Асинхронды қозғалтқыштар.

Осы күйде синхронды бос жүріс  кезінде тұтынылған тоғы І0 пен ак-тивті қуат Р0 өлшенеді. Көп жағдайда, қорытындының дәлдігіне ере-кше талаптар қойылмайтын кездерде, синхронды жүктеусіз жұмыс тәртібін мұнда     деп алып асинхронды қозғалтқыштың жүктеусіз жұмысымен ауыстыруға болады. Қысқа тұйықталу тәжірибесі кезінде асинхронды қозғалтқыштың роторы тежелген (ротордың фазалық орамасы  қысқа тұйықьалғанда) кернеуі статор орамасындағы тоқ қалыпты жағдайдағыға жететін мөлшерге І1к=І1н дейін төмендетілген үш фазалы тоқ көзіне жалғайды. Статор  орамасына берілген кернеу ІІ1к және қозғалтқыш тұтынған активті қуат Рк өлшенеді. Бос жүріс пен қысқа тұйықталу тәжірибесінен алынған мағлұматтарды пайдаланып, асинхронды қозғалтқыштың орнын эквивалентті басатын электр сұлбасының өлшемдерін сызықтық электр тізбектері теориясынан белгілі өрнектер арқылы есептейді.

Асинхронды қозғалтқыштың статоры мен роторы болаттарының жалған қедергілері Rст мен статор орамасының Омдық кедергісінің  сандық мәндерін анықтау была атқарылады. Статор орамасының Омдық кедергісі  тұрақты ЭҚК көзін пайдаланып жүргізілген амперметр-вольтметр тәжірибесінен алынған мағлұматтар бойынша немесе каталогтардан алынған мағлұматтарды пайдаланып Ом заңы бойынша есептеп шығарылады.   

Статор  орамасының индуктивті шашырандылық кедергісінің х  және статор мен ротор орамаларының өзара индуктивтену кедергісінің х  сандық мәндерін бос жүріс тәжирибесі мағлұматтары бойынша жеке есептеп шығару мүмкіндігі жоқ. Дегенмен (2.74) пен (2.88) теңдеулерін хм мен х^ ге қатысты бірге шешу арқылы мынадай өрнектер  алуға болады:                                   

Асинхронды  қозғалтқыштың алмастырма эквивалентті электр сұлбасы өлшемдерінің мәндерін тәжірибе жолымен анықтау мүмкін емес жағдайда инженерлік тәжірибеде оларды жеткілікті дәлдікпен тәжірибеден алынған өрнектермен есептеуге болады. Ротор мен статордың Ом кедергісі:   

Каталог мәліметтерінде электр кедергілерінің шамалары Ом мен емес, салыстырмалы бірлікпен беріледі,  онда түбегейлі өлшем ретінде тиісті толық электр кедергісінің қалыпты мәндері алынады Z Мысалы, статор орамасының  кедергісінің мәнін Оммен алу үшін катологтағы салыстырмалы бірліктегі мәнін Zшге көбейту керек:                                                          

Эквивалентті  электр сұлбалары кедергісінің  мәндерін біле отырып, қарапайым өрнектердің көмегімен, асинхронды қозғалтқыштардың әр түрлі жұмыс тәртібі кезіндегі энергетикалық және механикалық негізі сипаттамаларын, көп электр энергиясын шығындайтын нақ-тылы жүктемеге жүгінбей-ақ  аналитикалық есептеу жүргізуге бо-лады.

Алмастырма  сұлбасы өлшемдерінің сандық мәнінсіз, асинхронды қозғалтқышты ЭЕМ-ді пайдаланып жан-жақты зерттеу жүргізу де мүмкін емес. 

 

6. Асинхронды қозғалтқыштың энергетикалық  диаграммасы

 

 

     Асинхронды  қозғалтқыш статоры орамасына берілген электр энергиясының білікті айналдырагын механикалық энергияға айналуы, оның машиненің әртүрлі бөлшектерінде шығын болуымен байланысты. Бұл асинхронды қозғалтқыштың жұмыс қасиеттерін білуде зор маңызы бар процесс. Асинхронды қозғалтқыштың статоры орамасына берілген электр энергиясының білікті айналдыратын механикалық энергияға айналу сатылары бойынша анық қадағалауға, ондағы электр шығындарын білуге мүмкіндік береді. Үш фазалы асинхронды қозғалтқыштың электр желісінен алған активті қуаттылығы ЭТН курсынан белгілі өрнек бойынша анықталады:                                

Бұл қуаттың бір бөлігі статор орамасының өткізгіштері арқылы өткенде жұмсалады. Қуаттың бұл шығындары мыстағы электр шығындары деп аталады:                

мұңдағы  статор орамасы фазасындағы Ом кедергілері; І-статор орамасы фаэасындағы тоқ. Электр қуатының мыстағы шығыны жылуға айналады да, статор орамасын қыздырады. Желіден тұтынылған қуаттың енді бір бөлігі асинхронды қозғалтқың статорының болаттарында пайда болған айнымалы магнит өрісінің әсерінен болатын құйынды тоқтар мен гистерезис құбылысына шығындалады. Олар статор болатындағы электр шығындары дел ініп мына өрнекпен анықталады:                            

Құйынды тоқ Р   және мен гистерезис Рге шығындары статор теміріндегі магнит индукциясының Вс жиілігінің өзгеруіне тәуелді. Олардың қорытынды мәні мына өрнекпен есептеледі:                               

Мұндағы Р(50)=(1,7.. .4,0); В=1,0 Тл және /=50Гц кезінде статор болаттының сортына және қаңылтырдың қалыңдығына байланысты болатын меншікті шығын; Вс~статор болатындағы есепті индукция, Тл; G - статор массасы, кг.     

Статор  болатындағы шығын статорды қыздыратын жылу ретінде де көрінеді. Мыстағы  шығындар Рм мен статор орамасындағы және ротор болатындағы шығындарды алып тастаған соң қалған қуат электр магниттік қуат делінеді.     

Ол  магнит өрісі арқылы ауа саңылауы бойынша асинхронды қозғалтқыштың роторына шығынсыз беріледі, ротордың орама-сы тұйықталғанда онда және статорда қуаттың бір бөлігі орама өткізгіштеріндеР2 және ротор болатындағы Рс2 құйынды тоқтар мен гистерезистен электр шығындары ретінде жұмсалады.     

Ротор орамасы мысындағы (алюминийде) шығындар сандық тұрғыдан мына өрнекпен анықталады:    

мұндағы m2-ротор орамасының фазалар саны; І2 -ротор орамасы фазасының тоғы; R2-ротор орамасы фазасының өткізгіштерінің кедергісі.Жұмысшы сырғанау шегі S<0,1 болғандықтан ротор болатындағы  шығындарды, әдетте елемейді. Қажет кезінде оны өрнегі бойынша есептейді, мұндағы Вр-ротордағы индукция; Gр -ротор болатының массасы; 5-сырғанау; Р=(1,2...1,5)-ротор болатының сортына байланысты дәреже көрсеткіші. Ротор мысындағы (алюминийде) шығынды алып тастағаннан кейінгі қуат, асинхронды қозғалтқыштың роторы дамытатын механикалық қуат Р деп аталады. Сонымен аcинхронды қозғалтқыш роторы дамытатын механикалық қуат, оған статор орамасының магнит өрісі берген электр магниттік қуаттан, ротор орамасындағы электр шығындарындай шамаға аз болады.            

Асинхронды   қозғалтқыштардың біліктеріндегі механикалық қуат қозғалтқыш роторындағы механикалық қуаттан қосымша шығындар Рқос шамасындай аз болады. Қосымша шығындарға  қозғалтқыштың айналатын бөліктерінің ауамен үйкелісіне, айгөлектердің үйкелісіне, шашыраңқылық ағынына, статор мен ротордың тістеріне магнит ағыңдарының жоғары горманикасына жэне басқа да себептерден бо-латын үстеме шығындар Рү жатады.     

Қосымша шығындарды есептеу деңгейінің дәлдігі іс жүзінде аса жоғары емес. Сондықтан олар қозғалтқыштың желіден алған активті қуатының пайыздық қатынас шамасында мөлшерлеп алынады. Қалыпты жүктемеде қосымша шығындар қозғалтқыш түгынған қуаттың ( 1 ,8 . . .0,8)% ін құрайды      

Қосымша шығындарды толығырақ есептеу үшін олардың құраушыларын жеке-жеке, ол үшін Р =0,005Р деп алып,қисық сызықтар бойынша анықтайды. Сонымен, қозғалтқыш бетіндегі механикалық қуат Р2 қозғалтқыштың желіден тұтынған қуатынан Р  жоғарыда аталған барлық шығындарды алып тастағандағы айырмасына тең.     

Тиімді  пайдаланған қуаттың (біл іктегі қуат) асинхронды қозғалт-қыштың электр желісінен тұтынған активті куатына қатынасы оның ПӘК-ін анықтайтындықтан:                

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Бір фазалы электрқозғалтқыштардың жұмыс істеу  принципі. Құрылысы

 

Бір фазалы қозғалтқыштар үiфазалы желі жоқ жерде: тұрғын үйлердегі, кеңселердегі, қонақ үйдегілерді және т.б. түрлі тұрмыстық электрқон-дырғыларды жүргізуге пайдаланады. Бір фазалы асинхронды қозғалтқыш құрылысы жағынан үшфазалы қозғалтқышқа үқсас, айырмашылығы статорға үш орама емес, екі орама салынады. Мұнда статор орамасының орындалуы әртүрлі болуы мүмкін. Егер тарамалы ойықты статор болса, онда орамалар ойықтарға салынады, ал айқын полюстістаторда орамалар шарғы түрінде орындалады. Статордың бір фазалы орамасы орам саны әртүрлі екі орамаға бөлінеді. Кеңестікте бір-біріне қарағанда геометриялық ығысқан. Орам саны көп орама жұмысшы деп, орамы аз орама жұмысқа қосушы делінеді. Жұмысқа қосу орамасы қозғалтқышты жүргізу кезінде ғана қосылады. Әдетте, бір фазалы электрқозғалтқыштардың роторы қысқа тұйықталады. Асинхроңды электр қозғалтқыштың  роторы статор орамасы айналмалы магнит өрісін жасағанда ғана айналысқа түседі. Ол үшін статорда екі орама болуы керек, олар кеңістікке геометриялық жағынан кейбір бұрышқа ығысқан болуы, ал бұл орамалардан өткен тоқ бірінен бірі уақыт жағынан ығысқан болуы тиіс.      

Іс  жүзінде орамалардың және олар арқылы өтетін тоқтың ығысуына қол жеткізу  үшін жұмысшы ораманы статор ойығының 2/3 ал жүргізу орамасы ойықтардың қалған 1/3 бөлігінде орналасады. Осылайша жұмысшы және жүргізу орамалары кеңістікте ығыса орналасады, ал орам санының әртүрлілігі омдық жэне индуктивті шашырандылық кедергілерінің шамалары бірдей болмауы автоматты түрде олар арқылы өтетін тоқтар арасында фазалық ығысуға әкеледі:                 

Бір фазалы электрқозғалтқышты статорының орамаларында пайда болған айнымалы магнит өрісі үшфазалы электрқозғалтқыштың үшфазалы статор орамасында пайда болған магнит өрісінен мөлшері жағынан ғана емес түрі жағынан да айырықша. Жалпы жағдайда ол дөңгелек емес, эллипсойдалы болғандықтан ол бірфазалы синхронды қозғалтқыштың қуаттылығы мен ротордың бір қалыпты айналуына да кері әсерін тигізеді. Жүргізуші орама жұмысшы ретінде ажыраты-лып тұрғандықган, жұмысшы ораманың тоғы үзік-үзік магнит өрісін туғызады, оның ротор магнит өрісімен өзара әрекеттесіп бірфазалы қозғалтқыштардың эллипсойдалық айналатын магнит өрісін туғызады. Бір фазалы электрқозғалтқышты статорының орамаларынды пайда болған айнымалы магнит өрісі үшфазалы электрқозғалтқыштың үшфазалы статор орамасында пайда болған магнит өрісінен мөлшері жағынан ғана емес түрі жағынан да айрықша.Жалпы жағдайда ол дөңгелек емес,эллипсойдалы болғандықтан ол бір фазалы синхронды қозғалтқыштың қуаттылығымен ротордың бір қалыпты айналуына да кері әсерін тигізеді.Жүргізуші орама жұмысшы ретінде ажыратылып тұрғандықтан,жұмысшы орамының тоғы үзік-үзік магнит өрісін туғызады,оның ротор магнит өрісімен өзара әрекеттесіп бірфазалы қозғалтқыштардың эллипсойдалық айналатын магнит әрісін туғызады.  Бір фазалы қозғалтқыштың эллипс бойымен айналатын магнит өрісі біріне-бірі қарсы айналатын екі магнит өрісінен тұрады,оларды шамасы әртүрлі реттілігі тура және кері тоқтарға байланысты.Кері реттегі электр кедергісі өзінің магнит ағыны жиілігіне тура пропорцианал индуктивті құраушысы есбінен тура реттегі электр кедергісінен артық болғандықтан,кері реииегі тоқ және ол туғызатын магнит ағынының шамасы тура ретіндегі тоқ пен магнит ағнынан аз болады,Қозғалтқыш тура реттегі магнит ағысы бағытына қарай айналады.Бір фазалы қозғалтқыш білігінің айналу бағытын өзгерту жұмысшы немесе жүргізу ормаларының қысқышын өзара ауыстырып жалғау арқылы атқарылады. Статор орамасының толық электр кедергісі:       

                                              

8. Асинхронды қозғалтқыштың айналдыру моменті 

 

 

 Асинхронды  қозғалтқыштың жұмыс қасиеттерін  зерттеу үшін момент теңдеуін бір айнымалысы бар функцияға, мысалы жылдамдыққа немесе сырғанауға келтіру керек. Электрмагниттік моментті электрмагниттік қуат пен қозғалтқыш статоры орамасының магнит өрісінің бұрыштық айналу жиілігі арқылы көрсетеміз.                                           

  Рэм=т2І                         (2.53)     

Іс  жүзінде асинхронды қозғалтқыш білігіндегі  моменттің М  электрмоментінен М  айырмасы аз, себебі:                            

мұндағы М0-бос жүріс кедергісінің моменті, олар айгөйлектегі механикалық үйкелістен, сондай-ақ статор мен ротор тістерін-дей магнит өрістерінің соғуынан құралады. Көп жағдайда олар-ды  деп санап  ескермеуге болады. 2.12-суретге тұрғызылған М=f(8) қисығы көрсетілген. Одан асинхронды қозгалтқыш моментінің сырғанауға байланысты. Өзгеру сипаты күрделі екенін көреміз. Сырғанаудың көбеюіне қарай жүктеменің артуына сәйкес. Біліктегі моменті шырқау шегі мәніне дейін артады.      

Жалпы қолданыстағы асинхронды қозғалтқыштың  ауыспалы кезеңдегі сырғанау 8=0,3...0,1 және оның мәні қозғалтқыштың қуаттылығы неғұрлым жоғары болса, соғұрлым төмен (аз) болады. Сол сияқты, тек кері ретпен, асинхронды қозғалтқышты жұмысқа қосқанда, моменті өзгереді; демек сырғанау азайтса момент шырқау шегіне дейін өседі, сосын азаяды да жүктеусіз жұмыс момен-тіне тең моментке, нөлдік моментке дейін жақындайды. Асинх-ронды қозғалтқыш қалыпты жұмыс тәртібі кезінде қалыпты SН сырғанауына сәйкес келетін қалыпты МН момент дамытады. Жаппай қолданыстағы асинхронды қозғалтқыштар үшін жүргізу моменті мен қалыпты МН моменті арасындағы қатынас жүргізу қоcу моментінің еселілігі mп делінеді де мына аралықта болады: , шырқау шегіндегі моменттің қалыпты моментке қатынасы асинхронды қозғалтқыштың артық жүктемелену қабілеті mк делінеді: бұл асинхронды  қозғалтқыштың жағымды қасиеті делінеді. Жүргізу тоғының Іn қалыпты тоққа ІH қатынасын жұмысқа қосу тоғының еселігі іH дейді, ол мына аралықта болады.

Жүргізу қосу тоғының көп болуы, асинхронды қозғалтқыштардың елеулі кемшілігі.

Асинхронды электрқозғалтқыштың жұмысшы дипозондағы механикалық сипаттамасы салыстырмалы түрде  "қатаң" сипаттама, демек жұмыс істеу өрісінде оның білігіндегі жүктеменің өзгертуіне қарай айналу жылдамдығы айтарлықтай өзгермейді. Сондықтан асинхронды қозғалтқыштар, негізінен, механизмдер мен машина-ларды жүргізуге қолданылады, мұнда айналу жылдамдығы шамамен тұрақты түрде ұстап тұру талап етіледі. Бұл туралы "электр жетек" курсында толығырақ қаралады.

Инженерлік тәжірибеде асинхронды қозғалтқыштың  жылдамдық сипаттамасын жиі қолданады, онда моменттің сырғанауы емес ротор білігінің айналу жылдамдығына қара, демек n2=f(М)ол қозғалтқыштың айналдырғыш моментің сипаттамасының өзгеруін білік айналуының функциясы ретінде айқын мағлұмат бе реді (2.13-сурет). 2.13-суреттегі Мn-жұмысқа қосу моменттері n=0;Мкр=Мmax қозғалтқыш дамытатын моментінің шарықтау шегі Мн-қалыпты момент; nн-қалыпты айналу жылдамдығы, ол қозғалтқыштың қалыпты жүктемеленуіне сәйкес келеді; n  жүріс айналу жылдамдығы; пс-асинхронды қозғалтыштың магнит өрісінің синхронды айналу жылдамдығы.  Асинхронды жұмысшы сипаттаммасы дегенде желідегі кернеу U және оның жиілігі тұрақты болғанда оның білігінде тұтынатын тоқтың активті қуаттың Р моментінің М шарықтауын, ротор білігінің айналу жылдамдығы n2, сырғуды S, ПЭК (η) мен Соsφ -дің, жұмысшы дипазонда жүктеменің өзгеруін Р2  айтады: '