Азіргі заманғы жүйесі және даму болашағы

Асинхронды қозғалтқыштардың айналу жиілігін реттеу.Асинхронды қозғалтқыш деп айнымалы ток электрлік энергияны механикалық энергияға түрлендіретін, роторының айналу жылдамдығы жүктемеге тәуелді болатын машинаны айтады. Асинхронды қозғалтқыштар үш фазалы, екі фазалы, бір фазалы болады және екі негізгі бөліктен тұрады: статор және ротор.

Статор қозғалтқыштың қозғалмайтын бөлігі (5.27, а-сурет). Оның ішкі жағынан паздар жасалған, оларға фазалық орамалар орнатылады.

Үш фазалы асинхронды қозғалтқышта үш орама болады. Олар бірдей жасалған және 120°-пен орналасқан. Орамалар арқылы

, (5.57)

жиілігімен айналатын магниттік өрісті тудыратын үш фазалы ток өтеді, мұндағы n— айналу жиілігі, мин ^-1; f- айнымалы ток жиілігі, Гц; р- полюстер жұбының саны.

Ротор - қозғалтқыштың айнымалы бөлігі. Ол қысқаша тұйықталған және фазалық бола алады. Қысқаша тұйықталған роторлы қозғалтқыштарда орама шеттерінен тұйықталған мыс немесе құйылған алюминий стерженьдер түрінде жасалған (5.27, б, в-сурет).

а - статор; б – ротордың қысқаша тұйықталған орамы (тиіннің торы);

в - жиналған түрдегі ротор; 1- клеммалық қалқан; 2- станина;

3 - орама; 4 - өзекше; 5 – табан.

5.27-сурет. Асинхронды қозғалтқыштың құрылысы

Фазалық роторлы қозғалтқыштарда соңғысының фазалық орамалары болады (5.28, а, б-сурет). Олар статор орамасының түріне байланысты болады және фазаларының саны да сонша болады. Орамалары «жұлдызша» жалғанады, яғни шығыстары бір нүктеге жалғанған, ал бастары білікке бекітілген мыс сақиналарға жалғанады. Мұндай қозғалтқыштарда роторлық орамалы реостатпен іске қосу кезінде тізбектей жалғауға немесе оны жұмыс істеп тұрғанда қысқа тұйықтауға мүмкіндік беретін құрал болады.

а) - жалпы түрі; б) - қозғалтқыштың контактілі сақиналы роторы

5.28-сурет. Фазалық роторлы асинхронды қозғалтқыш

Құйынды токтарға шығындарды азайту үшін асинхронды қозғалтқыштардың статорлары мен роторы жеке бір бірінен оқшауланған, қалыңдығы 0,5мм электр техникалық болат қаңылтырлардан жасалған.

Егер қозғалтқыштың статорлық орамаларын үш фазалы айнымалы ток желісіне қосса, онда статордың ішінде айналатын магниттік өрісі пайда болады. Бұл өріс бір уақытта статор мен ротордың орамаларын қиып өтеді. Статорлық орамаларда орамның ток күшін анықтайтын теріс ЭҚК-тері индукцияланады.

Роторлық орамаларда ЭҚК индукцияланады, оның әсерінен орамалардан токтар өтеді. Ол токтар статордың айналатын магниттік өрісімен әсерлесіп айналу моментін тудырады, осының нәтижесінде ротор статордың өрісінің айналу жағына қарай айнала бастайды.

Демек, ротор айналғанда оның айналу жиілігі статор өрісінің айналу жиілігінен аз болу керек. Осыдан қозғалтқыш асинхронды деген (бір уақыттылы емес) деген атқа ие болды. Статордың өрісінің айналу жиілігі n мен ротордың айналу жиілігінің n₁ айырмашылығы s сырғанау деп аталатын шамамен сипатталады:

. (5.58)

Асинхронды қозғалтқыш үшін сырғанау бірден нольге жақын шамаға дейін өзгереді.

Қозғалтқышты іске қосқанда, ротор қозғалмай тұрғанда (s=1), ротор орамасының айналатын магниттік өріспен қиылысу жиілігі ең үлкен болады. Ротордың орамаларында үлкен ток күшін әкелетін ең үлкен ЭҚК-тері индукцияланады. Ротор орамаларының токтары өзінің айналатын магниттік өрісін тудырады, ол өріс статор айналатын магниттік өрісіне қарсы бағытталады және оны азайтады. Нәтижесінде теріс ЭҚК-і азаяды, ал статор орамаларындағы ток артады. Іске қосу тогы номиналдыдан 4-7 есе артық болады.

Қысқаша тұйықталған роторлы қозғалтқыштардың роторының айналу жиілігі полюстар жұбын ауыстырып қосу арқылы немесе кернеудің шамасын өзгерту арқылы реттейді.

Фазалық роторлы қозғалтқыштың айналу жиілігі ротордың орамасына қосылған реостатпен реттеледі. Реостаттың кедергісін өзгерте бере, ротордағы ток күшін өзгертеді, бұл кезде ротордың өрісі өзгереді, сәйкесінше ротордың және статордың өрістерінің әсерлесу күші өзгереді. Демек, сырғанаудың шамасы өзгереді.

Асинхронды электр жетегінің қарапайым модельдері.Асинхронды машинаның жалпы түрдегі жұмыс істеу принципі келесідей: машинаның элементінің бірі – статор белгілі бір жылдамдықпен қозғалатын магниттік өрісті тудыру үшін қолданылады, ал басқа элементтің тұйықталған өткізетін пассив контурларында – роторда магниттік өріспен әсерлескенде күштердің (моменттердің) пайда болуын және токтардың өтуін тудыратын ЭҚК пайда болады. Барлық осы құбылыстар өріске қатысты ротордың синхронды емес – асинхронды қозғалысы кезінде болады, сол себепті машиналардың бұл түрін – асинхронды теп атайды.

Статор әдетте бірнеше паздарда орналасқан катушкалар түрінде орындалады, ал ротор қысқаша тұйықталған ротор түрінде немесе бірнеше катушкалар (фазалық ротор) түрінде (катушкалар бір бірімен жалғанған және білікте орналасқан сақиналарға шығарылып, олар арқылы сырғитын щеткалардың көмегімен сыртқы резисторларға тұйықталған) орындалады.

Асинхронды машинадағы үрдістердің толық математикалық сипаттамасы күрделі болады:

- біріншіден, барлық кернеулер, токтар, ағын ілінісі – айнымалылар, олар жиілікпен, амплитудамен, фазамен немесе сәйкес векторлық шамалармен сипатталады;

- екіншіден, қозғалатын контурлар әсерлеседі, олардың өзара орналасуы кеңістікте өзгереді;

- үшіншіден, магниттік ағын магниттелу тогымен сызықты емес байланысқан (магниттік тізбек қанығады), роторлық тізбектің активті кедергілері жиілікке тәуелді (токты ығыстыру эффектісі), барлық тізбектердің кедергілері температураға тәуелді және т.с.с.

Асинхронды электр жетегіндегі негізгі құбылыстарды түсіндіруге болатын асинхронды машинаның ең қарапайым моделін қарастырайық.

Қозғалатын магниттік өрісті алу принципі.Статорда айнымалы ток i_A = I_msinwt (w = 2pf₁) өтетін орам (катушка) А-Х (5.29, а, б-сурет) орналассын делік. Осы токтан пайда болған МҚК F_А орамның осімен пульсацияланады (5.29, в-суреттегі көлденең штрих стрелкалары).

F_А = F_msinwt.

5.29-сурет. Машинадағы айналатын магниттік өрістің пайда болуы

Егер 90⁰ бұрышпен орналасқан орамды (катушканы) BY қосса және ол арқылы i_B = I_mcoswt тогын жіберсе, онда МҚК F_В осы орамның осі бойынша пульсацияланады (тік стрелкалар):

F_В=F_mcoswt. (5.59)

Нәтижелік ЭҚК-інің векторының модулі:

(5.60)

Оның a фазасы келесі шарттан анықталады:

. (5.61)

Асинхронды электр жетегі тұрақты ток электр жетегі сияқты, тұрақты ток электр жетегіндегі энергия ағынының таралуымен, қозғалтқыштық және үш тежелу режимінде жұмыс істей алады).

Сонымен, қабылданған шарттарда, яғни кеңістікте екі тармақтың бұрышына және уақыт бойынша -ге токтың ығысуы кезінде, нәтижелік МҚК-інің векторы бұрыштық жылдамдығымен айналады, мұндағы f₁ – орамдардағы ток жиілігі.

Жалпы алғанда, р полюстар жұбы (р=1,2,3...) бар машина үшін , рад/с синхронды бұрыштық жылдамдығы, яғни өрістің жылдамдығы, келесі формуламен анықталады:

; (5.62)

Статор орамаларын үш фазалы торапқа қосқанда, айналмалы магнит өрісі пайда болады, оның айналу жиілігі п₁, өлшем бірлігі айн/мин:

, (5.63)

яғни f₁=50Гц желіден қоректенгенде синхронды айналу жиілігі машинаның құрылымына байланысты 3000, 1500, 1000, 750, 600... айн/мин бола алады.

(5.62) және (5.63) өрнектердің принциптік сипаттамасы бар: олар берілген машина үшін өрістің жылдамдығын өзгертудің бір ғана мүмкіндігі барын көрсетеді және ол – f₁ қоректену көзінің жиілігін өзгерту.

w = w₀ кезіндегі үрдістер.Ротор w₀ жылдамдығымен айналсын, яғни оның орамалары магниттік өрістің күштік сызықтарын қимайды және үрдістерге елеулі әсер етпейді.

Дөрекі, бірақ кейде пайдалы жақындауда статордың фазасының орамасын белгілі бір идеалды орауыш түрінде қарастыруға болады, ол орауышқа айнымалы кернеу берілген. Әрі қарай біз не бас әріптеріне сәйкес басқа да синусоидалы өзгеретін айнымалыларын белгілейміз, егер олардың әсер етуші мәндері керек болса, не жоғарыда нүктені қосумен, онымен біз амплитудасы және j фазасы бар уақытша вектор туралы айтылатынын көрсетеміз.

Берілген кернеуі өздік индукцияның ЭҚК-імен теңесетіні анық:

, (5.64)

мұндағы w – ораманың орам саны; k_об – ораманың нақты орындалуына байланысты коэффициент, Ф – магниттік ағын.

Магниттік ағын берілген кернеумен, жиілікпен және орамның шама-шарттарымен анықталады деп санауға болады:

. (5.65)

Статордың орамасындағы (фазадағы) ток – магниттелу тогы кезінде тек магниттік ағынмен және машинаның магниттелу сипаттамасымен анықталады (5.30-сурет):

.

5.30-сурет. w=w₀ кезіндегі асинхронды машинаның идеалдандырылған моделі (а), векторлық диаграммаcы (б) және магниттелу қисығы (в)

Сериялық машиналарда U₁=U_1н және f₁=f_1н кезінде, яғни номиналды магниттік ағын кезінде бос жүріс тогы I₁₀ әдетте статордың I_1н номиналды тогының 30-40%-ын құрайды.

5.31-суретте асинхронды электр жетегінің энергетикалық режимдері келтірілген.

5.31-сурет.Асинхронды электр жетегінің энергетикалық режимдері

Рекуперативті тежелу (р.т.) қозғалтқыш активті моментпен w>w₀ жылдамдығымен айналған кезде болады. w жылдамдығымен ротор айналғанда өрістің w₀ айналу жылдамдығын азайтса, онда рекуперативті режим болады. Бұл жерде активті моменттің ролін айналатын ротордың инерциялық массаларының моменті атқарады.

Кері қосылумен тежелуді (к.қ.т.) алу үшін екі фазасын орындарымен айырбастау қажет (5.31-сурет). Бұл кезде өрістің айналу бағыты өзгереді, машина кері қосу режимінде тежеледі, одан кейін реверстеледі (кері айналады) (5.32-сурет).

5.32-сурет. Асинхронды қозғалтқыштың реверсі

Динамикалық тежелу режимі ерекше болып табылады. Бұл режим желіден ажыратылған айнымалы ток асинхронды қозғалтқыштың генераторлық режимі болып табылады, қозғалтқыштың статорына I_т тұрақты ток берілген. Бұл режим бірқатар жағдайларда қолданылады, ол кезде қозғалтқыш желіден ажыратылғаннан кейін реверссіз жылдам токтатылуы қажет.

Статордың орамасына берілетін тұрақты ток кеңістікте қозғалмайтын өрісті тудырады. Ротор айналғанда оның орамасында айнымалы ЭҚК пайда болады, оның әсерінен айнымалы ток өтеді.

Статордың және ротордың өрістері қосылып, нәтижелік өрісті береді, нәтижесінде бұл өріспен ротор тогының әсерлесуінен тежелу моменті пайда болады. Қозғалтқыштың білігінен келетін энергия бұл кезде ротор тізбегінің кедергілерінде таралады.

Динамикалық тежелу режимінде статордың өрісі қозғалмайды, сырғанау келесі түрде жазылады:

,

және келесі өрнектер механикалық сипаттамалар үшін орындалады:

; (5.66)

, (5.67)

мұндағы - статор орамалары жұлдызша жалғанғанда, және статор орамалары үшбұрышпен жалғанғанда.

(5.68)

Қанықпаған машина кезінде болғандықтан, динамикалық тежелу режиміндегі s_к.т критикалық сырғанау s_к сырғанауынан елеулі аз болады.

Ротор айналымының жиілігін келесі формуламен анықтауға болады:

(5.69)

Осы формуладан ротордың айналу жилігін оның сырғанауына және 1– ші орамдағы айналу жиілігіне байланысты екені көрінеді. Төмендегі формулада ротор айналымының жиілігінің полюс санына, жиілігіне және сырғанау коэффицентіне тәуелді екені көрінеді:

, (5.70)

мұндағы р – полюстер саны, п₁ – статор орамаларының айналу жиілігі, (айн/мин), – сырғанау, – айнымалы кернеу жиілігі.

Асинхронды қозғалтқыштың айналу жиілігін желі тогының жиілігін өзгерту арқылы реттеу қиынға түседі. Өйткені ол үшін реттелетін жиілік түрлендіргіш немесе генератор қажет болады. Сондықтан осындай тәсіл көп қолданбайды. Машина полюстерінің санын өзгерту үшін статорда әр түрлі санды полюстері бар бірнеше орамалар болуы керек. Айналу жиілігін полюстер санын өзгерту арқылы реттеу қысқа тұйықталған роторлы қозғалғыштарда бұл тәсіл қолданбайды, өйткені статор орамасының полюстер санын қаншама өзгертсек, ротор орамасының полюстер санын да соншама өзгерту керек. Бұл жағдайды іске асыру қиынға соғады.

Статор орамасының полюстер санын өзгертсек, оның магнит өрісінің айналу жиілігі де өзгереді. Соның салдарынан қозғалтқыш роторының айналу жиілігі де өзгереді. Ал реттегіш реостат фазалық ротордың орама тізбегіне жіберіп қосу реостаты сияқты жалғанады. Реттегіш реостат токтың ұзақ өтуіне есептеледі. Оны қосқанда ток кемиді. Нәтижесінде айналдырушы момент азаяды. Ал сырғанау коэффициенті айналу жиілігіне байланысты төмендеп кетеді. Сырғанау өскен сайын ЭҚК және ток үлкейеді. Айналу жиілігі мен жылжыма моменттер теңескенше, яғни ротордағы ток көзінің бастапқы мәніне жеткенше өзгереді. Осы жағдай тек қана фазалық роторда пайдаланылады. Бұл тәсіл практикада үнемді болмаса да, яғни энергия шығыны көп болса да кеңінен қолданылады.

Асинхронды қозғалтқыштарды жүргiзiп жiберy (іске қосу). Асинхронды қозғалтқышын айнымалы ток желiсiне қосқан кезде оның статор және ротор орамаларымен өтетiн токтардың мөлшерi олардың нақтылы (номинал) мөлшерлерiнен бiрнеше есе артық болады. Oның ce6e6i ротор орнында тұрған кезде айналма­лы магнит өpici оның орамасын магнит өрiсiнің айналу жиiлiгiне тең үлкен жиiлiкпен кесiп өтедi де, осы орамада үлкен ЭҚК-тi ин­дукциялайды. Бұл ЭҚК ротор тiзбегiнде үлкен ток туғызады, ал ол статор орамасында да тиiстi токтың пайда болуына әкеледi.

Ротордың айналу жиiлiгi өскенде жылжыма азаяды, бұл ротор орамасындағы ЭҚК пен токтың азаюына алып келедi. Ол өз кезе­гiнде статор орамасындағы токты азайтады. Үлкен жүргізiп жiберу (iске қосу) тогы қозғалтқыш үшiн де, козғалтқыш энергия алатын ток көзi үшiн де зиянды. Жиi iске қо­су кезiнде үлкен жүргiзiп жiберу тогы қозғалтқыш орамаларының температурасын күрт көтередi, соның салдарынан оның оқшаула­масы мезгiлсiз ecкipyi мүмкiн. Үлкен ток желiдегi кернеудi азай­тады, ол осы желiге қосылған басқа энергия қабылдағыштарының жұмыстарына әсер етедi. Сондықтан қозғалтқышты оныңқуаты желiнi қоректендiретiн энергия көзiнiң қуатынан анағұрлым кішi болғанда ғана желiге тiкелей қосып жүргiзiп жiберуге болады. Егер қозғалтқыш қуаты энергия көзiнiң куатымен шамалас болса, онда қозғалтқыштың жүргiзiп жiберу кезінде тұтынатын тогын төмендету керек.

Фазалық роторлы қозғалтқыштардың өте жақсы жүрiп кету (icкe қосылу) қасиеттерi бар. Жүргiзiп жiберу тогын азайту үшiн ротор орамасын жүргiзiп жiберу реостаты деп аталатын активтiк кедергiге тұйықтайды. Мұндай кедергiнi ротор орамасы­ның тiзбегiне қосқанда оның тогы кемидi, соның салдарынан ста­тор орамасындағы және қозғалтқыш желiден тұтынатын токтар азаяды.

Бұл кезде ротор тогының активтiк құраушысы көбейедi, сол себептi қозғалтқыштың жүргiзiп жiбepy кездегi айналдырушы моментi өседi.

Жүргiзiп жiбepy реостаттарының бiрнеше түйiспелерi болады, сондықтан ротор орамасының тiзбегiне енгiзiлген кедергiнi бiртiн­деп азайтуға болады. Ротордың айналу жылдамдығының артуына қарай, реостат тiзбектен бiртiндеп шығарылып отырады.

Ротор қалыпты айналу жиiлiгiне жеткенде реостат толығымен шығарылады, яғни ротор орамасын қысқа тұйықтайды. Ротордың қалыпты жиiлiгiнде жылжыма аз және оның орамасындағы индукцияланатын ЭҚК онша көп емес. Сондықтан ешқандай қосымша кедергiлер ротор тiзбегiне керек емес.

Жүргiзiп жiберу реостаттары қысқа уақыт мерзiмiнде қозғалтқышты орнынан қозғайтын, жылдамдығы қалыпты жағдайға жет­кенше (екпiндеткенше) ғана жұмыс жасайды. Егер реостатты ұзақ уақытқа қосып қойсақ, ол iстен шығады.

Энергия көзiне қарағанда қуаты аз қысқа тұйықталған роторлы козғалтқышты желiге тiкелей қосу арқылы жүргiзедi. Үлкен қуат­ты қозғалтқыштың жүргiзiп жiберу тогын оған берiлген кернеудi төмендету арқылы азайтады. Жүргiзiп жiберу кезiнде кернеудi төмендету үшiн қозғалтқышты желiге төмендеткiш автотрансформа­тор немесе реактор арқылы қосады. Ротор қалыпты жиiлiктен ай­налған кезде қозғалтқышты желiнiң толық кернеуiне ауыстырып қосады. Қозғалтқышты бұлай жүргiзiп жiберген кезде оның жүр­гiзiп жiберетiн моментi күрт төмендейдi, бұл қаралып отырған тәсiлдiң үлкен кемшiлiгi. Жүргiзiп жiберу тогын N есе азайту үшiн желi кернеуiн де N есе азайту керек. Жүргiзiп жiберу моментi кер­неу квадратына пропорционал, сондықтан ол N² есе азаяды. Сон­дықтан кернеудi төмендетiп жүргiзгенде қозғалтқыш жүктемесi өте аз немесе тiптен болмауы керек.

Қозғалтқыштарды жүргiзiп жiберуге статор орамасын жұлдызшадан үшбұрышшаға ауыстырып қосу тәсiлiн жиi қолданады (5.33-сурет). Қосу (жүргiзiп жiберу ке­зiнде) статор орамасын жұлдызшамен моментiнде қосады, қозғалт­қыш айналуы қалыпты жиiлiкке жакындағанда оны үшбұрышшаға ауыстырып қосады. Қозғалтқышты бұлай жүргiзiп жiберу тәсiлiн­де жүргiзiп жiберу тогы статор орамасының үшбұрышпен қосылған кездегi тәсiлiмен салыстырғанда үш есе азаяды. Бұл жүргiзiп жiберу тәсiлiн берiлген кернеу желiсiнен қоректенетiн қозғалтқыш­тың статорлық орамасын үшбұрыштап жалғанатын жағдайларда ғана қолдануға болады.

5.33-сурет. Асинхронды қозғалтқыш­тың фазалық роторы түйiспесiнде жүргiзiп жiберу реостатын қосу сұлбасы

Іске қосу қасиеттері жақсартылған қозғалтқыштар.Қысқа тұйықталған роторлы қозғалтқыштардың құрылысының өте қарапайым және пайдалану ceнімдiлiгi жоғары болуы олардың елеулi артықшылығы болып табылады. Сондықтан олар өндірiсте кеңінен қолданылып отыр. Бiрақ бұл қозғалтқыштардың жүргiзiп жiберу сипаттамалары нашар. Олардың жүргiзiп жіберу сипат­тамаларын ротордың құрылысын өзгерту арқылы жақсартуға 6о­лады. Ол үшін қос қысқа тұйықталған ротордың құрылысын бірінші рет И. О. Доливо-Добровольский 1889 жылы ұсынған. Ротордың екі қысқа тұйықталған тиын торына ұқсаған орамалары болады (5.34, а-сурет). Жоғарғы А және тө­менгі Б орамаларының науашаларының саны әртүрлi немесе 6ip­дей болуы мүмкiн. Сыртқы орамасы А көлденең қимасы кішiстер­женьдерден жасалынады, ал iшкi орамасы 6 – көлденең қимасы үлкен стерженьдерден жасалынады. Сондықтан А орамасының активтiк кeдepгici В орамасының активтiк келергiсiнен анағұрлым үлкен (R_A>R_в) болады, ішкi Б орама стеpженi ротор денесінде терең жатқандықтан және оның айналасы болатпен қоршалғандықтан, iшкі ораманың индуктивтiкeдepгіci оның сыртқы орама стерженiнің индуктивті кедергісінен әлдекайда көп (Х_Б > Х_Л).

Бұл қозғалтқыштың жұмыс істеу принципі мынадай: қозғалтқышты жұмысқа қосу кезінде ротор қозғалыссыз және ротор тогының жиілігі желі тогының жиілігіне тең f₂=f₁.

А - қос қысқа тұйықталған орамамен, б - терең пазамен

5.34-сурет. Ротордың құрылысы

А және Б орамала­рында ток олардың толық кедергiлерiне керi пропорционал тара­тылады. Асинхронды машиналардың орамаларының реактивтiк кедергiлерi олардың активтiк кедергiлерiнен айтарлықтай көп болғандыктан, жүргізіп жiберу кезiнде А жане Б орамаларында токтың таралуы, шамамен олардың индуктивтiк кедергілерiне кepi пропорционал. Сондықтан жүргiзiп жүру кезiнде ток негiзiнен, шағын индуктивтi және үлкен активтi кедергiлерi бар сыртқы А орамасының өткiзгiштерi арқылы өтеді. Осы ораманы жүргiзiп жiберу орамасы деп атайды.

Жұмыс режимiнде жылжыма шағын болғандықтан ротордағы токтың жиiлiгi де шағын (f₂≈0). Сондықтан орамалардың индуктивтік кедергiлердiң мағынасы болмай, А және Б орамдарындағы токтар олардың активтiк кедергiлерiне кepi пропорционал болады. Сонымен, жұмыс режимiнде ток негiзiнен, шағын активтiк кедергi­ci бар iшкi Б орамасының өткiзгiштерi арқылы жүредi. Бұл орама­ны жұмыстық орама деп атайды. Ротордың осындай кұрылысы қозғалтқышты жүргізіп жiберу сәтiнде оның орамасының активтiк кедергiсiн көбейтуге мүмкiндiк бередi. Ол жүргiзiп жiберу реос­татын фазалық ротор тізбегiне қосқандағы сияқты, жүргiзiп жiбе­ру тогын азайтып, жүргiзiп жiберу моментiн көбейтедi.

Роторының тереңдетiлген науашалары бар қозғалтқыштарда ротордың қысқа тұйықталған орамасы жұқа және биiк жолақ тү­рiнде жасалынады (5.34, б-сурет). Ораманың мұндай құрылысы ке­зiнде өткiзгiштердiң төменгi бөлiктерi жоғарғы бөлiктерiне қарағанда магниттiк ceйілy ағынының көпшiлiгiмен ұстасуына байла­нысты өткiзгiштiң жоғарғы бөлiгiне тықсырылады. Токты өткiзгiш­тердiң жоғарғы бөлiгiне тықсыру құбылысы қозғалтқышты жүргi­зiп жiберу сәтi кезiнде күштi әсер етедi. Бұл кезде ротор тогының жиiлiгi желі тогының жиiлiгiне тең болады. Демек, жүргiзiп жiбе­рер кезде ротор орамасының активтiк кeдepгici артады да жүргiзiп жiбepу моментi өседi. Ротордың айналу жиiлiгi өскен сайын, онын орамасындағы токтың жиiлiгi азаяды да, стерженьдердiң қимасы­мен ток бiркелкiрек таратылады. Ротордың қалыпты айналу жиi­лiгiнде стерженьдердiң көлденең кимасындағы ток таратылуының бiркелкiсiздiгi толық дерлiк жойылады.

Мұндай тектiқозғалтқыштардың жүргiзiп жiберу моменті:

M_ж.ж=(1÷1,5)M_н,

ал жүргізіп жіберу тогы:

I_ж.ж=(4÷5)I_н.

Сонымен, қос қысқа тұйықталған орамалары және тереңдетiл­ген науашалары бар қозғалтқыштардың кәдiмгi қысқа тұйықталған роторлы қозғалтқыштарға қарағанда жүргiзiп жiберу момент­терi көп, ал жүргiзiп жiберу токтары аз болады. Бiрақ бұл қозғалт­қыштардың кәдiмгi қысқа тұйықталған қозғалтқыштарға қараған­да жұмыс сипаттамалары нашар: cos φ, ПЖК, максимал моментi аздау, өйткенi ағындар сейiлуi көп, яғни ротор орамаларының ин­дуктивтi кeдepгici үлкен.

Үш фазалы асинхронды қозғалтқыштардың айналу жиілігін реттеу кезінде ротор айналымының 6ip минуттағы жиiлiгiн мына формуламен анықтайды:

n₂=n₁(1-S)=60f₁-(1-S)/р. (5.71)

Бұл формуладан ротордың айналу жиiлiгiн оны анықтайтын үш параметр арқылы реттеуге болатындығы көрiнедi, яғни желi тогының жиiлiгiн f_1, полюстер жұбының санын р және жылжыма мөл­шерiн өзгерту арқылы реттеуге болады.

Асинрхонды қозғалтқыштардың айналу жиiлiгiн желi тогының жиiлiгiн өзгерту аркылы реттеу қиынға түседi, өйткенi ол үшiн реттелетiн жиілік түрлендiргiш немесе генератор қажет. Сондықтан мұндай тәсiл кең қолдану таппай отыр.

Машина полюстерiнiң санын өзгерту үшiн статорда әртүрлi санды полюстерi бар бiрнеше (әдетте, екi) орамалар немесе әртүр­лi санды полюстерге ауыстырып қосуға болатын 6ip орама неме­се әрқайсысы әртүрлi санды полюстерге ауыстырып қосыла ала­тын eкi орамдар болуы керек.

5.34, а-суретте тiзбектеп қосылған бip фазаның екi катушкалары бар сұлба түрiнде көрсетiлген. Ток олардан өтiп төртұшты магнит өpiciн тудырады. Егер орауыштың бiреуiндегi токтың бағытын екiншісiне қарсы қосу арқылы өзгертсек, онда орама екi ұшты магнит өpiciн туғызады (5.34, б-сурет). Статор орамасының ұштар санын өзгертсек, оның магнит өpiciнiң айналу жиiлiгi өзгередi. Со­ның салдaрынан қозғалтқыш роторының айналу жиiлiгi де өзгередi. Асинхронды қозғалтқыштың айналу жиiлiгiн бұлай реттеу тиiмдi, 6ipaқ оның кемшiлiгiне жиiлiк өзгерiлуiнiң сатылығы жатады. Со­нымен бiрге мұндай қозғалтқыштардың бағасы статор орамасының күрделiленуiне және ауқымының (габаритiнiң) ұлғаюына байла­нысты едәуiр өседi. Айналу жиiлiгiн ұштар санын өзгерту арқы­лы реттеу қысқа тұйықталған роторлы қозғалтқыштарда қолданы­лады, фазалық роторлы қозғалтқыштарда бұл тәсiл пайдаланыл­майды, өйткен статор орамасының ұштар санын қаншама өз­гертсек, айналып тұрған ротор орамасының ұштарының санын да соншама өзгерту керек, оны icкe асыру өте киын.

Бір фазалы асинхронды қозғалтқыш.Бiр фазалы асинхронды қозғалтқыштар шағын қуаттарда 1-­2 кВт-қа дейiнгi кеңiнен қолданылады. Мұндай қозғалтқыштың кәдiмгi үш фазалы қозғалтқыштан айырмашылығы - оның статорында бip фазалы орама орналасады. Бiр фазалық асинхронды қозғалтқыштың роторында фазалық немесе қысқа тұйықталған орама болады. Бiр фазалық асинхронды қозғалтқыштың ерекше­лiri - онда бастапқы немесе жүргiзiп жiберу моментiнiң болмау­ында, яғни мұндай қозғалтқышты желiге қосқанда оның роторы қозғалмаған күйiнде қала бередi.

Егер роторды әйтеуiр бip сыртқы күшпен қимылсыз күйiнен шығарса, онда қозғалтқыш айналдырушы момент дамытады. Бас­тапқы моменттiң болмауы бiр фазалы асинхронды қозғалтқыштардың елеулi кeмicтiгi болып табылады. Сондықтан олар әркашанда жүpгiзin жiбepy құрылғысымен жабдықталады.

Ең қарапайым жүргiзiп жiберу құрылғысына статорға ораналастырған, бiр-бiрiнен үш бөлiмінiң жартысына (90 эл. град.) ығыстырылған екi орама жатады. Бұл орамалар симметриялы екi фазалық желiден қоректенедi, яғни орамаларға берiлген кернеу бip-бipiмeн тең және фаза бойынша ширек периодқа ығысқан. Мұн­дай кернеулерде орамалар бойынша жүретiн токтар да фаза бо­йынша ширек периодқа ығысады. Ол орамдардың кеңiстiктiк ығы­суына қосылып айналмалы магнит өpiciн алуға мүмкiндiк бередi. Айналмалы магнит өpici болған кезде қозғалтқыш жүргiзiп жiбе­ретiн момент дамытады.

Анығына келетiн болсақ, әдетте екi фазалы жүйе болмайды, бip фазалы қозғалтқышты жүргiзiп жiберу үшiн екi ораманы оларға ортақ бiр фазалы желiге қосады. Орамалардағы токтар арасында, шамамен ±π/2-ға тең (ширек периодқа тең) фазалар ығы­су бұрышын алу үшiн орамалардың бipiн (жұмыстық ораманы) желiге тiкелей немесе жүргiзiп жiберу активтiк кедергiсi арқылы қосады, екiншi ораманы (жүргiзiп жiберу ора­масын) орауышпен немесе конденсатор­мен тiзбектеп косады

Жетектің сенімділігі және үнемділігі. Жүктемелік диаграммалар.Қазіргі замандағы электр жетектің жұмыс шарттарын анықтап алу үшін жүктемелі диаграммаларды тұрғызу керек. Жүктемелік диаграммалар қозғалтқыштардың қуатын, тогын және айналмалы моменттін уақытқа байланысты екенін көрсетеді.

Жүктемелік диаграммада жоғары шамалардың өзгеріс жұмысын, орныққан режимдерді және өтпелі үрдестерді қарастырады. Мысалы атап өтейік, орындаушы механизмнің жүктемелік диаграммасы қозғалтқыштың жүктемелік диаграммасымен сәйкес келуі мүмкін. Электр жетегі іске қосылу кезінде қозғалтқыш моменті механизмнің статистикалық моментінен диаграммалық моментке тең шамаға үлкен болады.

Динамикалық момент жүйенің үдеуіне жұмсалады, яғни басқа уақытта кинетикалық энергия арқылы жойылып отырады.

Электр қозғалтқыштардың бірнеше жұмыс режимдері бар:

а) ұзақ режим (өзгермейтін жүктеме) (5.35, а-сурет), осы режимде жұмыс істейтін механизмге желдеткіштер, сорғылар, транспортерлар, конвейерлер жатады. Осы режимде қозғалтқыш температурасы орныққан мәніне жетеді, орныққан температурада қозғалтқыш ұзақ мерзімде жұмыс жасайды. Осы режимде қума жону станоктары, карусельдер, экскалаторлар, реверсті емес станоктар жұмыс жасайды.

б) қысқа уақытты режим (5.35, б-сурет). Осы режимде қозғалтқыш шектеулі уақыт мерзімінде (t_к) жұмыс жасайды. Осы мезгілде температура орныққан мәніне (t_у) жетпейді. Сонан кейін қозғалтқыш ажыратылады, ажыратулы кезінде толық суып үлгереді. Осы режимде металкесуші станоктар, ашып жабылушы көпірлер, шлюздер жұмыс жасайды.

а) б)

в)

5.35-сурет. Электр қозғалтқыштардың жұмыс режимдері

в) қайталама-қысқа уақытты режим (5.35, в-сурет). Осы режим жүктеме мен үзілістердің периодты түрде қайталануымен сипатталады. Жүктеме периодында температура орныққан мәніне жете алмайды. Ал үзіліс кезінде қозғалтқыш толық салқындайды.

Қайталама-қысқа уақытты режим салыстырмалы қосылумен (Е) сипатталады, ол келесі формуламен анықталады:

E= t_р/t_у=t_р/(t_р+t₀), немесе ПВ%=[t_р/(t_р+t₀)]·100.

Жүктеме периодында t үлкейеді, бірақ орныққан мәніне жетпейді. Үзіліс уақытында t қозғалтқыш салқындайды, бірақ оның температурасы қоршаған ортаның температурасымен сәйкес келмейді, яғни оған жетпейді. Соңында орныққан жағдай орындалады, осы мерзімде бастапқы және соңғы температуралар біріңғай болады. Осы режим өте көп тараған. Осы режимде кран, лифтілер, экскаватор, подшипниктердің электр жетектері жұмыс істейді.

Осы графиктен үшбұрышқа, трапецияға, төртбұрышқа бөлінген бөліктер көрсетілген. Осындай графиктер қозғалтқыштардың қуатын таңдау кезіндегі есептеуде қолайы болады.

Қайталама-қысқа уақытты режимде жұмыс істейтін жетек үшін арнаулы кранды - металлургиялы қозғалтқыштар орындалады, оған жататындар: тұрақты ток қозғалтқыштары (ТТҚ); МТ, МТК, МТВ, МТКВ, МТКМ; ПВ-ын мәндері (қосылу);

ПВ: 15, 25, 40, 60%. Ал кранды қозғалтқыштар үшін ПВ=25%; металлургиялық үшін ПВ=40 %.

Басқа да әр түрлі машиналардағы секілді, асинхронды қозғалтқыштың механикалық сипаттамасы деп оның айналу жылдамдығының (жиілігінің) айналдырушы иінкүштен тәуелділігін айтады, яғни n=f(M). Ротордың айналу жылдамдығы мен жікайналымының арасындағы пропорционалдық байланыстан және синхронды жылдамдықтың қарастырып отырған қозғалтқыш үшін тұрақты шама екенін ескерсе, n=f(M) графигі мен s=f(M) графигінің бірдей болатындығы анық. Сондықтан асинхронды қозғалтқыш үшін жік айналымының иінкүштен тәуелділігі де механикалық сипатттама ретінде қабылданады.

Механикалық сипаттаманың графигін тұрғызу үшін иінкүш пен жікайналымды және ол арқылы айналу жылдамдығымен байланыстарын өрнекті іздестірелік.

Ротор тогының активті құраушысы:

, (5.72)

мұндағы ψ₂ – ротордың ЭҚК-і мен тогының фазалық ығысу бұрышы (ψ₂=α).

Ал жоғарыдағы теңдіктерді ескерсе, ротордың активті тогын келесі түрде көрсетуге болады:

. (5.73)

Егер токтың осы мәнін жоғарыдағы өрнегіне қойса, келесі өрнекті алуға болады:

. (5.74)

Асинхронды қозғалтқыштың механикалық сипаттамасы 5.36-суретте көрсетiлген.

5.36-сурет. Асинхронды қозғалтқыштың механикалық сипаттамасы

Максимал иінкүштің номинал иінкүшке қатынасын максимал иінкүштің еселігі деп атайды. Әдетте асинхронды қозғалтқыштарда максимал иінкүштің еселігі:

, (5.75)

шамасында болады.

Максимал иінкүштің еселігін қозғалтқыштың асқын жүктелу қабілеттілігі деп те айтады, өйткені шынында да λ_m қозғалтқыштың оның номинал иінкүшінен неше есе артық кедергі иінкүшті игере алатындығын көрсетеді.

Қозғалтқышты желіге қосқан кедергі (ротор айналып үлгермеген, s=1) жіберу иінкүші (5.75) өрнегі бойынша:

(5.76)

Жіберу иінкүшінің номинал иінкүшке қатынасын жіберу иінкүшінің еселігі деп атайды. Әдетте асинхронды қозғалтқыштардың жіберу еселігі:

, (5.77)

шамасында болады.

Қозғалтқыштың тез іске қосылып кетуі үшін жіберу иінкүшінің маңызы өте зор, өйткені жіберу иінкүші кедергі иінкүштен әрқашанда үлкен, яғни M_ж>M_k болуы шарт.