7.3. Асинхронды электродвигательдердің кейбір қасиеттері.
Электродвигательдің айналу моменті және механизм кедергісінің моменті. Электродвигательдің қалыпты жұмыс режимі электродвигатель жасайтын Мд – электромагниттік момент пен электродвигатель іске қосатын механизмнің Мс кедергінің механикалық моментінің теңдігімен көрсетіледі:
Мд=Мс (7.1)
Егер Мд<Мс болса, онда электродвигатель жай қозғалады, ал Мд>Мс болса, онда электродвигательдің айналу жиілігі өседі. Асинхронды электродвигатель дамытатын момент жүйені қоректендіретін кернеу өзгермеген кезде n айналу жиілігіне тәуелді болады немесе s жылжуға тәуелді (7.1 сурет).Қалыпты жағдайда Мд=Мс теңдігі s=0,02÷0,05 болғанда орындалады. Электродвигательдің ең үлкен моменті Мд max екі еселенген номиналды моментіне тең:
Мд max/ Мд ном ≈ 2 (7.2)
Ең үлкен моментке сәйкес келетін пк – айналу жиілігі мен sk – жылжу кризистік деп аталады.
Мд пуск – қосу моменті n=0 айналу жиілігіне немесе s=1 жылжуға сәйкес келеді, ол электродвигательдің конструкцияларына байланысты әр түрлі мәндерге ие болады (7.1 суреттегі 1,2,3 қисықтар).
Электродвигательдің көмегімен іске қосылатын механизмдердің кедергі моменттерінің мінездемесі олардың айналу жиілігіне тәуелді емес (4 қисық 7.1 сурет) болуы мүмкін. Айналу жиілігіне тәуелді емес кедергі моменттері шарлы диірмендерде болады. Айналу жиілігіне тәуелді кедергі моменттері барлық орталық айналымды механизмдерде болады.
Электродвигатель статоры пайдаланатын жүйедегі ток Ід – статордың Іном магниттеуші тогынан және статор орамына келтірілген І`рот ротор тогынан тұрады:
Ід = Іном+І`рот (7.3)
Бұл ауыстыру схемасынан көрінеді (7.2 сурет). Ротордағы ток оған келтірілген ЭДС арқылы анықталады, ол жылжуға тәуелді. Ротор мен статордағы токтар жылжуға байланысты өзгере алады. Ід мен электродвигательдің кедергісі Zn –нің жылжуға тәуелділіктері 7.3 суретте көрсетілген.
Сурет 7.2 Асинхронды электродвигательдің ауысу схемасы.
Сурет 7.3 Статор тогы мен электродвигательдің кедергісінің жылжуға тәуелдігі.
Электродвигательдің қалыпты жұмысы кезінде жылжу 2-5% болғанда (нольге жақын) ротор кедергісі өте үлкен болады, Ірот аз болғанда статор тогы да аз, өйткені магниттеу бұтағының кедергісі үлкен болады.Электродвигательді іске қосу. Іске қосу кезінде, яғни қозғалмай тұрған электродвигательге кернеу беру кезінде оның кедергісі төмен және ротор тогы ең үлкен мәнге ие. Сәйкесінше статор тогы да үлкен болады. Электродвигательді іске қосу кезіндегі статор тогы іске қосушы ток деп аталады. Бастапқы іске қосушы ток кедергіден кейінгі үш полюсті КЗ тогына тең.
Сурет 7.4 Асинхронды электродвигательдің іске қосу тогының осциллограммасы.
Іске қосушы ток айналу жиілігі өскен сайын азаятын айнымалы құрама және бірнеше периодты азаятын апериодты құрама токтардан тұрады. 7.4 суретте көрсетілген двигательді іске қосу осциллограммасында электродвигатель пайдаланатын ток айналым басталғанда аз, ал айналу жиілігі синхронды болғанда тез азаяды. Бұл двигатель кедергісінің өзгеруімен түсіндіріледі. Электродвигательдің іске қосу тогының периодты құрамасы Ід пуск ротор қозғалмай тұрғанда Іном-дан 4-8 есе артық. Апериодты құраманы есептегенде токтың ең үлкен мәні:
Ід пуск=(1,6÷1,8)Іп пуск (7.4)
Іске қосу тогының периодты құрамасының номиналды ток мәніне дейін өшу ұзақтығы электродвигатель параметрлері мен іске қосу шарттарына байланысты. Артық жүгі бар жағдайда іске қосу кезінде электродвигательдің номиналды жылдамдыққа дейін жетуі жай жүреді және токтың төмендеу ұзақтығы өседі. Бұны ротордың айналу тездігі артық момент мәніне тәуелділігі арқылы түсіндіруге болады:
Мизб=Мд-Мс
Егер іске қосу кезінде Мд Мс-тен артық болса, ондаэлектродвигатель тез әрі жеңіл қосылады. 7.1 суретте көрсетілгендей, айналу жиілігіне тәуелді механизмдерді кедергі моментімен іске қосатын электродвигательге қарағанда тез қосылады. Соңғы жағдайда қосу моменті мәні аз болғанда электродвигательдер тіпті айналмауы да мүмкін (7.1 суреттегі 2 және 4 қисықтар), өйткені а нүктесінен бастап жылжығанда Мс Мд-дан көп болады.
Терең пазды және роторда екі орамды электродвигательдің іске қосу моменті ең тиімді болады (сурет 7.1, қисық 3). Электродвигательді іске қосудың tпуск ұзақтығы 10-15 секунттан артық емес, тек іске қосылуының шарттары ауыр электродвигательде бұл мән үлкен болады.
Электродвигательдің қыспаларының жанында қоректендіруші жүйеде ішкі ЭДС есебінен КЗ пайда болған кезде электродвигатель (оны магниттік өріс энергиясы қолдайды), КЗ орнына тез өшетін ток жібереді. КЗ тогы секірісі іске қосу тогының мәніне жете алады.
Электродвигатель моментінің кернеуден тәуелділігі:
Мд=k U2 (7.5)
КЗ кезінде жүйедегі электродвигательдің қыспаларындағы кернеу азаяды. Осының нәтижесінде электродвигательдің моменттері азаяды және олар жылжуды үлкейте отырып, тоқтай бастайды (7.5 сурет 1,1`,1`` қисықтар), сөйтіп (7.1) теңдігі орнағанша азая береді. Егер бұл кезде Мд max = Мс болса (7.5 суреттегі 1` қисығы, а нүктесі), онда электродвигатель тұрақты жұмыс шегінде болады да, оның жылжуы кризистікке тең болады. Кернеу түскен сайын электродвигатель толық тоқтағанша жай жұмыс жасай бастайды. КЗ-ны өшіргеннен кейін қорек қалпына келеді де, электродвигательдің кейінгі жұмысы жылжуға тәуелді болады, ол кернеудің қалпына келуі кезінде болады және Мд мен Мс мәндеріне ие. Мд>Мс кезінде электродвигатель айналу жиілігінің қалыпты жағдайына дейін барады, ал Мд<Мс болғанда толық тоқтағанша жай жұмыс жасай бастайды. Бұл жағдайда электродвигательді өшіру керек, өйткені л іске қосу токты пайдаланады да, толық жұмыс жасай алмайды.