Асинхронды электрқозғалтқыш

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:                 

                                                        (2.49) 

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: 

                                                                             (2.50) 

Ротор орамасының толық  элеюр кедергісі тура реттегі 

                                                               (2.51) 

Бірфазалы қозғалтқыштың  айналдыру моменті тура ретгегі  моменттер М₂ мен кері ретгегі моменттің М, айырмасы анықталады:                               

                                               (2.52)

2.7  Асинхронды қозғалтқыштың айналдыру моменті 

 

Асинхронды  қозғалтқыш білегіндегі айналдыру  моменті механикаден белгілі, мына өрнек арқылы Ньютонмен анықталады.

  мұндағы    ротордың бұрыштық айналу жиілігі, рад/с; Р₂-біліктегі қуат, Ватт. (2.120) дағы ₂ ні (2.14) арқылы алмастырып, асинхронды қозғайтқыш білігіндегі моментті сырғанау функциясы түрінде аламыз;       

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.                                     

   Р_эм=т₂І                         _(2.53)

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

                                           (2.54)

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 S_Н сырғанауына сәйкес келетін қалыпты М_Н момент дамытады. Жаппай қолданыстағы асинхронды қозғалтқыштар үшін жүргізу моменті мен қалыпты М_Н моменті арасындағы қатынас жүргізу қоcу моментінің еселілігі m_п делінеді де мына аралықта болады: , шырқау шегіндегі моменттің қалыпты моментке қатынасы асинхронды қозғалтқыштың артық жүктемелену қабілеті m_к делінеді: бұл асинхронды  қозғалтқыштың жағымды қасиеті делінеді. Жүргізу тоғының І_n қалыпты тоққа І_H қатынасын жұмысқа қосу тоғының еселігі і_H 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 М_n-жұмысқа қосу моменттері n=0;Мкр=Мmax қозғалтқыш дамытатын моментінің шарықтау шегі М_н-қалыпты момент; n_н-қалыпты айналу жылдамдығы, ол қозғалтқыштың қалыпты жүктемеленуіне сәйкес келеді; n  жүріс айналу жылдамдығы; п_с-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: '  

           (2.55).

Сырғанаудың мына шектегі 8=(0,2...1,2)8_н бірнеше мәндерін алып, тең аралық ΔS арқылы есептеу мына ретпен жүргізіледі. Асинхронды қозғалтқыштың орнын басудың эквивалентті электр сұлбасынан Ом заңы бойынша желіден тұтынатын тоқты І  анықтайды:                                                   

                           

мұндағы асинхронды қозғалтқыштың қалып сызықтық кернеуінің кешені (бастапқы фазалық бұрышы шартты түрде нөлге тең ψ=0 деп алынған І  мен φ  дің алынған) мәнінен қозғалтқыштың желіден тұтынған активті электр қуаты Р  есептеп шығарылады.

                                                                             (2.56)

Қозғалтқыш  білігінде дамитын қуат Р =Р -ΣРтм анықтау үшін, барлық шығын қосындысын ΣР анықтау қажет. Ол үшін асинхроңды қозғалтқыштың синхронды жүктеусіз жұмыс кезінде тұтынған маг-ниттену тоғын І₀ және ротор орамасының келтірілген тоғын І₂"алдын- ала есептеп алу керек:

                                                                                   (2.57) 

 

мұндағы 

          орамасына келтірілген ротордағы тоқ 2 . 1 7- суреттен алып анықталады. 

                                                                                                      (2.58)                                                      

содан кейін  қозғалтқыштағы электр шығынын есептейді  статор орамасының мысындағы электр шығыны (2.11): Р_т  ротор орамасының мысындағы алюминий электр шығындары: 

                                                               (2.59)       

статор болаттарындағы электр шығындары

                                                                                         (2.60)

Ротор болатындағы  электр шығындарын жұмысшы жүктемесі  кезінде ротор болатынан аса  магниттену жиілігінің аздығы үшін

0 деп қабылдап оны елемеуге  болады, үстеме Р  жэне механикалық Р_мех шығындары біріктіріп Р  қосымша шығын деп (2.116) алуға болады:

(0,018...0,008)Р₁                                                             (2.61)

Асинхронды  қозғалтқыштың барлық шығыны :                                    

                              (2.62)

қозғалтқыш  білігіндегі механикалық қуат           

                                                                                        (2.63)           

 Асинхронды  қозғалтқыштың ПӘК                                                      (2.64)            

                                                                                               (2.65)                                            

Асинхронды  қозғалтқыштың  білігіндегі айналдыру моменті            

                                                                                                                               (2.66)

Алынған мағлұматтар  бойынша жұмыс сипаттамасы тұрғызы-ды жұмысшы сипаттамасын талдауға ыңғайлы болу үшін пен Соs деп басқа барлық өлшемдері қалыпты мәндеріне тең базистік шамада салыстырмалы бірлікпен алады. 2,14-суретте қысқа тұйықталған шығын қуатты сихронды қозғалтқыштың жинақта жұмысшы сипаттамасы көрсетілген. Жұмысшы сипаттамасын талдау мынадай жинақтағыш қорытынды жасауға мүмкіндік береді. Асинхронды қозғалтқыштың білігіндегі жүктеме жүктемесіз жұмыстан қалыпты жұмысқа дейінгі аралыққа өзгерсе:

-       айналу жылдамдығы n₂ тұрақты дерлік шамада қалады;

-       моменттің М ұлғаюы түзу сызыққа жуық;

-       білікке жүктеме түспеген кезде (жүктемесіз жұмыс) қозғалтқыш тұтынатын тоқ І  бір қалыпты  мәнінің (35..40)%  құрайды: І_1хх=(0,35..0,4)І_а;

-       ПӘК (ті), біліктегі жүктеме 50% жеткенде, шырқау шегіне дейінжетіп тез еседі және іс  жүзінде одан ары өзгермейді;

-       қуат коэффициенті Соз -дің өсуі Соз  -ден бастап, қалыпты    жүктеленген кезде қалыпты мәніне жетеді, асыра жүктелген кезде аздап өзгереді; сырғанау S жүзінде түзу сызықпен өседі;

-       қалыпты сырғанау S_н шамасы қозғалтқыштың қуатына тәуелді өзгереді және S_н =0,05... 0,01 шег інде ауытқиды. 

 

                   

2.13-сурет.қысқа тұйықталған                                                   2.14-сурет. Қысқа түйықталган роторлы       

 асинхронды  қозғ-ң жұмысшы                                                              асинхронды  қозғалтқыштың сырганаудың      

   сипаттамасы                                                                                        тэуелділігінің қорытынды сызықтары                           

Сырғанау  шамасы қозғалтқыштың қуаттылығының  өсу ретіне қарай көрсетілген. Эксплуатациялаушылардың назарын аударуы керек ететін өзіндік ерекшеліктерге жүктеме болмағанның өзінде анық тұтыну тоғының үлкен болуы. Қуаты аз қозғалтқыштардағы боc  жүріс тоғы қалыпты тоқтың (40...45) %-іне жетуі І_як=(0,4.. 0,5)І_н, ал қуат коэффиценті өте төмен. Сондықтан асинхронды қоз-ғалтқыш қалыпты жүктемемен пайдалануы керек, cонда соs -дің |-ге көбейтіндісі шырқау шегінде болады. Үш фазалы асинхронды қозғалтқыштардың айналу бағытын өзгерту  cтатор орамасының кез-келген екі фазасын желіге ауыстырып қосу арқылы атқаруға болады (екі фазаны ауыстыру).