Азіргі заманғы жүйесі және даму болашағы

Асинхронды қ озғ алтқ ыштардың айналу жиілігін реттеу. Асинхронды қ озғ алтқ ыш деп айнымалы ток электрлік энергияны механикалық энергияғ а тү рлендіретін, роторының айналу жылдамдығ ы жү ктемеге тә уелді болатын машинаны айтады. Асинхронды қ озғ алтқ ыштар ү ш фазалы, екі фазалы, бір фазалы болады жә не екі негізгі бө ліктен тұ рады: статор жә не ротор.

Статор қ озғ алтқ ыштың қ озғ алмайтын бө лігі (5.27, а-сурет). Оның ішкі жағ ынан паздар жасалғ ан, оларғ а фазалық орамалар орнатылады.

Ү ш фазалы асинхронды қ озғ алтқ ышта ү ш орама болады. Олар бірдей жасалғ ан жә не 120°-пен орналасқ ан. Орамалар арқ ылы

 

, (5.57)

 

жиілігімен айналатын магниттік ө рісті тудыратын ү ш фазалы ток ө теді, мұ ндағ ы n— айналу жиілігі, мин ^-1; f- айнымалы ток жиілігі, Гц; р- полюстер жұ бының саны.

 

Ротор - қ озғ алтқ ыштың айнымалы бө лігі. Ол қ ысқ аша тұ йық талғ ан жә не фазалық бола алады. Қ ысқ аша тұ йық талғ ан роторлы қ озғ алтқ ыштарда орама шеттерінен тұ йық талғ ан мыс немесе қ ұ йылғ ан алюминий стерженьдер тү рінде жасалғ ан (5.27, б, в-сурет).

 

а - статор; б – ротордың қ ысқ аша тұ йық талғ ан орамы (тиіннің торы);

в - жиналғ ан тү рдегі ротор; 1- клеммалық қ алқ ан; 2- станина;

3 - орама; 4 - ө зекше; 5 – табан.

 

5.27-сурет. Асинхронды қ озғ алтқ ыштың қ ұ рылысы

 

Фазалық роторлы қ озғ алтқ ыштарда соң ғ ысының фазалық орамалары болады (5.28, а, б-сурет). Олар статор орамасының тү ріне байланысты болады жә не фазаларының саны да сонша болады. Орамалары «жұ лдызша» жалғ анады, яғ ни шығ ыстары бір нү ктеге жалғ анғ ан, ал бастары білікке бекітілген мыс сақ иналарғ а жалғ анады. Мұ ндай қ озғ алтқ ыштарда роторлық орамалы реостатпен іске қ осу кезінде тізбектей жалғ ауғ а немесе оны жұ мыс істеп тұ рғ анда қ ысқ а тұ йық тауғ а мү мкіндік беретін қ ұ рал болады.

 

а) - жалпы тү рі; б) - қ озғ алтқ ыштың контактілі сақ иналы роторы

 

5.28-сурет. Фазалық роторлы асинхронды қ озғ алтқ ыш

 

Қ ұ йынды токтарғ а шығ ындарды азайту ү шін асинхронды қ озғ алтқ ыштардың статорлары мен роторы жеке бір бірінен оқ шауланғ ан, қ алың дығ ы 0, 5мм электр техникалық болат қ аң ылтырлардан жасалғ ан.

Егер қ озғ алтқ ыштың статорлық орамаларын ү ш фазалы айнымалы ток желісіне қ осса, онда статордың ішінде айналатын магниттік ө рісі пайда болады. Бұ л ө ріс бір уақ ытта статор мен ротордың орамаларын қ иып ө теді. Статорлық орамаларда орамның ток кү шін анық тайтын теріс ЭҚ К-тері индукцияланады.

Роторлық орамаларда ЭҚ К индукцияланады, оның ә серінен орамалардан токтар ө теді. Ол токтар статордың айналатын магниттік ө рісімен ә серлесіп айналу моментін тудырады, осының нә тижесінде ротор статордың ө рісінің айналу жағ ына қ арай айнала бастайды.

Демек, ротор айналғ анда оның айналу жиілігі статор ө рісінің айналу жиілігінен аз болу керек. Осыдан қ озғ алтқ ыш асинхронды деген (бір уақ ыттылы емес) деген атқ а ие болды. Статордың ө рісінің айналу жиілігі n мен ротордың айналу жиілігінің n₁ айырмашылығ ы s сырғ анау деп аталатын шамамен сипатталады:

. (5.58)

 

Асинхронды қ озғ алтқ ыш ү шін сырғ анау бірден нольге жақ ын шамағ а дейін ө згереді.

Қ озғ алтқ ышты іске қ осқ анда, ротор қ озғ алмай тұ рғ анда (s=1), ротор орамасының айналатын магниттік ө ріспен қ иылысу жиілігі ең ү лкен болады. Ротордың орамаларында ү лкен ток кү шін ә келетін ең ү лкен ЭҚ К-тері индукцияланады. Ротор орамаларының токтары ө зінің айналатын магниттік ө рісін тудырады, ол ө ріс статор айналатын магниттік ө рісіне қ арсы бағ ытталады жә не оны азайтады. Нә тижесінде теріс ЭҚ К-і азаяды, ал статор орамаларындағ ы ток артады. Іске қ осу тогы номиналдыдан 4-7 есе артық болады.

Қ ысқ аша тұ йық талғ ан роторлы қ озғ алтқ ыштардың роторының айналу жиілігі полюстар жұ бын ауыстырып қ осу арқ ылы немесе кернеудің шамасын ө згерту арқ ылы реттейді.

Фазалық роторлы қ озғ алтқ ыштың айналу жиілігі ротордың орамасына қ осылғ ан реостатпен реттеледі. Реостаттың кедергісін ө згерте бере, ротордағ ы ток кү шін ө згертеді, бұ л кезде ротордың ө рісі ө згереді, сә йкесінше ротордың жә не статордың ө рістерінің ә серлесу кү ші ө згереді. Демек, сырғ анаудың шамасы ө згереді.

Асинхронды электр жетегінің қ арапайым модельдері. Асинхронды машинаның жалпы тү рдегі жұ мыс істеу принципі келесідей: машинаның элементінің бірі – статор белгілі бір жылдамдық пен қ озғ алатын магниттік ө рісті тудыру ү шін қ олданылады, ал басқ а элементтің тұ йық талғ ан ө ткізетін пассив контурларында – роторда магниттік ө ріспен ә серлескенде кү штердің (моменттердің) пайда болуын жә не токтардың ө туін тудыратын ЭҚ К пайда болады. Барлық осы қ ұ былыстар ө ріске қ атысты ротордың синхронды емес – асинхронды қ озғ алысы кезінде болады, сол себепті машиналардың бұ л тү рін – асинхронды теп атайды.

Статор ә детте бірнеше паздарда орналасқ ан катушкалар тү рінде орындалады, ал ротор қ ысқ аша тұ йық талғ ан ротор тү рінде немесе бірнеше катушкалар (фазалық ротор) тү рінде (катушкалар бір бірімен жалғ анғ ан жә не білікте орналасқ ан сақ иналарғ а шығ арылып, олар арқ ылы сырғ итын щеткалардың кө мегімен сыртқ ы резисторларғ а тұ йық талғ ан) орындалады.

Асинхронды машинадағ ы ү рдістердің толық математикалық сипаттамасы кү рделі болады:

- біріншіден, барлық кернеулер, токтар, ағ ын ілінісі – айнымалылар, олар жиілікпен, амплитудамен, фазамен немесе сә йкес векторлық шамалармен сипатталады;

- екіншіден, қ озғ алатын контурлар ә серлеседі, олардың ө зара орналасуы кең істікте ө згереді;

- ү шіншіден, магниттік ағ ын магниттелу тогымен сызық ты емес байланысқ ан (магниттік тізбек қ анығ ады), роторлық тізбектің активті кедергілері жиілікке тә уелді (токты ығ ыстыру эффектісі), барлық тізбектердің кедергілері температурағ а тә уелді жә не т.с.с.

Асинхронды электр жетегіндегі негізгі қ ұ былыстарды тү сіндіруге болатын асинхронды машинаның ең қ арапайым моделін қ арастырайық.

Қ озғ алатын магниттік ө рісті алу принципі. Статорда айнымалы ток i_A = I_msinwt (w = 2pf₁) ө тетін орам (катушка) А-Х (5.29, а, б-сурет) орналассын делік. Осы токтан пайда болғ ан МҚ К F_А орамның осімен пульсацияланады (5.29, в-суреттегі кө лденең штрих стрелкалары).

 

F_А = F_msinwt.

 

 

5.29-сурет. Машинадағ ы айналатын магниттік ө рістің пайда болуы

 

Егер 90⁰ бұ рышпен орналасқ ан орамды (катушканы) BY қ осса жә не ол арқ ылы i_B = I_mcoswt тогын жіберсе, онда МҚ К F_В осы орамның осі бойынша пульсацияланады (тік стрелкалар):

 

F_В=F_mcoswt. (5.59)

 

Нә тижелік ЭҚ К-інің векторының модулі:

 

(5.60)

 

Оның a фазасы келесі шарттан анық талады:

 

. (5.61)

 

Асинхронды электр жетегі тұ рақ ты ток электр жетегі сияқ ты, тұ рақ ты ток электр жетегіндегі энергия ағ ынының таралуымен, қ озғ алтқ ыштық жә не ү ш тежелу режимінде жұ мыс істей алады).

Сонымен, қ абылданғ ан шарттарда, яғ ни кең істікте екі тармақ тың бұ рышына жә не уақ ыт бойынша -ге токтың ығ ысуы кезінде, нә тижелік МҚ К-інің векторы бұ рыштық жылдамдығ ымен айналады, мұ ндағ ы f₁ – орамдардағ ы ток жиілігі.

Жалпы алғ анда, р полюстар жұ бы (р=1, 2, 3...) бар машина ү шін , рад/с синхронды бұ рыштық жылдамдығ ы, яғ ни ө рістің жылдамдығ ы, келесі формуламен анық талады:

 

; (5.62)

 

Статор орамаларын ү ш фазалы торапқ а қ осқ анда, айналмалы магнит ө рісі пайда болады, оның айналу жиілігі п ₁, ө лшем бірлігі айн/мин:

 

, (5.63)

 

яғ ни f₁=50Гц желіден қ оректенгенде синхронды айналу жиілігі машинаның қ ұ рылымына байланысты 3000, 1500, 1000, 750, 600... айн/мин бола алады.

 

(5.62) жә не (5.63) ө рнектердің принциптік сипаттамасы бар: олар берілген машина ү шін ө рістің жылдамдығ ын ө згертудің бір ғ ана мү мкіндігі барын кө рсетеді жә не ол – f₁ қ оректену кө зінің жиілігін ө згерту.

w = w₀ кезіндегі ү рдістер. Ротор w₀ жылдамдығ ымен айналсын, яғ ни оның орамалары магниттік ө рістің кү штік сызық тарын қ имайды жә не ү рдістерге елеулі ә сер етпейді.

Дө рекі, бірақ кейде пайдалы жақ ындауда статордың фазасының орамасын белгілі бір идеалды орауыш тү рінде қ арастыруғ а болады, ол орауышқ а айнымалы кернеу берілген. Ә рі қ арай біз не бас ә ріптеріне сә йкес басқ а да синусоидалы ө згеретін айнымалыларын белгілейміз, егер олардың ә сер етуші мә ндері керек болса, не жоғ арыда нү ктені қ осумен, онымен біз амплитудасы жә не j фазасы бар уақ ытша вектор туралы айтылатынын кө рсетеміз.

Берілген кернеуі ө здік индукцияның ЭҚ К-імен тең есетіні анық:

 

, (5.64)

 

мұ ндағ ы w – ораманың орам саны; k_об – ораманың нақ ты орындалуына байланысты коэффициент, Ф – магниттік ағ ын.

 

Магниттік ағ ын берілген кернеумен, жиілікпен жә не орамның шама-шарттарымен анық талады деп санауғ а болады:

 

. (5.65)

 

Статордың орамасындағ ы (фазадағ ы) ток – магниттелу тогы кезінде тек магниттік ағ ынмен жә не машинаның магниттелу сипаттамасымен анық талады (5.30-сурет):

.

 

5.30-сурет. w=w₀ кезіндегі асинхронды машинаның идеалдандырылғ ан моделі (а), векторлық диаграммаcы (б) жә не магниттелу қ исығ ы (в)

 

Сериялық машиналарда U₁=U_1н жә не f₁=f_1н кезінде, яғ ни номиналды магниттік ағ ын кезінде бос жү ріс тогы I₁₀ ә детте статордың I_1н номиналды тогының 30-40%-ын қ ұ райды.

5.31-суретте асинхронды электр жетегінің энергетикалық режимдері келтірілген.

 

 

5.31-сурет.Асинхронды электр жетегінің энергетикалық режимдері

 

Рекуперативті тежелу (р.т.) қ озғ алтқ ыш активті моментпен w> w₀ жылдамдығ ымен айналғ ан кезде болады. w жылдамдығ ымен ротор айналғ анда ө рістің w₀ айналу жылдамдығ ын азайтса, онда рекуперативті режим болады. Бұ л жерде активті моменттің ролін айналатын ротордың инерциялық массаларының моменті атқ арады.

Кері қ осылумен тежелуді (к.қ.т.) алу ү шін екі фазасын орындарымен айырбастау қ ажет (5.31-сурет). Бұ л кезде ө рістің айналу бағ ыты ө згереді, машина кері қ осу режимінде тежеледі, одан кейін реверстеледі (кері айналады) (5.32-сурет).

 

5.32-сурет. Асинхронды қ озғ алтқ ыштың реверсі

 

Динамикалық тежелу режимі ерекше болып табылады. Бұ л режим желіден ажыратылғ ан айнымалы ток асинхронды қ озғ алтқ ыштың генераторлық режимі болып табылады, қ озғ алтқ ыштың статорына I_т тұ рақ ты ток берілген. Бұ л режим бірқ атар жағ дайларда қ олданылады, ол кезде қ озғ алтқ ыш желіден ажыратылғ аннан кейін реверссіз жылдам токтатылуы қ ажет.

Статордың орамасына берілетін тұ рақ ты ток кең істікте қ озғ алмайтын ө рісті тудырады. Ротор айналғ анда оның орамасында айнымалы ЭҚ К пайда болады, оның ә серінен айнымалы ток ө теді.

Статордың жә не ротордың ө рістері қ осылып, нә тижелік ө рісті береді, нә тижесінде бұ л ө ріспен ротор тогының ә серлесуінен тежелу моменті пайда болады. Қ озғ алтқ ыштың білігінен келетін энергия бұ л кезде ротор тізбегінің кедергілерінде таралады.

Динамикалық тежелу режимінде статордың ө рісі қ озғ алмайды, сырғ анау келесі тү рде жазылады:

,

 

жә не келесі ө рнектер механикалық сипаттамалар ү шін орындалады:

 

; (5.66)

 

, (5.67)

 

мұ ндағ ы - статор орамалары жұ лдызша жалғ анғ анда, жә не статор орамалары ү шбұ рышпен жалғ анғ анда.

 

(5.68)

 

Қ анық пағ ан машина кезінде болғ андық тан, динамикалық тежелу режиміндегі s_к.т критикалық сырғ анау s_к сырғ анауынан елеулі аз болады.

Ротор айналымының жиілігін келесі формуламен анық тауғ а болады:

 

(5.69)

 

Осы формуладан ротордың айналу жилігін оның сырғ анауына жә не 1– ші орамдағ ы айналу жиілігіне байланысты екені кө рінеді. Тө мендегі формулада ротор айналымының жиілігінің полюс санына, жиілігіне жә не сырғ анау коэффицентіне тә уелді екені кө рінеді:

 

, (5.70)

 

мұ ндағ ы р –полюстер саны, п₁ – статор орамаларының айналужиілігі, (айн/мин), – сырғ анау, – айнымалы кернеу жиілігі.

 

Асинхронды қ озғ алтқ ыштың айналу жиілігін желі тогының жиілігін ө згерту арқ ылы реттеу қ иынғ а тү седі. Ө йткені ол ү шін реттелетін жиілік тү рлендіргіш немесе генератор қ ажет болады. Сондық тан осындай тә сіл кө п қ олданбайды. Машина полюстерінің санын ө згерту ү шін статорда ә р тү рлі санды полюстері бар бірнеше орамалар болуы керек. Айналу жиілігін полюстер санын ө згерту арқ ылы реттеу қ ысқ а тұ йық талғ ан роторлы қ озғ алғ ыштарда бұ л тә сіл қ олданбайды, ө йткені статор орамасының полюстер санын қ аншама ө згертсек, ротор орамасының полюстер санын да соншама ө згерту керек. Бұ л жағ дайды іске асыру қ иынғ а соғ ады.

Статор орамасының полюстер санын ө згертсек, оның магнит ө рісінің айналу жиілігі де ө згереді. Соның салдарынан қ озғ алтқ ыш роторының айналу жиілігі де ө згереді. Ал реттегіш реостат фазалық ротордың орама тізбегіне жіберіп қ осу реостаты сияқ ты жалғ анады. Реттегіш реостат токтың ұ зақ ө туіне есептеледі. Оны қ осқ анда ток кемиді. Нә тижесінде айналдырушы момент азаяды. Ал сырғ анау коэффициенті айналу жиілігіне байланысты тө мендеп кетеді. Сырғ анау ө скен сайын ЭҚ К жә не ток ү лкейеді. Айналу жиілігі мен жылжыма моменттер тең ескенше, яғ ни ротордағ ы ток кө зінің бастапқ ы мә ніне жеткенше ө згереді. Осы жағ дай тек қ ана фазалық роторда пайдаланылады. Бұ л тә сіл практикада ү немді болмаса да, яғ ни энергия шығ ыны кө п болса да кең інен қ олданылады.

Асинхронды қ озғ алтқ ыштарды жү ргiзiп жiберy (іске қ осу). Асинхронды қ озғ алтқ ышын айнымалы ток желiсiне қ осқ ан кезде оның статор жә не ротор орамаларымен ө тетiн токтардың мө лшерi олардың нақ тылы (номинал) мө лшерлерiнен бiрнеше есе артық болады. Oның ce6e6i ротор орнында тұ рғ ан кезде айналма­лы магнит ө pici оның орамасын магнит ө рiсiнің айналу жиiлiгiне тең ү лкен жиiлiкпен кесiп ө тедi де, осы орамада ү лкен ЭҚ К-тi ин­дукциялайды. Бұ л ЭҚ К ротор тiзбегiнде ү лкен ток туғ ызады, ал ол статор орамасында да тиiстi токтың пайда болуына ә келедi.

Ротордың айналу жиiлiгi ө скенде жылжыма азаяды, бұ л ротор орамасындағ ы ЭҚ К пен токтың азаюына алып келедi. Ол ө з кезе­гiнде статор орамасындағ ы токты азайтады. Ү лкен жү ргізiп жiберу (iске қ осу) тогы қ озғ алтқ ыш ү шiн де, козғ алтқ ыш энергия алатын ток кө зi ү шiн де зиянды. Жиi iске қ о­су кезiнде ү лкен жү ргiзiп жiберу тогы қ озғ алтқ ыш орамаларының температурасын кү рт кө тередi, соның салдарынан оның оқ шаула­масы мезгiлсiз ecкipyi мү мкiн. Ү лкен ток желiдегi кернеудi азай­тады, ол осы желiге қ осылғ ан басқ а энергия қ абылдағ ыштарының жұ мыстарына ә сер етедi. Сондық тан қ озғ алтқ ышты оның қ уаты желiнi қ оректендiретiн энергия кө зiнiң қ уатынан анағ ұ рлым кішi болғ анда ғ ана желiге тiкелей қ осып жү ргiзiп жiберуге болады. Егер қ озғ алтқ ыш қ уаты энергия кө зiнiң куатымен шамалас болса, онда қ озғ алтқ ыштың жү ргiзiп жiберу кезінде тұ тынатын тогын тө мендету керек.

Фазалық роторлы қ озғ алтқ ыштардың ө те жақ сы жү рiп кету (icкe қ осылу) қ асиеттерi бар. Жү ргiзiп жiберу тогын азайту ү шiн ротор орамасын жү ргiзiп жiберу реостаты деп аталатын активтiк кедергiге тұ йық тайды. Мұ ндай кедергiнi ротор орамасы­ның тiзбегiне қ осқ анда оның тогы кемидi, соның салдарынан ста­тор орамасындағ ы жә не қ озғ алтқ ыш желiден тұ тынатын токтар азаяды.

Бұ л кезде ротор тогының активтiк қ ұ раушысы кө бейедi, сол себептi қ озғ алтқ ыштың жү ргiзiп жiбepy кездегi айналдырушы моментi ө седi.

Жү ргiзiп жiбepy реостаттарының бiрнеше тү йiспелерi болады, сондық тан ротор орамасының тiзбегiне енгiзiлген кедергiнi бiртiн­деп азайтуғ а болады. Ротордың айналу жылдамдығ ының артуына қ арай, реостат тiзбектен бiртiндеп шығ арылып отырады.

Ротор қ алыпты айналу жиiлiгiне жеткенде реостат толығ ымен шығ арылады, яғ ни ротор орамасын қ ысқ а тұ йық тайды. Ротордың қ алыпты жиiлiгiнде жылжыма аз жә не оның орамасындағ ы индукцияланатын ЭҚ К онша кө п емес. Сондық тан ешқ андай қ осымша кедергiлер ротор тiзбегiне керек емес.

Жү ргiзiп жiберу реостаттары қ ысқ а уақ ыт мерзiмiнде қ озғ алтқ ышты орнынан қ озғ айтын, жылдамдығ ы қ алыпты жағ дайғ а жет­кенше (екпiндеткенше) ғ ана жұ мыс жасайды. Егер реостатты ұ зақ уақ ытқ а қ осып қ ойсақ, ол iстен шығ ады.

Энергия кө зiне қ арағ анда қ уаты аз қ ысқ а тұ йық талғ ан роторлы козғ алтқ ышты желiге тiкелей қ осу арқ ылы жү ргiзедi. Ү лкен қ уат­ты қ озғ алтқ ыштың жү ргiзiп жiберу тогын оғ ан берiлген кернеудi тө мендету арқ ылы азайтады. Жү ргiзiп жiберу кезiнде кернеудi тө мендету ү шiн қ озғ алтқ ышты желiге тө мендеткiш автотрансформа­тор немесе реактор арқ ылы қ осады. Ротор қ алыпты жиiлiктен ай­налғ ан кезде қ озғ алтқ ышты желiнiң толық кернеуiне ауыстырып қ осады. Қ озғ алтқ ышты бұ лай жү ргiзiп жiберген кезде оның жү р­гiзiп жiберетiн моментi кү рт тө мендейдi, бұ л қ аралып отырғ ан тә сiлдiң ү лкен кемшiлiгi. Жү ргiзiп жiберу тогын N есе азайту ү шiн желi кернеуiн де N есе азайту керек. Жү ргiзiп жiберу моментi кер­неу квадратына пропорционал, сондық тан ол N² есе азаяды. Сон­дық тан кернеудi тө мендетiп жү ргiзгенде қ озғ алтқ ыш жү ктемесi ө те аз немесе тiптен болмауы керек.

Қ озғ алтқ ыштарды жү ргiзiп жiберуге статор орамасын жұ лдызшадан ү шбұ рышшағ а ауыстырып қ осу тә сiлiн жиi қ олданады (5.33-сурет). Қ осу (жү ргiзiп жiберу ке­зiнде) статор орамасын жұ лдызшамен моментiнде қ осады, қ озғ алт­қ ыш айналуы қ алыпты жиiлiкке жакындағ анда оны ү шбұ рышшағ а ауыстырып қ осады. Қ озғ алтқ ышты бұ лай жү ргiзiп жiберу тә сiлiн­де жү ргiзiп жiберу тогы статор орамасының ү шбұ рышпен қ осылғ ан кездегi тә сiлiмен салыстырғ анда ү ш есе азаяды. Бұ л жү ргiзiп жiберу тә сiлiн берiлген кернеу желiсiнен қ оректенетiн қ озғ алтқ ыш­тың статорлық орамасын ү шбұ рыштап жалғ анатын жағ дайларда ғ ана қ олдануғ а болады.

 

5.33-сурет. Асинхронды қ озғ алтқ ыш­тың фазалық роторы тү йiспесiнде жү ргiзiп жiберу реостатын қ осу сұ лбасы

Іске қ осу қ асиеттері жақ сартылғ ан қ озғ алтқ ыштар. Қ ысқ а тұ йық талғ ан роторлы қ озғ алтқ ыштардың қ ұ рылысының ө те қ арапайым жә не пайдалану ceнімдiлiгi жоғ ары болуы олардың елеулi артық шылығ ы болып табылады. Сондық тан олар ө ндірiсте кең інен қ олданылып отыр. Бiрақ бұ л қ озғ алтқ ыштардың жү ргiзiп жiберу сипаттамалары нашар. Олардың жү ргiзiп жіберу сипат­тамаларын ротордың қ ұ рылысын ө згерту арқ ылы жақ сартуғ а 6о­лады. Ол ү шін қ ос қ ысқ а тұ йық талғ ан ротордың қ ұ рылысын бірінші рет И. О. Доливо-Добровольский 1889 жылы ұ сынғ ан. Ротордың екі қ ысқ а тұ йық талғ ан тиын торына ұ қ сағ ан орамалары болады (5.34, а-сурет). Жоғ арғ ы А жә не тө ­менгі Б орамаларының науашаларының саны ә ртү рлi немесе 6ip­дей болуы мү мкiн. Сыртқ ы орамасы А кө лденең қ имасы кішiстер­женьдерден жасалынады, ал iшкi орамасы 6 – кө лденең қ имасы ү лкен стерженьдерден жасалынады. Сондық тан А орамасының активтiк кeдepгici В орамасының активтiк келергiсiнен анағ ұ рлым ү лкен (R_A> R_в) болады, ішкi Б орама стеpженi ротор денесінде терең жатқ андық тан жә не оның айналасы болатпен қ оршалғ андық тан, iшкі ораманың индуктивтiкeдepгіci оның сыртқ ы орама стерженiнің индуктивті кедергісінен ә лдекайда кө п (Х_Б > Х_Л).

Бұ л қ озғ алтқ ыштың жұ мыс істеу принципі мынадай: қ озғ алтқ ышты жұ мысқ а қ осу кезінде ротор қ озғ алыссыз жә не ротор тогының жиілігі желі тогының жиілігіне тең f ₂= f ₁.

 

 

А - қ ос қ ысқ а тұ йық талғ ан орамамен, б - терең пазамен

 

5.34-сурет. Ротордың қ ұ рылысы

 

А жә не Б орамала­рында ток олардың толық кедергiлерiне керi пропорционал тара­тылады. Асинхронды машиналардың орамаларының реактивтiк кедергiлерi олардың активтiк кедергiлерiнен айтарлық тай кө п болғ андыктан, жү ргізіп жiберу кезiнде А жане Б орамаларында токтың таралуы, шамамен олардың индуктивтiк кедергілерiне кepi пропорционал. Сондық тан жү ргiзiп жү ру кезiнде ток негiзiнен, шағ ын индуктивтi жә не ү лкен активтi кедергiлерi бар сыртқ ы А орамасының ө ткiзгiштерi арқ ылы ө теді. Осы ораманы жү ргiзiп жiберу орамасы деп атайды.

Жұ мыс режимiнде жылжыма шағ ын болғ андық тан ротордағ ы токтың жиiлiгi де шағ ын (f ₂≈ 0). Сондық тан орамалардың индуктивтік кедергiлердiң мағ ынасы болмай, А жә не Б орамдарындағ ы токтар олардың активтiк кедергiлерiне кepi пропорционал болады. Сонымен, жұ мыс режимiнде ток негiзiнен, шағ ын активтiк кедергi­ci бар iшкi Б орамасының ө ткiзгiштерi арқ ылы жү редi. Бұ л орама­ны жұ мыстық орама деп атайды. Ротордың осындай кұ рылысы қ озғ алтқ ышты жү ргізіп жiберу сә тiнде оның орамасының активтiк кедергiсiн кө бейтуге мү мкiндiк бередi. Ол жү ргiзiп жiберу реос­татын фазалық ротор тізбегiне қ осқ андағ ы сияқ ты, жү ргiзiп жiбе­ру тогын азайтып, жү ргiзiп жiберу моментiн кө бейтедi.

Роторының терең детiлген науашалары бар қ озғ алтқ ыштарда ротордың қ ысқ а тұ йық талғ ан орамасы жұ қ а жә не биiк жолақ тү ­рiнде жасалынады (5.34, б-сурет). Ораманың мұ ндай қ ұ рылысы ке­зiнде ө ткiзгiштердiң тө менгi бө лiктерi жоғ арғ ы бө лiктерiне қ арағ анда магниттiк ceйілy ағ ынының кө пшiлiгiмен ұ стасуына байла­нысты ө ткiзгiштiң жоғ арғ ы бө лiгiне тық сырылады. Токты ө ткiзгiш­тердiң жоғ арғ ы бө лiгiне тық сыру қ ұ былысы қ озғ алтқ ышты жү ргi­зiп жiберу сә тi кезiнде кү штi ә сер етедi. Бұ л кезде ротор тогының жиiлiгi желі тогының жиiлiгiне тең болады. Демек, жү ргiзiп жiбе­рер кезде ротор орамасының активтiк кeдepгici артады да жү ргiзiп жiбepу моментi ө седi. Ротордың айналу жиiлiгi ө скен сайын, онын орамасындағ ы токтың жиiлiгi азаяды да, стерженьдердiң қ имасы­мен ток бiркелкiрек таратылады. Ротордың қ алыпты айналу жиi­лiгiнде стерженьдердiң кө лденең кимасындағ ы ток таратылуының бiркелкiсiздiгi толық дерлiк жойылады.

Мұ ндай тектiқ озғ алтқ ыштардың жү ргiзiп жiберу моменті:

 

M_ж.ж=(1÷ 1, 5)M_н,

 

ал жү ргізіп жіберу тогы:

I_ж.ж=(4÷ 5)I_н.

 

Сонымен, қ ос қ ысқ а тұ йық талғ ан орамалары жә не терең детiл­ген науашалары бар қ озғ алтқ ыштардың кә дiмгi қ ысқ а тұ йық талғ ан роторлы қ озғ алтқ ыштарғ а қ арағ анда жү ргiзiп жiберу момент­терi кө п, ал жү ргiзiп жiберу токтары аз болады. Бiрақ бұ л қ озғ алт­қ ыштардың кә дiмгi қ ысқ а тұ йық талғ ан қ озғ алтқ ыштарғ а қ арағ ан­да жұ мыс сипаттамалары нашар: cos φ, ПЖК, максимал моментi аздау, ө йткенi ағ ындар сейiлуi кө п, яғ ни ротор орамаларының ин­дуктивтi кeдepгici ү лкен.

Ү ш фазалы асинхронды қ озғ алтқ ыштардың айналу жиілігін реттеу кезінде ротор айналымының 6ip минуттағ ы жиiлiгiн мына формуламен анық тайды:

n₂=n₁(1-S)=60f₁-(1-S)/р. (5.71)

 

Бұ л формуладан ротордың айналу жиiлiгiн оны анық тайтын ү ш параметр арқ ылы реттеуге болатындығ ы кө рiнедi, яғ ни желi тогының жиiлiгiн f _1, полюстер жұ бының санын р жә не жылжыма мө л­шерiн ө згерту арқ ылы реттеуге болады.

Асинрхонды қ озғ алтқ ыштардың айналу жиiлiгiн желi тогының жиiлiгiн ө згерту аркылы реттеу қ иынғ а тү седi, ө йткенi ол ү шiн реттелетiн жиілік тү рлендiргiш немесе генератор қ ажет. Сондық тан мұ ндай тә сiл кең қ олдану таппай отыр.

Машина полюстерiнiң санын ө згерту ү шiн статорда ә ртү рлi санды полюстерi бар бiрнеше (ә детте, екi) орамалар немесе ә ртү р­лi санды полюстерге ауыстырып қ осуғ а болатын 6ip орама неме­се ә рқ айсысы ә ртү рлi санды полюстерге ауыстырып қ осыла ала­тын eкi орамдар болуы керек.

5.34, а-суретте тiзбектеп қ осылғ ан бip фазаның екi катушкалары бар сұ лба тү рiнде кө рсетiлген. Ток олардан ө тiп тө ртұ шты магнит ө piciн тудырады. Егер орауыштың бiреуiндегi токтың бағ ытын екiншісiне қ арсы қ осу арқ ылы ө згертсек, онда орама екi ұ шты магнит ө piciн туғ ызады (5.34, б-сурет). Статор орамасының ұ штар санын ө згертсек, оның магнит ө piciнiң айналу жиiлiгi ө згередi. Со­ның салдaрынан қ озғ алтқ ыш роторының айналу жиiлiгi де ө згередi. Асинхронды қ озғ алтқ ыштың айналу жиiлiгiн бұ лай реттеу тиiмдi, 6ipaқ оның кемшiлiгiне жиiлiк ө згерiлуiнiң сатылығ ы жатады. Со­нымен бiрге мұ ндай қ озғ алтқ ыштардың бағ асы статор орамасының кү рделiленуiне жә не ауқ ымының (габаритiнiң) ұ лғ аюына байла­нысты едә уiр ө седi. Айналу жиiлiгiн ұ штар санын ө згерту арқ ы­лы реттеу қ ысқ а тұ йық талғ ан роторлы қ озғ алтқ ыштарда қ олданы­лады, фазалық роторлы қ озғ алтқ ыштарда бұ л тә сiл пайдаланыл­майды, ө йткен статор орамасының ұ штар санын қ аншама ө з­гертсек, айналып тұ рғ ан ротор орамасының ұ штарының санын да соншама ө згерту керек, оны icкe асыру ө те киын.

Бір фазалы асинхронды қ озғ алтқ ыш. Бiр фазалы асинхронды қ озғ алтқ ыштар шағ ын қ уаттарда 1-­2 кВт-қ а дейiнгi кең iнен қ олданылады. Мұ ндай қ озғ алтқ ыштың кә дiмгi ү ш фазалы қ озғ алтқ ыштан айырмашылығ ы - оның статорында бip фазалы орама орналасады. Бiр фазалық асинхронды қ озғ алтқ ыштың роторында фазалық немесе қ ысқ а тұ йық талғ ан орама болады. Бiр фазалық асинхронды қ озғ алтқ ыштың ерекше­лiri - онда бастапқ ы немесе жү ргiзiп жiберу моментiнiң болмау­ында, яғ ни мұ ндай қ озғ алтқ ышты желiге қ осқ анда оның роторы қ озғ алмағ ан кү йiнде қ ала бередi.

Егер роторды ә йтеуiр бip сыртқ ы кү шпен қ имылсыз кү йiнен шығ арса, онда қ озғ алтқ ыш айналдырушы момент дамытады. Бас­тапқ ы моменттiң болмауы бiр фазалы асинхронды қ озғ алтқ ыштардың елеулi кeмicтiгi болып табылады. Сондық тан олар ә ркашанда жү pгiзin жiбepy қ ұ рылғ ысымен жабдық талады.

Ең қ арапайым жү ргiзiп жiберу қ ұ рылғ ысына статорғ а ораналастырғ ан, бiр-бiрiнен ү ш бө лiмінiң жартысына (90 эл. град.) ығ ыстырылғ ан екi орама жатады. Бұ л орамалар симметриялы екi фазалық желiден қ оректенедi, яғ ни орамаларғ а берiлген кернеу бip-бipiмeн тең жә не фаза бойынша ширек периодқ а ығ ысқ ан. Мұ н­дай кернеулерде орамалар бойынша жү ретiн токтар да фаза бо­йынша ширек периодқ а ығ ысады. Ол орамдардың кең iстiктiк ығ ы­суына қ осылып айналмалы магнит ө piciн алуғ а мү мкiндiк бередi. Айналмалы магнит ө pici болғ ан кезде қ озғ алтқ ыш жү ргiзiп жiбе­ретiн момент дамытады.

Анығ ына келетiн болсақ, ә детте екi фазалы жү йе болмайды, бip фазалы қ озғ алтқ ышты жү ргiзiп жiберу ү шiн екi ораманы оларғ а ортақ бiр фазалы желiге қ осады. Орамалардағ ы токтар арасында, шамамен ±π /2-ғ а тең (ширек периодқ а тең) фазалар ығ ы­су бұ рышын алу ү шiн орамалардың бipiн (жұ мыстық ораманы) желiге тiкелей немесе жү ргiзiп жiберу активтiк кедергiсi арқ ылы қ осады, екiншi ораманы (жү ргiзiп жiберу ора­масын) орауышпен немесе конденсатор­мен тiзбектеп косады

Жетектің сенімділігі жә не ү немділігі. Жү ктемелік диаграммалар. Қ азіргі замандағ ы электр жетектің жұ мыс шарттарын анық тап алу ү шін жү ктемелі диаграммаларды тұ рғ ызу керек. Жү ктемелік диаграммалар қ озғ алтқ ыштардың қ уатын, тогын жә не айналмалы моменттін уақ ытқ а байланысты екенін кө рсетеді.

Жү ктемелік диаграммада жоғ ары шамалардың ө згеріс жұ мысын, орнық қ ан режимдерді жә не ө тпелі ү рдестерді қ арастырады. Мысалы атап ө тейік, орындаушы механизмнің жү ктемелік диаграммасы қ озғ алтқ ыштың жү ктемелік диаграммасымен сә йкес келуі мү мкін. Электр жетегі іске қ осылу кезінде қ озғ алтқ ыш моменті механизмнің статистикалық моментінен диаграммалық моментке тең шамағ а ү лкен болады.

Динамикалық момент жү йенің ү деуіне жұ мсалады, яғ ни басқ а уақ ытта кинетикалық энергия арқ ылы жойылып отырады.

Электр қ озғ алтқ ыштардың бірнеше жұ мыс режимдері бар:

а) ұ зақ режим (ө згермейтін жү ктеме) (5.35, а-сурет), осы режимде жұ мыс істейтін механизмге желдеткіштер, сорғ ылар, транспортерлар, конвейерлер жатады. Осы режимде қ озғ алтқ ыш температурасы орнық қ ан мә ніне жетеді, орнық қ ан температурада қ озғ алтқ ыш ұ зақ мерзімде жұ мыс жасайды. Осы режимде қ ума жону станоктары, карусельдер, экскалаторлар, реверсті емес станоктар жұ мыс жасайды.

б) қ ысқ а уақ ытты режим (5.35, б-сурет). Осы режимде қ озғ алтқ ыш шектеулі уақ ыт мерзімінде (t_к) жұ мыс жасайды. Осы мезгілде температура орнық қ ан мә ніне (t_у) жетпейді. Сонан кейін қ озғ алтқ ыш ажыратылады, ажыратулы кезінде толық суып ү лгереді. Осы режимде металкесуші станоктар, ашып жабылушы кө пірлер, шлюздер жұ мыс жасайды.

 

а) б)

в)

 

5.35-сурет. Электр қ озғ алтқ ыштардың жұ мыс режимдері

 

в) қ айталама-қ ысқ а уақ ытты режим (5.35, в-сурет). Осы режим жү ктеме мен ү зілістердің периодты тү рде қ айталануымен сипатталады. Жү ктеме периодында температура орнық қ ан мә ніне жете алмайды. Ал ү зіліс кезінде қ озғ алтқ ыш толық салқ ындайды.

Қ айталама-қ ысқ а уақ ытты режим салыстырмалы қ осылумен (Е) сипатталады, ол келесі формуламен анық талады:

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

 

Жү ктеме периодында t