тәртібіне тәуелсіз, тұрақты шама деп саналады.      

 Асинхронды қозғалтқышы роторының орамасында индукцияланатын электр қозғаушы күші. Асинхронды қозғалтқыш роторының орамасында статор орамасындағы сияқты негізгі  мағнит ағылнынан және ротор тоғы мен түзетін шашыраңқы ағыннан индукцияланатын ЭҚК болады. Негізгі магнит ағыны -ке қарағанда ротор орамы кейбір сырғанаумен айналатындықтан, онда негізгі магнит ағынынан индукцияланған ЭҚК тың жиілігі 2 желінің жиілігінен ерекшеленіп қана қоймай сырғанаудың (жүктеменің) өзгеруіне қарай өзгеріп те отырады. Негізгі магнит ағынынан ЭҚКтің әрекеттегі мәнін мына теңдеумен көрсетуге болады:       

мұндағы w-мен k02 орама саны мен ротор орамасының орамалық коэффициенті f2  ротор орамасындағы статор орамасының жиілігіне байланысты ЭКК-тің жиілігі, мына өрнекпен өрнектеледі:       

негізгі магнит ағынының сырғанау функциясына  тәуелділігі былай жазылады:       

ЭҚК, бұл кезде асинхронды қозгалтқыш кернеу трансформаторына ұқсайды.  өрнекте магнит ағыны Ф-ны индукциямен ауыстыру тиімді, себебі оның шамасы стандартгталады, сондықтан ЭҚКтің Е2 сандық мәнін анықтау айтарлықтай жеңілдейді:         

мұндағы Q -ротор темірінің ұзындығымен және енімен  шектел-ген ауа саңылауының қимасы, ротор орамасында шашырау магнит ағынымен индукцияланатын өзіндік ЭҚК статор орамасындағы өзіңдік ЭҚК теңдеуі мен бірдей болады:                                            

мұнда  ротор орамасындағы сырғу шамасына тәуелді шашырау кедергісі; — ротор орамасының шашыранды индукциялануы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 Асинхронды қозғалтқыштың электрлік тепе-теңдігінің теңдеулері

 

 

     Трансформатор мен асинхронды қозғалтқышта болатын электрмагниттік процесстер бірдей, айырмашылығы тек, қозгалтқыштың «екінші орамасы» (ротордың орамасы) айнала-тындығы. Сондықтан статор орамасы мен асинхронды қозғалтқыш роторының электрлік тепе-теңдігі кернеу трансформаторының бірін-ші және екінші орамаларының теңдеуін құрудағы сияқты жазылады.  Асинхронды қозғалтқыш статоры орамасының электр тепе-теңдігінің теңдеуі. Асинхронды қозғалтқыш статорының ора-масына берілген желі кернеуі , шашыранды индуктивтік I, j және ораманың активті кедергісі і,r кернеулерден пайда болған негізгі маг-нит ағыны  мен шашыранды ағын Е1  ЭҚК арқылы тепе-теңдікке келеді, демек:     

Асинхронды  қозғалтқыш ротор орамасының электрлік тепе-теңдік теңдеуі. Асинхронды қозғалтқышиың роторы орамасының электрлік тепе-теңдігі жұмыс жасаған кезде трансформатордың екінші орамасы, егер ол қысқартылған және ай-налатын болса (U=0) теңдеуімен бірдей:      

(2.2) теңдеуінде  =0, себебі ротор орамасы ажыраулы кезінде асинхронды қозғалтқыш айнала алмайды,теңдеуі тәжірибеде қолдануға ыңғайсыз,себебі ондағы ЭҚК пен шашыранды индукгивті кедергі асинхронды қозғалтқыштың  білігіне түсетін жүктеменің өзгертуімен бірге өзгеріп отырады.     

Ротордың  тоғы s байланысы ғана өзгеретін болады:                         

Асинхронды  қозғалтқыштың орынын басаты эквивалентті электр сұлбалары. Асинхронды қозғалтқыштың орнын басатын электрлік тепе-теңдік теңдеуінің теориялық сипаты ғана бар және оның тікелей жұмыс тәртібіне талдау жасауға және жұмыс си-паттамаларын есептеуге пайдалануға қолданыла алмайды:      

Бұл мәселе нақnы асинхронды электроқозғалтқыштың магнит өткізгіші бар және статор мен ротор орамаларының өзара индуктивтігі мен болат магнит өткізгіші бар өзара индукцияланбайтын сызықтық эквивалентті электр тізбегі бар құрылғы электротехникалық тізбек-пен алмастыру арқылы шешіледі. Ол үшін айналатын асинхронды қозғалтқыш әуелі қозғалмайтын (тежелген) трансформаторша іс-тейтін активті — тең кедергісі бар екінші (ротордың) орамалы және шашыраңқы индуктивті кедергімен х2 алмастырылады. Ал одан соң, 1 — "Трансформатор" бөлімінде, трансформаторларға қолданылған әдістеме бойынша, екінші ораманың (ротор орамасы) өлшемдері бірінші орамаға (статор орамасына) келтіріледі.      

Асинхронды  қозғалтқыштардың электрлік тепе-теңцік теңдеулері жүйесін құрады.теңдеулер жүйесіне сүйене отырып, магнит байланысы бар нақты асинхронды қозғалтқыш магнит байланысы жоқ сызықтық алмастырма эквивалентті электр сұлбасымен ауыстырылады. Мұнда ротор орамасында индукцияланатын ЭҚК  және индуктивті шашырандылық кедергісі  сияқты сырғанауға тәуелді өлшемдер, олардың қозғалмайтындай тұрақты мәндерімен R  сыранауға тәуелді  саналатын, ауыстырылады. Мұндайда тұтынылған қуат электр шығыңдары және электрлік процесстерді нақгы қозғалтқышпен орнын басатын эквивалентті электр сұлбасында жағдайлар жағынан бірдей болады, бұл айналып тұрған қозғалтқыштың жұмыс тәртібін қозғалмай тұрған қозғалтқыш арқылы талдауға мүмкіндік береді. Асинхронды қозғалтқыштың алмастырма эквивалентті электр сұлбасы электрлік тепе-теңдіктің толық теңдеулері жүйесі негізінде құрылады  ондағы электрлік кедергілері мен оларды жалғау сұлбалары, ол үшін Кирхгофтың бірінші және екінші заңдары бойынша құрылған теңдеулер, электрлік тепе-теңцік теңдеуімен  дәл келуі тиіс.      

Ол  келтірілген трансформатордың келтірілген  сұлбасымен бір-дей. 2.15-суретте көрсетілген асинхроңды қозғалтқышты ауыстыра-тын Т-тәрізді сұлба делінеді, онда:     

-статор  орамасының омдық   және шашыранды индуктивті кедергісінен х тұратын толық электр кедергісі;

ротор орамасының омдық кедергінің келтірілген мәні мен тежелген ротордың шашыранды индукциялық кедергісі:  келтірілген асихронды қозғалтқыштың болат ке-дергісі Rcт мен өзара индукцияланудың индуктивті кедергісінен хм тұратын магниттену тізбегінің толық электр кедергісі.     

Асинхронды  қозғалтқыштың жұмысын зерттеу  үшін Т тәрізді орынбасар сұлбасы ыңғайсыз, себебі сырғанаудың өзгеруінен барлық үш тармағындағы тоқ, тіпті U=Cons болғанның өзінде, өзгереді. Аса күрделі емес бірнеше түрлендірулер жасау арқылы асинхронды қозғалтқыштың орынабасу Т-тәрізді сұлбасынан Г-тәрізді эквивалентті сұлбасына өтуге болады. Оның сандық мәні С~1,05 . . . 1 ,02 аралығында алынады. Есептегенде, инженерлік тәжірибеге қолайлы болу үшін С-тың мәнін 1,0 деп алады, бұл Т және Г тәрізді сұлбалардың екінші тармағындағы токтар кешендерінің теңесуіне әкеледіОрынының басудың Г тәрізді сұлбасында Т тәрізді сұлбада байқалған кемшіліктер жоқ. Соның көмегімен сызықтық электр тізбегінің теориясының белгілі өрнекті пайдаланып, асинхронды қозғалтқыштың әртүрлі жұмыс тәртібіндегі жұмыс сипттамаларын есептеу жеңіл. І0 синхрондылық тоғы болып табылады, оның сандық мәні асинхронды қозғалтқыш роторының синхронды айналу жылдамдық (п2=п{) кезінде тұтынылған тоғына тең, мұнда статор ора-масы мен оның болаттарындағы тоқ шығындары ескеріледі. Мұндай режимді орнату, асинхронды қозғалтқыш білігін механикалық энергияның басқа көзіне, мысалы онымен полюстері тең синхронды қозғалтқышқа қосу арқылы айналдырғанда ғана мүмкін.      

Асинхронды  қозғалтқыштың эквиваленті алмастыру электр сұлбаларының параметрлері және оларды анықтау әдістері. Нақты асинхронды қозғалтқыштарда оның эквивалент-ті электр сұлбасымен орын ауыстыру нақгы асинхронды қозғалт-қыштың  және эквивалентті алмастыру сұлбасының  электрлік тепе-теңдік теңдеуіне кіретін электр кедергісі мен электр қозғаушы күштерді анықтауға әкелді. Нақты асинхронды қозғалтқыштардың электрлі тепе-теңдік теңдеулерінде  және  статордың (r{) және ротордың (r2) орамаларының активті кедергілері деп аталатын, олардың орамаларына қолданылған өткізгіштердің омдық кедергілері  мен R ден және ротор мен статордың болаттарының кедергілерінен   құйынды тоқтар мен гистерезис тағы басқалардан болатьн тоқ шығындарына пропорционалды шығындар жиынтығы қолданылады, демек:       

Асинхронды  қозғалтқыш алмастыру электр сұлбасында болаттардың кедергілері R1ст мен R2ст ротор мен статор орамаларының активті кедергілері қатарынан шығарылып магнит-тену тізбегіне оның толық кедергілерінің құраушысы ретінде енгізген:     

ал  хм-ротор мен статор орамалары арасындағы индукцияланудың индукциялық кедергісі.     

Шынайы асинхронды қозғалтқыштың электрқозғаушы күштері Ё1 мен Ё2  мен  теңдеулермен анықталады. Асинхронды қозғалтқыштың эквивалентті электр сұлбасын құру негізіне салынған электрлрік тепе- теңдік теңдеулер жүйелеріндегі  электр қозғаушы күштер, өзінің мөлшері жағынан да, фнзикалық мағынасы жағынан да ерекше (өзгеше);                              

Мұндагы, Е  асинхронды қозғалтқыш статоры орамасында индук-цияланған нақтылы ЭҚК (2.31); Е11-асинхронды қозғалтқыштың сұлбасындагы эквивалентті магниттеу тізбегіндегі түскен кернеудің  І0zұ  кұрамдас бөлігі сияқты жасалған ЭҚК. Асинхронды қозғалтқыштардың эквивалентті алмастыру электр сұлбасында жасалған кейбір елемеушіліктерді ескерсек онда статор орамалары электр кедергілері мынадай математикалық өрнектер мен физикалық мағынаға ие болады:                               

мұндағы z статор орамасының толық электр кедергісі; R-статор орамасы өткізгішінің омдық кедергісі; х-статор орамасының индук-тивті шашырау кедергісі;Бір мезгілде нақты асинхронды қозғалтқыштың да өлшемдері болып табылатын эквивалентті электр сұлбасының кедергісін анықтау аналитикалық немесе тәжірибелік жолмен, эмприкалық өрнектерді немесе катологтағы мағлұматтарға пайдалану арқылы жүзеге асырылады. Асинхронды қозғалтқыштардың эквивалентті алмастыру электр сұлбасының аналитикалық есептеу жағынан аныктау, қозғалтқыш-тың геометрикалық өлшемдерін, ойықтар санын, статор мен ротор тістерінің санын, статор мен ротор орамаларының өлшемдерін білудің керектігінен қиындық туғызады. Асинхронды қозғалтқыш пен экви-валентті алмастыру электр сұлбасымен элементтерінің өлшемдерін анықтаудың есептеп шығару тәсілінің күрделілігі, оны «Электр машиналары» пәнінің арнайы бөлімдеріне жатқызады. Асинхрон-ды  қозғалтқыштардың эквивалентті орнын басу электр сұлбасын анықтаудың ғылыми тәжірибелік жолы асинхронды бос жүріс пен қысқа тұйықталудың тәжірибеден алынған мәліметтері болуын та-лап етеді. Синхронды бос жүріс мен қысқа тұйықталу тәжірибесінде асинхронды қозғалтқыш қалыпты кернеулі  үшфазалы желіге қосылады, ал оның айналу жылдамдығы механикалық басқа энергия көзінің көмегі арқылы синхрондылыққа келтіреді (n n ).