Асинхронды қозғалтқыш

     -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 Rc_т мен өзара индукцияланудың индуктивті кедергісінен х_м 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. Бұл кезде                     

                                                             (2.25) 

     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:  

                                                          (2.26)    

                                                                                   (2.27)

     Асинхронды  қозғалтқыш алмастыру электр сұлбасында (2.15- сурет) болаттардың кедергілері R_1ст мен R_2ст ротор мен статор орамаларының активті кедергілері қатарынан шығарылып магнит-тену тізбегіне оның толық кедергілерінің құраушысы ретінде енгізген:

                                                                                      (2.28)

     мұндағы

                                                                          (2.29)

     ал  х_м-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);                         

                                              (2.30)

     Мұндагы, Е  асинхронды қозғалтқыш статоры орамасында индук-цияланған нақтылы ЭҚК (2.31); Е₁¹-асинхронды қозғалтқыштың сұлбасындагы (2.16-сурет) эквивалентті магниттеу тізбегіндегі түскен кернеудің  І₀z_ұ  кұрамдас бөлігі сияқты жасалған ЭҚК. Асинхронды қозғалтқыштардың эквивалентті алмастыру электр сұлбасында жасалған кейбір елемеушіліктерді (2.16-сурет) ескерсек онда статор орамалары электр кедергілері мынадай математикалық өрнектер мен физикалық мағынаға ие болады:                              

                                                                     (2.31)

       

     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 (2.16-сурет) 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 ).

     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 І_1к=І_1н дейін төмендетілген үш фазалы тоқ көзіне жалғайды. Статор  орамасына берілген кернеу ІІ_1к және қозғалтқыш тұтынған активті қуат Р_к 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.

     Магниттену  тізбектері кедергісі z₀:                 

                                                                              (2.32) 

     Мұндағы z₀-магниттену тізбегі кедергісінің кешенді модулі;

     уақытша ығысу бұрышы:                                

                                                                    (2.33)

     магниттену  тізбегінің активті кедергісі.                                     

                                                                       (2.34) 

     магниттену  тізбегінің реактивті кедергісі.Асинхронды қозғалтқыштың статоры мен роторы болаттарының жалған қедергілері R_ст 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. Болаттың жуықталған кедер-гісі мына теңдеумен анықталады:                               

                                                                                               (2.35) 

     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 х_м 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:   

                                        

     ротор мен статор орамаларының индуктивті шашырандылық кедергісі:                                          

      x                                                                       (2.38)

     магниттену  тізбегінің жалған 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 Z_шге көбейту керек:                                                          

                                                                                (2.39)   

     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, асинхрон-ды 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. 2.18-суретте 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:                           

                                                                   (2.40)

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

                                                                                            (2.41)

     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:                       

                                                                      (2.42) 

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

                                                                       (2.43) 

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

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

                                                                                        (2.44)

     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 Р_с2 құйынды тоқтар мен гистерезистен электр шығындары ретінде жұмсалады.

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