I2 Makc

S=r’2\r1 0 S

M

Ma

MH

Mik

-Sa

0 SH Sa S

Mk.г

4-2 сурет. А² сыр¹анау¹а байланысты екiíøiëiк то¹ыны» ¼згерту сипаты.

4-3 сурет. А² механикалыº сипаттамасы.

ºисы¹ының екi максимумы бар. Б½¹ан к¼з жеткiзi ¾шiн функцияларды зерттеудiң жалпы ережесi бойынша максимумге

dM туындысын алып нольге теңестiрiп , алын¹ан квадраттыº

dS

тендеуi S – ке салыстырмалы т¾рде есептеу керек. S функциясында¹ы ¼зiнiң ¼згеруi барысында моменттiң максимал м¸н арºылы ¼туi кезiндегi сыр¹анау ауыспалы сыр¹анау S₂ деп аталады. М½нда¹ы "+" таңбасы ºоз¹алытºыштыº режимге , ал "-" таңбасы генераторлыº режимге с¸йкес келедi.

(*) òåңäiãiíå S=S₂ м¸нiн ºойып, ауыспалы сыр¹анау кезiндегi моменттiң шамасын табамыз :

/4-5/

̽íäà¹û, "+" òàңáàñû S_ë>0, я¹ни ºоз¹алтºыштыº режимге, ал "-" таңбасы S_ë<О , я¹ни генераторлыº режимге с¸йкес келедi. Б½л теңдеудегi барлыº шамалар оң бол¹андыºтан

болады. Егер М-ның М-¹а ºатынасын алып, à

деп белгiлесек (*) механикалыº сипаттама теңдеуiн ¼те ºарапайым ж¸не ºолайлы т¾рде келтiруге болады. М_ë-ның м¸нi каталог бойынша берiлiтiндiктен б½лай ету ¼те тиiмдi. Осылай ете отырып, аралыº т¾рлендiрiлердi ескермей, асинхронды ºоз¹алытºыштың механикалык сипаттамасының ºортынды теңдеуiн аламыз :

/4-6 /

ì¾íäà¹û Ì_ë – ауыспалы /максимал/ момент. S_ë – ауыспалы

моментке с¸йкес ауыспалы сыр¹анау.

/4-6/ теңдеуiне с¸йкес 4-3 суретте кең диапозонды сыр¹анау кезiндегi асинхронды ºоз¹алытºыштың механикалыº сипаттамасы к¼рсетiлген. АS_À- шамасы /4-6/ теңдiгiнiң алымында да, б¼лiмiнде де басºа м¾шелердiң ºосындысынан ¼те аз бол¹андыºтан оны елемеуге болады. Б½л кезде механикалыº сипаттама ºарапайым т¾рге келедi :

/4-7/

Б½л теңдеудегi S – тiң шамасы S_À шамасына ºара¹анда аз бол¹ан жа¹дайда м¾шесiн елемеуге болады. Ол кезде асинхронды ºоз¹алтºыштың S_À механикалыº сипаттамасы ¼зiнiң ж½мыс iстейтiн б¼лiгiнде т¾зу сызыº теңдеуiмен жазылады :

/4-8/

Асинхронды ºоз¹алытºыштың сипаттамасында¹ы б½л т¾зу сызыºты б¼лiгiн бiр ºалыпты режимде ж½мыс iстеген кезде пайдаланады ж¸не б½л б¼лiкте ºоз¹алытºыштың номинал берiлiстерiне с¸йкес келетiн н¾кте бар. Асинхронды ºоз¹алтºыштың механикалыº сипаттамасының ºатаңды¹ы S>S_À áîë¹àíäà îң, S=S_À бол¹анда нольге тең, ж¸не S<S_À бол¹анда терiс таңбалы болады. Ж½мыстыº б¼лiктегi механикалыº сипаттама т¾зу сызыºты, я¹ни катаңдыº т½раºты болады. Асинхронды ºоз¹алтºыштың куаты ¼скен сайын номинал ж¸не ауыспалы азаяды. ²алыпты орындауда¹ы машиналар ¾шiн ºоз¹алтºыштың ºуатына номинал сыр¹анаудың т¸уелдiлiгi 4-4 суретте , ауыспалы сыр¹анаудың т¸уелдiлiгi 4-5 суретте к¼рсетiлген. Асинхронды ºоз¹алтºыштың артыº ж¾к жа¹дайында¹ы

Y0 %

4 20

3 15

2 10

1 5

0 100 200 300 400 0 100 200 300 400

4-4 сурет. А² ºуатына номиналь сыр¹анауды» т¸уелдiлiгi.

4-5 сурет. А² ºуатына ауыспалы сыр¹анауды» т¸уелдiлiгi.

м¾мкiншiлiгi ауыспалы моменттiң шамасымен шектелген. ²оз¹алтºыштың режимдегi ауыспалы моменттiң асинхронды ºоз¹алтºыштың номинал моментiне ºатынасы АРТЫ² Ж¶КТIК ²АБIЛЕТТIЛIК деп аталады.

٨ - ның аз м¸нi баяу ж¾рiстi ºоз¹алтºыштар¹а , ал к¼п болса жылдам ж¾рiстi ж¸не магниттiк ж¾йесiнiң ºаны¹уы жо¹ары, арнайы ºоз¹алтºыштар¹а с¸йкес келедi .

Эксплутация ºасиеттерi жа¹ынан ал¹анда ºысºа т½йыºтал¹ан роторлы ºоз¹алтºыштар ¾шiн номинал момент пен тоººа ºатынасы бойынша iске ºосу моментi мен то¹ы еселiгiнiң маңызы зор. Б½л ºоз¹алтºыштарда iске ºосу то¹ының ¾лкен м¸нiнде iске ºосу моментi ¼те аз болады :

_.

/4-6/ суретте д¼ңгелек фазалы ºысºа т½йыºтал¹ан ºоз¹алтºыштың жылдамдыº функциясында¹ы момент пен статор то¹ының ºатынасы к¼рсетiлген. Iске ºосу облысында тоº пен момент пропорционал емес,



0 MH MLH Ma Ii,н I,M

4-6 сурет. ²ысºа т½йыºтал¹ан А² жылдамды¹ыны» момент пен статор то¹ымен ºатынасы.

¼йткенi iске ºосу кезiнде екiншiлiк тiзбектегi ºуат коэффициентi ед¸уiр азаяды.

Басºа да электр машиналары сияºты асинхронды ºоз¹алтºыштың да моментi екiншiлiк тоºтың актив º½рамдамалары мен магнит а¹ысына пропорционал.

/4-9/

/4-10/

ºатынасºа с¾йене отырып магнит а¹ынын

æóûºòàï I₁Z=О т½раºты деп алу¹а болады.

̽íäà¹û f₁ - ºоректендiру желiсi кернеуiнiң жиiлiгi.

статор пазасында¹ы тармаºтар саны.

k_ор– орамдыº коэффициент.

Олай болса М мен I₂ арасында¹ы пропорционалдыº коэффициентiне сыр¹анау¹а тiкелей т¸уелдi cos êiðåäi.

Iске ºосу моментiн к¾шейту ж¸не iске ºосу то¹ын азайту ¾шiн терең пазалы арнаулы серия ºоз¹алтºыштары шы¹арылады. Б½л кезде жо¹ар¹ы сыр¹анау айма¹ында ротор пазасына тоºты ы¹ыстырып кiргiзедi. Б½л екiншiлiк кедергiнi к¼бейткенмен бiрдей. Н¸тижеде ºоз¹алтºыштың iске ºосу то¹ы т¼мендеп, iске ºосу моментi к¾шейедi.

2. ²ОЗ±АЛТ²ЫШТЫ³ ТЕЖЕУ РЕЖИМI

Асинхронды ºоз¹алтºыштар мынадай тежеу режимдерiнде ж½мыс iстейдi : энергияны желiге беретiн рекуперативтiк тежеу, ºарсы ºосу арºылы тежеу ж¸не динамикалык тежеу.

²оз¹алтºыш активтiк моментпен ω>ω_î жылдамдыºпен айнал¹ан кезде рекуперативтiк тежеу орындалады. Егер ω жылдамдыºпен айнал¹ан кезде ω_î ¼рiсiнiң айналу жылдамды¹ы т¼мендетсе де осы режим орындалады. М½нда активтiк моменттiң ролiн айналыста¹ы ротордың инерциялыº моментi атºарады.²арсы ºосу тежеуiн орындау ¾шiн 4-7 суретiнде к¼рсетiлгендей кез келген екi фазаның орынын ауыстыру ºажет. Б½л кезде ¼рiстiң айналу ба¹ыты ¼згередi де машина ºарсы ºосу режимiнде тежеледi, содан соң реверс /керi айналыс/ болады.

Динамикалыº тежеу б½лар¹а ºара¹анда ¼згеше. М½нда ротор кедергiге ºосылады, ал статор айнамалы желiдегi ажыратылып о¹ан т½раºты ток берiледi. ²оз¹алтºыш айнымалы желiден ажыратыл¹асын генераторлыº режимге к¼шедi /4-8 сурет/. Б½л режим ºоз¹алтºышты

a A B C A B C

0 Mc M

б



4-7 сурет. А² ºарсы ºосу тежеудi к¼рсететiн субе ж¸не оны» механикалыº сипаттамасы.

желiден ажыратºаннан кейiн реверссiз тез тоºтату керек ол¹ан жа¹дайларда ºолданылады.

Статордың орамына берiлген т½раºты тоº кеңестiкте тыныштыºта¹ы ¼рiстi тудырады. Ротор айналысºа келген кезде оның орамында айнымалы Э²К пайда болады да осының ¸серiнен айнамалы тоº

~

R ik

+

-

R2F1

4-8 сурет. А² генераторлыº тежеуi субесi.

ж¾ре бастайды. Б½л тоº та тыныштыºта¹ы ¼рiс тудырады.

Статордың ¼рiсi мен ротордың ¼рiсi ºосылып, ºортынды ¼рiс тудырады, ал б½л ¼рiс пен ротор то¹ының эсерiнен тежеу моментi пайда болады. ²оз¹алтºыштың бiлiктерiнен келетiн энергия б½л кезде ротор тiзбегiнiң кедергiлерiнде ыдырап кетедi. Асинхронды машина динамикалыº тежеу режимiнде ротор тiзбегiнiң кедергiлерiне ба¹ын¹ан синхронды генератор секiлдi ж½мыс iстейдi.

Т½раºты тоº статор орамдарының бойымен ж¾рiп, индукциялары синусоидалы т¾рде тара¹ан , ºоз¹алыссыз полюстер ж¾йесiнiң º½райтын ¼рiс тудырады. 4-9 ж¸не 4-10 суреттерде статор тiзбегiнiң т½раºты тоºпен ºоректенуiнiң ең к¼п тара¹ан екi с¾бесi к¼рсетiлген.

Алда¹ы iс ж¾зiндегi есептер ¾шiн т½раºты тоºты о¹ан магниттеу к¾шiнiң шамасына тең ¾шфазалыº айнымалы тоºпен ауыстыр¹ан ºолайлы.

Айнымалы тоºтың теориясына айнымалы то¹ы I бар, симметриялыº ¾шфазалы ж¾йеде магниттеу к¾шiнiң амплитудалыº м¸нi мына¹ан тең екенi белгiлi :

Айнамалы тоºты I_бал – деп белгiлеп, т½раºты ж¸не эквиваленттiк

+ 2\3 IT

1\3IT

2\3IT 

IT

IT 1\3IT 

1\3IT

IT

3 IT  I1

IT 

+ - 1\3IT 

4-9 сурет 4-10 сурет

4-9 сурет. А² т½раºты ток пен ºоректендiрудi» динамика тежеуiнi» 1-турi.

4-10 сурет. А² т½раºты ток пен ºоректендiрудi» динамика тежеуiнi» 2-турi.

айнамалы тоºпен жасалатын магниттеу к¾шiнiң м¸ндерiн теңестiрiп λ мен ∆ с¾белерi ¾шiн алатынымыз :

λ с¾бесi ¾шiн /4-9 сурет/

á ½äàí Iбол= 2 Iт

3

∆ с¾бесi ¾шiн /4-10 сурет/

á½äàí

Сонымен, тежеу с¾бесiн таңдап алып ж¸не т½раºты тоº шамасын берiп, магниттеу к¾шi жа¹ынан баламалы айнамалы тоºты есептеуге болады.

Осылайша, статор орамдарының ºосылу с¾бесiнiң басºа т¾рлерiндегi баламалы айнамалы тоºтың шамалары аныºталады, бiраº б½л с¾бесiнiң басºа т¾рлерi ¼те к¾рделi ж¸не iс ж¾зiнде ¼те сирек ºолданылады.

Динамикалыº тежеу кезiнде статордың ¼рiсi ºоз¹алыссыз бол¹андыºтан сыр¹анау мына формуламен аныºталады:

S=

Асинхронды машина ºоз¹алтºыштыº режимде ж½мыс iстеген кезде ж¾ктеменiң ¼суiмен оның екiншiлiк то¹ы жэне магнитсiздендiру ¸серi де ¼седi, бiраº машинаның а¹ыны бiр ºалыпты болып ºалады, ¼йткенi тоº I₂ –ның ¼суiне с¸йкес пропорционал статордың то¹ы I₁ – äå ¼ñåäi.

Динамикалыº тежеу режимi кезiнде м¾лде басºа жа¹дайды к¼руге болады. М½нда баламалыº тоºтың шамасы т½раºты ж¸не ºоз¹алтºыш жылдамды¹ына т¸уселсiз. Ротордың Э²К – нiң шамасы, оның реактивтi кедергiсi ж¸не осы¹ан орай ротордың то¹ы ºоз¹алтºыштыº жылдамды¹ына тiкелей т¸уелдi болады. Сондыºтан роторда¹ы ток ¼скен кезде статор мен ротор магниттеу к¾штерiнiң геометриялыº ºосындысына т¸уелдi болатын ºортынды а¹ын кең шектерде ¼згередi. Ротор тыныш т½р¹ан кезде оның орамында¹ы тоº нольге тең болады ж¸не магниттiк тоº , I_áຠто¹ына тең болады. Ротордың айналыс жылдамды¹ы аз бол¹ан кезде, я¹ни осы¹ан орай екiншiлiк тоºтың жиiлiгi аз бол¹анда, омдыº кедергiге ºара¹анда ротор тiзбегiнiң реактивтiлiгi аз, ж¸не екiншiлiк тоº I₂ фазасы жа¹ынан екiншiлiк Э²К –i Е₂ –мен с¸йкес келедi, я¹ни магниттеу то¹ына - ¹а перпендикуляр . Сондыºтан баламалылыº тоºтың I_áîë векторы шамасы жа¹ынан ¼згермей-аº то¹ына ºара¹анда ºандай да бiр б½рышºа б½рылады ж¸не ¸рi ºарай ротордың жылдамды¹ы ¼скен сайын I_áîë векторының ½шы шеңбер до¹асы бойымен т¼мен ºарай сыр¹анайды

/4-11 сурет/.

IM

XM

IM0

I’2

IM IM0 = IkB XM

 

E2’

0 S()

4-11 сурет. А² динамикалыº тежеудегi векторлыº диаграммасы.

4-12 сурет. Магниттiк ток пен реактивтi кедергiнi» А²-ты» сыр¹анауынан байланыстылы¹ы.

Жылдамдыº ¼скен сайын I₂ òî¹û ìåí

фазалыº б½рышы да к¼бейедi, осының н¸тижесiнде магниттеу то¹ы ж¸не ºорытынды а¹ын ш½¹ыл т¼мендейдi. /4-12 сурет/.

Статордың баламалы то¹ы мен ротордың келтiрiлген то¹ы векторлыº формуламен байланысты .

̽íäà¹û I_áîë =const ж¸не ротордың жылдамды¹ына т¸уелсiз.

Тежеу процесi кезiнде ºоз¹алтºыштың бiлiгiмен келетiн барлыº энергия, кейiн толыº жылу¹а айналатын электрлiк энергия¹а т¾рленедi. Осы¹ан с¸йкес ºуаттардың баланс теңдiгi мына т¾рде болады.

немесе

Роторда¹ы тоº

ì½íäà бол¹ан кездегi ротор фазасының келтiрiлген реактивтiк кедергiсi.

Ź_2ê – магнит а¹ыны мен синхронды жылдамдыº кезiнде роторда болатын келтiрiлген екiншiлiк Э²К

Синхронды жылдамдыºта екiншiлiк Э²К –нi аныºтау ¾шiн

Å_2ê - Å_I

Болатынын еске ала отырып машинаның магниттеу ºисы¹ын ºолдану¹а болады.

Бiрiншiлiк/ орамы Э²К –нiң магниттеу то¹ына ºатынасы магниттеудiң реактивтiлiгi деп аталады.

/4-13/

4-13 суретте шамамен алын¹ан –нiң –ге ºатынасы к¼рсетiлген. /4-13-тегi Е₂ê –íi /*/ - ¹à ºîéûï

(* *)

аламыз.

E1 XM E1

XM

0 IM

4-13 сурет.Э²К менХ -реактивтi кедергiнi» магниттiк ток пен байланыстылы¹ы.

4-11 суреттегi векторлыº диаграммадан шы¹атыны :

(* * *)

/**/ - äà¹û I₂ шамасын ж¸не

/***/- ¹à ºîéûï

á½äàí

Демек

Жо¹арыда келтiрiлген ºуаттардың балансы теңдеуiн ºолданып /4-12/ механикалыº сипаттамасының теңдеуiн, я¹ни берiлген I_áîë ж¸не ºоз¹алтºыштың белгiлi параметрлерi / æ¸íå

кезiндегi М мен S-тiң аралы¹ында¹ы ºатынасты жазу¹а болады.

á½äàí /4-14/

²аны¹у н¸тижесiнде магниттеу то¹ының ¼суiмен магниттеу реактивлiгiнiң т¼мендейтiнi к¼рсетiлген болатын. Берiлген т½раºты тоºта I_т =const т½раºты тоºпен бiрºатар байланысты болатын баламалыº айнымалы тоºта ¼згермейдi. Ротор тыныштыºта бол¹ан кезде оның то¹ының магнитсiздендiру ¸серi нольге тең бол¹андыºтан = I_áîë ж¸не машина ¸бден ºаныººан болады. Ротор айналысºа келген кезде онда¹ы тоº магнитсiздендiру ¼рiсiн к½райды, осының ¸серiнен т¼мендейдi. Сондыºтан магниттеу то¹ы ж¸не б½¹ан с¸йкес магниттеу реактивтiлiгi жылдамдыº функциясында 4-12 суретте к¼рсетiлгендей ¼згередi.

Механикалыº сипаттамасының пiшiнiн т¾сiну ¾шiн ал¹ашында машина ºаныºпа¹ан , я¹ни =const деп ал¹ан ың¹айлы, б½лай бол¹анда /4-14/ теңдеуiнiң екi айнамалысы М мен S ¹ана болады, ¼йткенi I_áîë,×₂, Õ₂ æýíå – ò½ðàºòû.

Олай болса /4-14/ теңдеуiндегi М-дi S бойынша дифференциалдау¹а болады.

функциясының максимумы бар. Максимум шамасын М_à.ò аныºтау ¾шiн сыр¹анау бойынша моменттiң бiрiншi туындысын нольге теңестiрiп, б½дан алын¹ан теңдеуден,момент максимал м¸нде болатын сыр¹анау м¸нiн S_à.ò табу керек.

Осыларды орындап ж¸не аралыº т¾рлендiрулердi ескермей алатынымыз :

/4-15/

Аз м¼лшерде ºаны¹у кезiнде Х_ì ¼òå ¾ëêåí /Õ_ì>>Х/ сондыºтан

S_à.ò<<S_à,êîç¹

/4-15/ òåãi S_à.ò –ның шамасын /4-14/-ке ºойып, М_à.ò –ны аныºтаймыз.

/4-16/

Ал¹ан жорамалымыз бойынша =const S_à.ò × ж¸не баламалыº тоººа I_áàë, т¸уселсiз , ал М_à.ò = I²_áàë ж¸не екiншiлiк тiзбек кедергiсiнiң Ч₂ шамасына т¸уселсiз болады.

/4-14/-тi /4-16/-¹а б¼лiп, осы¹ан с¸йкес т¾рлендiруден кейiн асинхронды машинаның динамикалыº тежеу режимiндегi механикалыº сипаттамаларын аламыз. Ол жо¹арыда алын¹ан ºоз¹алтºыштың режимдегi теңдеумен бiрдей :

/4-17/

Жо¹арыда айтыл¹андар бойынша мынадай ºорытынды жасау¹а болады :

1. Динамикалыº тежеу режимiндегi асинхронды машинаның сипаттамасы ºоз¹алтºыштың режимдегi теңдеуге ½ºсас теңдеумен жазылады, бiраº б½л кезде ауыспалы момент пен ауыспалы сыр¹анаудың /М_à.ò , S_à.ò/ м¸ндерi ¼згеше

2. Ауыспалы сыр¹анау , R_2ºîç =O бол¹анда¹ы динамикалыº тежеу режимiндегi сипаттамасында ºоз¹алтºыштыº режимге ºара¹анда ¼те аз.

3. Т½раºты тоº ¼скен сайын машинаның ºаны¹уының д¸режесi ¼седi, осының н¸тижесiнде магниттеу реактивтiлiгi т¼мендейдi ж¸не ауыспалы сыр¹анау S_à.ò ¼ñåäi.

4. Ауыспалы момент М_à.ò ротор тiзбегi кедергiсiне т¸уелсiз, магниттiк тiзбектiң ºаныºпа¹ан кезiнде ол т½раºты тоºтың квадратына пропорционал.

4-14 суретте /4-17/ теңдiгi бойынша I_áàë= const кездегi ºаны¹уды ескермей ротор тiзбегi кедергiнiң ¸рт¾рлi м¸ндерiндегi

 

RA2

RA1

MA 0 M

MA2 MA1 0 M

4-14сурет 4-15сурет

4-14 сурет. А² IБап-consf бол¹анда¹ы динамикалыº тежеу сипаттамасы.

4-15 сурет. А² r^!₂ –cosnf бол¹анда¹ы динамикалыº тежеу сипаттамасы.

асинхронды машинаның динамикалыº тежеу режиммiндегi механикалыº сипаттамасы к¼рсетiлген 4-15 суретте = const бол¹анда¹ы осындай жа¹дайлар ж¸не баламалыº тоºтың ¸рт¾рлi м¸ндерiндегi сипаттамалар к¼рсетiлген.

Т¼менгi жылдамдыº айма¹ында динамикалыº тежеу режимiнде ж½мыс iстеп т½р¹ан асинхронды машинаның магниттiк тiзбегi ¼те к¾штi ºаныººан , сондыºтан механикалыº сипаттамаларының д¸л аналитикалыº теңдеулерiн алу м¾мкiн емес. Б½л жа¹дайды

ºатынасының есебi н¾ктелер бойынша ж¾ргiзiледi. Машинаның параметрлерiнен / ж¸не / басºа баламалыº тоº I_áàë пен магниттеу ºисы¹ы

берiлуi керек.

Жо¹арыда магниттеу то¹ына арнал¹ан формуланы ал¹анбыз

Сыр¹анау¹а салыстырмалы т¾рде б¾л теңдеудi шы¹арып, мына байланысты аламыз :