2.10. Асинхронды ºоз¹алтºышты» ж½мысшы сипаттамасы.

Асинхронды ºоз¹алтºышты» ж½мысшы сипаттамасы дегенде желiдегi кернеу U₁ ж¸не оны» жиiлiгi т½раºты бол¹анда оны» бiлiгiнде т½тынатын тоºты» активтi ºуатты» Р₁ моментiнi» М шарыºтауын, ротор бiлiгiнi» айналу жылдамды¹ы n₂, ñûð¹óäû S, ÏÝÊ () ìåí Cosφдi», ж½мысшы дипазонда ж¾ктеменi» ¼згеруiн Р₂(2.19-сурет) айтады:

I₁,Ð₁, Ì,n₂,S,ŋ,Cosφ=ƒ(Ð₂),U₁=Cosφ ìåí ƒ₁=Ñînst (2.132) áîë¹àíäà.

Асинхронды ºоз¹алтºышты» ж½мысшы сипаттамасын,инженерлык т¸жiрбиеде жеткiлiктi д¸лдiкпен, эквиваленттi алмастырма электр с½лбасы арºылы (1.17-сурет) оларды» ¼лшемдерi белгiлi болса, (2.7.1–сурет) айтыл¹ан ¸дiстеме бойынша, есептеу жолымен аныºтау¹а болады. Сыр¹анауды» мына шектегi S=(0,2…1,2)S_í бiрнеше м¸ндерiн алып, те» аралыº ∆S арºылы есептеу мына ретпен ж¾ргiзiледi. Асинхронды ºоз¹алтºышты» орнын басуды» эквиваленттi электр с½лбасынан Ом за»ы бойынша желiден т½тынатын тоºты I₁ аныºтайды:

, (2.133)

ì½íäà¹û Ů₁=U₁l^j0 –асинхронды ºоз¹алтºышты» ºалып сызыºтыº кернеуiнi» кешенi (бастапºы фазалыº б½рышы шартты т¾рде н¼лге те» Ψ₁=0 äåï àëûí¹àí I₁ ìåí φ₁ дi» алын¹ан) м¸нiнен ºоз¹алтºышты» желiден т½тын¹ан активтi электр ºуаты Р₁ есептеп шы¹арылады.

(2.134)

²оз¹алтºыш бiлiгiнде дамитын ºуат Р₂=P₁-ΣP_òì аныºтау ¾шiн, барлыº шы¹ын ºосындысын ΣP аныºтау ºажет. Ол ¾шiн асинхронды ºоз¹алтºышты» синхронды ж¾ктеусiз ж½мыс кезiнде т½тын¹ан магниттену то¹ын I₀ ж¸не ротор орамасыны» келтiрiлген то¹ын I₂^" алдын ала есептеп алу керек:

, (2.135)

ì½íäà¹û Z₀ =Z₁+Z_µ = (R₁ +R_ñm) + ј (õ₁ +õ_ì) =Z₀å^-jφο орамасына келтiрiлген роторда¹ы тоº 2.17- суреттен алып аныºталады.

(2.136)

содан кейiн ºоз¹алтºышта¹ы электр шы¹ынын есептейдi статор орамасыны» мысында¹ы электр шы¹ыны (2.110): ротор орамасыны» мысында¹ы алюминий электр шы¹ындары:

= (2.137)

статор болаттарында¹ы электр шы¹ындары

(2.138)

Ротор болатында¹ы электр шы¹ындарын ж½мысшы ж¾ктемесi кезiнде ротор болатынан аса магниттену жиiлiгiнi» азды¹ы ¾шiн

Ð_ñ2 0 деп ºабылдап оны елемеуге болады, ¾стеме Р_¾ ж¸не механикалыº Р_ìåõ шы¹ындары бiрiктiрiп Р_ºîñ ºосымша шы¹ын деп (2.116) алу¹а болады:

Ð_ºîñÐ_ìåõ+Ð_¾(0,018…0,008)Ð₁ (2.139)

Асинхронды ºоз¹алтºышты» барлыº шы¹ыны (2.117):

ΣÐ = Ð_ì1+ Ð_ì(À)2+Ð_ñ1+Ð_¾

ºоз¹алтºыш бiлiгiндегi механикалыº ºуат (2.116)

Ð₂ = Ð₁- ΣÐ

Асинхронды ºоз¹алтºышты» ПЭК (2.18)

Асинхронды ºоз¹алтºыш роторыны» айналу жылдамды¹ы ай/мин (2.10) n₂ =n₁(1-S) немесе рад/с (2.12)

ω₂ =.

Асинхронды ºоз¹алтºышты» бiлiгiндегi айналдыру моментi (2.120)

Алын¹ан ма¹л½маттар бойынша ж½мыс сипаттамасы т½р¹ызылады

I₁/I_1í ,Ð₁/Ð_1í ,Ì₂/Ì_2í , η æ¸íå Ñîsφ бiлiктегi ºуатты» Р₂ функциясында, ºатынастыº бiрлiкте:

(2.140)

ж½мысшы сипаттамасын талдау¹а ы»¹айлы болу ¾шiн η пен Соsφ деп басºа барлыº ¼лшемдерi ºалыпты м¸ндерiне те» базистiк шамада салыстырмалы бiрлiкпен алады.

2.20-суретте ºысºа т½йыºтал¹ан шы¹ын ºуатты асинхронды ºоз¹алтºышты» жинаºта ж½мысшы сипаттамасы к¼рсетiлген. Ж½мысшы сипаттамасын талдау мынадай жинаºта¹ыш ºорытынды жасау¹а м¾мкiндiк бередi. Асинхронды ºоз¹алтºышты» бiлiгiндегi ж¾ктеме ж¾ктемесiз ж½мыстан ºалыпты ж½мысºа дейiнгi аралыººа ¼згерсе:

• айналу жылдамды¹ы n₂ т½раºты дерлiк шамада ºалады;

• моменттi» М ½л¹аюы т¾зу сызыººа жуыº;

• бiлiкке ж¾ктеме т¾спеген кезде (ж¾ктемесiз ж½мыс) ºоз¹алтºыш т½тынатын тоº I₁ бiр ºалыпты м¸нiнi» (35..40)% º½райды: I_1õõ=(0,35..0,4)I_í;

• Ï°Ê (η), бiлiктегi ж¾ктеме 50% жеткенде, шырºау шегiне дейiн жетiп тез ¼седi ж¸не iсж¾зiнде одан ары ¼згермейдi;

• ºуат еселеуiшi Соsφ äi» ¼ñói Ñîsφ_õõ =0,1 ден бастап, ºалыпты ж¾ктеленген кезде ºалыпты м¸нiне жетедi, асыра ж¾ктелген кезде аздап ¼згередi;

• ñûð¹àíàó S æ¾çiíäå ò¾çó ñûçûºïåí ¼ñåäi;

• ºалыпты сыр¹анау S_í шамасы ºоз¹алтºышты» ºуатына т¸уелдi ¼згередi ж¸не S_í = 0,05…0,01 øåãiíäå àóûòºèäû.

2.22-сурет. Қысқа тұйықталған роторлы асинхронды қозғалтқыштың қорытынды ортақ жұмысшы сипаттамасы.

2.23-сурет. Қысқа тұйықталған роторлы асинхронды қозғалтқыштың қуаттылығына қалыпты сырғанаудың (S) тәуелділігінің қорытынды қисықтары.

Сыр¹анау шамасы ºоз¹алтºышты» ºуаттылы¹ыны» ¼су ретiне ºарай к¼рсетiлген. Эксплуатациялаушыларды» назарын аударуы керек ететiн ¼зiндiк ерекшелiктерге ж¾ктеме болма¹анны» ¼зiнде аныº т½тыну то¹ыны» ¾лкен болуы. ²уаты аз ºоз¹алтºыштарда¹ы бос ж¾рiс то¹ы ºалыпты тоºты» (40…45) %iне жетуi I_õõ=(0,4…0,5)I_í, ал ºуат коэффицентi ¼те т¼мен. Сондыºтан асинхронды ºоз¹алтºыш ºалыпты ж¾ктемемен пайдалануы керек, сонда Соsφ дi» ηге к¼бейтiндiсi шырºау шегiнде болады. ¶ш фазалы асинхронды ºоз¹алтºыштарды» айналу ба¹ытын ¼згерту статор орамасыны» кезкелген екi фазасын желiге ауыстырып ºосу арºылы атºару¹а болады (екi фазаны ауыстыру).

2.11. Бiр фазалы асинхронды ºоз¹алтºыштар. Бiр фазалы ºоз¹алтºыштар ¾шфазалы желi жоº жерде: т½р¹ын ¾йлердегi, ке»селердегi, ºонаº ¾йдегiлердi ж¸не т.б. т¾рлi т½рмыстыº электрºондыр¹ыларды ж¾ргiзуге пайдаланады.

2.11.1. Бiр фазалы асинхронды ºоз¹алтºыш º½рылысы жа¹ынан ¾шфазалы ºоз¹алтºышºа ½ºсас, айырмашылы¹ы статор¹а ¾ш орама емес, екi орама салынады. М½нда статор орамасыны» орындалуы ¸рт¾рлi болуы м¾мкiн. Егер тарамалы ойыºты статор болса, онда орамалар ойыºтар¹а салынады, ал айºын полюстi статорда орамалар шар¹ы т¾рiнде орындалады. Статорды» бiр фазалы орамасы орам саны ¸рт¾рлi екi орама¹а б¼лiнедi. Ке»естiкте бiр-бiрiне ºара¹анда геометриялыº ы¹ысºан. Орам саны к¼п орама ж½мысшы деп, орамы аз орама ж½мысºа ºосушы делiнедi. Ж½мысºа ºосу орамасы ºоз¹алтºышты ж¾ргiзу кезiнде ¹ана ºосыладады. °детте, бiр фазалы электрºоз¹алтºыштарды» роторы ºысºа т½йыºталады.

2.11.2. Бiр фазалы электрºоз¹алтºыштарды» ж½мыс iстеу принципi. Асинхронды электрºоз¹алтºышты» роторы статор орамасы айналмалы магнит ¼рiсiн жаса¹анда ¹ана айналысºа т¾седi. Ол ¾шiн статорда екi орама болуы керек, олар ке»iстiкке геометриялыº жа¹ынан кейбiр б½рышºа ы¹ысºан болуы, ал б½л орамалардан ¼ткен тоº бiрiнен бiрi уаºыт жа¹ынан ы¹ысºан болуы тиiс.

Iс ж¾зiнде орамаларды» ж¸не олар арºылы ¼тетiн тоºты» ы¹ысуына ºол жеткiзу ¾шiн ж½мысшы ораманы статор ойы¹ыны» 2/3 ал ж¾ргiзу орамасы ойыºтарды» ºал¹ан 1/3 б¼лiгiнде орналасады. Осылайша ж½мысшы ж¸не ж¾ргiзу орамалары ке»iстiкте ы¹ыса орналасады, ал орам саныны» ¸рт¾рлiлiгi-омдыº ж¸не индуктивтi шашырандылыº кедергiлерiнi» шамалары бiрдей болмауы автоматты т¾рде олар арºылы ¼тетiн тоºтар арасында фазалыº ы¹ысу¹а ¸келедi:

(2.141)

Бiр фазалы электрºоз¹алтºышты статорыны» орамаларында пайда бол¹ан айнымалы магнит ¼рiсi ¾шфазалы электрºоз¹алтºышты» ¾шфазалы статор орамасында пайда бол¹ан магнит ¼рiсiнен м¼лшерi жа¹ынан ¹ана емес т¾рi жа¹ынан да айырыºша. Жалпы жа¹дайда ол д¼»гелек емес, эллипсойдалы бол¹андыºтан ол бiрфазалы синхронды ºоз¹алтºышты» ºуаттылы¹ы мен роторды» бiр ºалыпты айналуына да керi ¸серiн тигiзедi. Ж¾ргiзушi орама ж½мысшы ретiнде ажыратылып т½р¹андыºтан, ж½мысшы ораманы» то¹ы ¾зiк-¾зiк магнит ¼рiсiн ту¹ызады, оны» ротор магнит ¼рiсiмен ¼зара ¸рекеттесiп бiрфазалы ºоз¹алтºыштарды» эллипсойдалыº айналатын магнит ¼рiсiн ту¹ызады.

2.24-сурет. Бір фазалы асинхронды қозғалтқыштың орнын басудың эквивалентті электр сұлбасы.

. 2.25-сурет. Бір фазалы конденсаторлы асинхронды қозғалтқыштың электр сұлбасы.

Бiр фазалы ºоз¹алтºышты» эллипс бойымен айналатын магнит ¼рiсi бiрiне-бiрi ºарсы айналатын екi магнит ¼рiсiнен т½рады, оларды шамасы ¸рт¾рлi реттiлiгi тура ж¸не керi тоºтар¹а байланысты. Керi реттегi электр кедергiсi ¼зiнi» магнит а¹ыны жиiлiгiне (х₁=2ƒL) тура пропорцианал индуктивтi º½раушысы есебiнен тура реттегi электр кедергiсiнен артыº бол¹андыºтан, керi реттегi тоº ж¸не ол т½¹ызатын магнит а¹ыныны» шамасы тура ретiндегi тоº пен магнит а¹ынынан аз болады. ²оз¹алтºыш тура реттегi магнит а¹ысы ба¹ытына ºарай айналады. Бiр фазалы ºоз¹алтºыш бiлiгiнi» айналу ба¹ытын ¼згерту ж½мысшы немесе ж¾гiзу орамаларыны» ºысºышын ¼зара ауыстырып жал¹ау арºылы атºарылады (орамаларды» бiрiнi» ½шын ауыстыру).

2.11.3. Бiрфазалы асинхронды ºоз¹алтºышты» эквиваленттi алмастырма электрс½лбасы. Бiрiне бiрi ºарама-ºарсы о» ж¸не керi айналатын ¾зiк-¾зiк а¹ын теориясына с¾йенiп, бiрфазалы машиненi» эквиваленттi алмастырма электр с½лбасы 2.24-суретте к¼рсетiлгендей етiп елестетуге болады. Эквиваленттi алмастырма с½лбасы ¼лшемдерiн мына ¼рнектермен аныºталады. Статор орамасыны» толыº электр кедергiсi:

Z₁ = R₁ + j õ₁ (2.141)

Ротор орамасыны» толыº электр кедергiсi тура реттегi

(2.142)

керi реттегi

(2.143)

магниттену тiзбегiнi» толыº кедергiсi:

(2.144)

келтiру коэффицентерi с₁ ìåí ñ₂:

(2.145)

(2.146)

òîºòû» êåëòiðiëãåí ì¸íi I₂^"

(2.147)

Бiрфазалы ºоз¹алтºышты» айналдыру моментi тура реттегi моменттер Ì₁ мен керi реттегi моменттi» Ì₂ айырмасы аныºталады:

(2.148)

немесе орнын басу телсiмi ¼лшемдерi арºылы

(2.149)

Эквиваленттi алмастырма с½лбасы негiзiнде ж½мысшы ж¸не механикалыº сипаттамаларыны» негiзгi ¼лшемдерi 2.9 бен 2.10 тармаºшаларда ¾шфазалы асинхронды ºоз¹алтºыштiкiн аныºта¹андай аныºталады.

2.11.4. Бiрфазалы конденцаторлы ºоз¹алтºыш. Бiрфазалы асинхронды ºоз¹алтºыштарды» ж½мысшы ж¸не ж½мысºа ºосу сипаттамалары ¾шфазалы асинхронды ºоз¹алтºыштiкiне ºара¹анда нашар. Негiзгi себебi магнит ¼рiсiнi» эллипсойда т¸рiздi айналуы. Оларды жаºсарту ¾шiн ¸рт¾рлi iске ºосу º½рыл¹ыларын-резисторларды, индуктивтi шар¹ы немесе конденсатор ºолданады. Бiраº оларды» к¼мегiмен iстi т¾бегейлi шешуге ºол жеткен жоº. Екi орамалы олар ке»iстiкке бiрiне бiрi 90 электр градусºа ы¹ыса орналасºан конденсаторлы электрºоз¹алтºыштарды» ж½мысшы ж¸не ж¾ргiзу сипаттамалары едеуiр жаºсы. Орамаларды» бiрiне конденсатор жал¹айды, ол басºа ораманы» то¹ын уаºыт жа¹ынан 90 градусºа таяу б½рышºа ы¹ыстырады.(2.25-сурет).

Статор тiзбегiне т½раºты жал¹ан¹ан ºонденсаторларды» болуы бiр фазалы ºоз¹алтºышты» ж½мысшы ж¸не ж¾ргiзу сипаттамалары негiзiнде магнит а¹ыныны» айналуын эллисойдан, ше»бер т¸рiздi айналу¹а жаºындатуы есебiнен жаºсартады. Бiр фазалы конденцаторлы ºоз¹алтºышты» кемшiлiгi, сиымдылы¹ы есептеулi конденсатор ºоз¹алтºышты» белгiлi бiр ж¾ктелуi кезiнде ¹ана магнит ¼рiсiнi» ше»бер т¸рiздi айналуын ºамтамасыз ете алады. Басºа ж¾ктемелердi» кезкелгенiнде магнит а¹ыныны» айналуы б½зылады да ПЭК-нi», Соsφ мен айналдыру моментiнi» шамасы азаяды.

Бiр фазалы конденсаторлы ºоз¹алтºышты» ºалыпты ж½мысшы ºасиеттерiне ½ºсап т½ру ¾шiн, оны» бiлiгiндегi ж¾ктеме ¼згергенде конденсаторды» сыйымдылы¹ы да ¼згерiп т½руы тиiс, ол iс ж¾зiнде ºиын.

Бiр фазалы асинхронды ºоз¹алтºыштар жо¹арыда к¼рсетiлген салалардан басºа, автоматика, есептеу ж¸не к¼бейту техника ж¾йелерiнде ке» тарал¹ан. М½ндай машиналарды» ºуаттылы¹ы Ватты» б¼лiктерiнен онда¹ан Ваттºа дейiн жетедi ж¸не асинхронды ша¹ын машиналар делiнедi. Олар¹а атºарушы ºоз¹алтºыштар, тахогенраторлар, б½ру трансформаторлары, синхронды байланыс (сельсиндер) машинелерi жатады. Оларды» º½рылысын, ж½мысын ж¸не ¼лшемдерiн есептеу, п¸ннi» арнайы 5.1 "ша¹ын м¸шинелер" б¼лiмiне жатады.