2.4. Асинхронды ºоз¹алтºышты» магниттеушi к¾штерi.

Асинхронды ºоз¹алтºышта¹ы электрлiк процесстердi талдау¹а магнит а¹ындарыны» орнына о¹ан пропорциянал болатын орама орамдары саныны» тоººа к¼бейтiндiсiн I˝ω пайдалану ºолайлыраº. М½нда ауа са»ылауы ше»берiнi» бойын ºуалай ºоз¹алатын магниттеушi к¾ш ºисы¹ыны» шарыºтау шегi сол ораманы» фаза симметриясыны» с½лбалары ¸рºашанда д¸л келедi, б½л кезде тоº амплитудалыº м¸нiне жетедi. Асинхронды ºоз¹алтºышты» магниттеушi к¾шi статоры ж¸не ротор орамаларыны» магниттеушi к¾штерiнен F₁ ìåí F₂ º½рылады.

2.4.1. Асинхронды ºоз¹алтºышты» статоры орамаларыны» магниттендiргiш к¾штерi. Статор орамаларыны» магниттендiргiш к¾штерiн, ток амплитудасыны» (I_m=√2I) ол ¼тетiн ораманы» бiр фазасыны» орам санына (w₁) к¼бейтiндiсi ретiнде аныºтай отарып, орама коэффициентiн (к₀₁)ºоз¹алтºышты» полюстiлiгiн (р₁) ж¸не ауа са»ылауында¹ы индукцияны» () синусойдалды еместiгiн ескере отырып мынадай те»деу арºылы к¼рсетуге болады:

(2.15)

¾шфазалы асинхронды ºоз¹алтºыш ¾шiн (m₁=3) статор орамасыны» магниттендiрушi к¾шi былай т¾рленедi:

(2.16)

Статор орамасы магнит ¼рiсiнi» магниттендiргiш к¾шi iлгегiнде к¼рсетiлгендей, синхронды жылдамдыºпен айналады (2.10):

(2.17)

2.4.2. Асинхронды ºоз¹алтºыш роторы орамасыны» магниттендiргiш к¾шi. Ротор орамасыны» магниттендiргiш к¾шi, статор орамасыны» магниттендiргiш к¾шi сияºты (2.15) былай жазылады:

(2.18)

м½нда¹ы « 2 » ¼лшемнi» ротор параметрiне жататынына к¼рсетедi. Ротор орамасыны» магниттендiргiш к¾шiнi» айналу жылдамды¹ы онда¹ы тоºты» жиiлiгiне байланысты ж¸не мынадай ¼рнекпен аныºталады:

(2.19)

Орама ротор ойы¹ында орналасºандыºтан ж¸не n₂ жылдамды¹ымен айналатындыºтан, ротор орамасыны» магниттендiргiш к¾шiнi» абсалют жылдамды¹ына ºосылып, статор орамасыны» магниттендiргiш к¾шiнi» синхронды жылдамды¹ыны» м¸нiне дейiн, демек, статор орамасыны» магниттендiргiш к¾шiнi» жылдамды¹ына дейiн ½л¹айады:

n₂ +n₂ =sn₁+n₂=sn₁+n (1-s) =n (2.20)

ì½íäà¹û n_F2 + n₂ –ротор орамасы магниттендiргiш к¾шiнi» абсолют айналу жылдамды¹ы. Сонымен роторды» ж¸не статор орамасы магнит ¼рiсiнi» айналу жылдамдыºтарыны» (n₂ ìåí n₁) асинхронды болуына ºарамастан статор мен ротор орамаларыны» магнит а¹ындарыны» айналу жылдамдыºтары синхронды, демек, статор мен роторды» магнит а¹ындары (магниттендiргiш к¾штерi) синхронды айналады (бiрдей жылдамдыºпен) ж¸не ºоз¹алтºыш ж½мысыны» т¸ртiбiне ºарамастан бiрiне ºара¹анда екiншiсi жылжымайды.

2.4.3. Асинхронды ºоз¹алтºышты» ºортынды магниттендiргiш к¾шi. Ротор мен статор орамасыны» магниттендiргiш к¾шi бiрiне ºара¹анда екiншiсi жылжыма¹ан ºалпында ¼зара байланысып бiрiккен магнит а¹ынын ж¸не бiрiккен магниттендiргiш к¾шiнi» F_μ т¾зедi. Статор ж¸не ротор орамасыны» магниттелушi к¾шiнi» векторлыº ºосындысына те» болады:

_{− − −}

F_μ = F₁ + F₂ (2.21)

Сырттай ºара¹анда асинхронды ºоз¹алтºышты» магниттендiргiш к¾шi, статор орамасы арºылы жал¹ан магниттендiргiш ток I_μ ¼ткенде пайда болады, оны» сандыº м¸нi сырттан берiлетiн механикалыº к¾штi» ¸серiнен роторды» синхронды айналу жылдамды¹ына жеткендегi статор орамасыны» то¹ына те», демек статорды» болаты мен оны» орамасында¹ы шы¹ынды есептемегенде n₂ = n_ñ деп ºарау¹а болады. Б½л жа¹дайда ротор орамасында тоº болмауынан оны» магниттендiргiш к¾шi н¼лге те» (F₂ = 0) ж¸не ж½мыс т¸ртiбi жасанды т¾рде синхрондылыººа ¸келiнген асинхронды ºоз¹алтºышты» магниттендiргiш к¾шiн статорды» орамасы w₁ мен ол арºылы ¼тетiн магниттендiргiш тоº I_μ ºана ту¹ызады:

(2.22)

Асинхронды ºоз¹алтºыштарды» ж¾ктемесiз iстеген кезде роторларыны» айналу жылдамды¹ы n₂ синхронды жылдамдыºтан аса айырмасы болмайтындыºтан (n_2õ ≈n_ñ) инженерлiк т¸жрибеде жеткiлiктi д¸лдiкпен есептеуге магниттендiргiш тоºты I_μ áîñ æ¾ðiñ òî¹ûíà (I_μ =I_1õ) те» деп аталады. Асинхронды ºоз¹алтºышты» ж½мыс т¸ртiбiн магниттендiргiш к¾штермен емес, тiкелей тоº арºылы талдау ы»¹айлы. Электрмагнит процесстерi бойынша асинхронды ºоз¹алтºыштар трансформаторлар¹а ½ºсас бол¹андыºтан, б½л жа¹дайда трансформаторды» келтiрiлген екiншi орамасын (ротор орамасы) бiрiншi орама¹а (асинхронды ºоз¹алтºыш статорыны» орамасы) келтiру теориясын ºолдану¹а болады. (2.15), (2.18) ж¸не (2.22)нi» м¸ндерiн (2.21) те»деуiне ºойып ж¸не алын¹ан те»деудi» екi жа¹ын коэффициентiне б¼лу арºылы мынадай те»деуге келтiремiз:

ºысºар¹ан со» мынадай т¾рге кедедi:

(2.23)

áåëãiëåï

, (2.24)

асинхронды ºоз¹алтºышты» магниттендiргiш то¹ыны» те»деуiн екi тоºты» векторлыº ºосындысы ретiнде аламыз:

İ_μ = İ₁ + İ₂¹ (2.25)

ì½íäà¹û İ₁- статор орамасыны» то¹ы İ₂¹ - ротор орамасыны» келтiрiлген то¹ы. Асинхронды ºоз¹алтºышты» бiлiгiнде ж½мыс кезiнде ж¾ктеменi» ауытºу ауºымына ºарай оны» магниттену то¹ы İ_μ мен магниттендiргiш к¾шi F_μ iс ж¾зiнде ¼згерiссiз ºалады, ал б½л кезде ротор мен статор орамасында¹ы тоºтар ж¾ктеменi» ¼згеруiне ºарай ¼згерiп отырады. I₂¹ то¹ыны» физикалыº м¸нi мынада оны» шамасы, I₂ то¹ыны» наºты шамасына те» болу ¾шiн ротор орамасы сол фаза санымен, фазада¹ы орамыны» санымен ж¸не орама коэффицентiмен бiрдей болуы тиiс.

Ротор мен статор орамаларыны» m₂=m₁ фаза саны бiрдей бол¹ан жа¹дайда фазалыº роторлы асинхронды ºоз¹алтºыштар ¾шiн ратор то¹ыны» келтiрiлген м¸нi мынадай:

(2.26)

т¾рге келтiрiлуi д½рыс. ²ысºа т½йыºтал¹ан роторлы ¾шфазалы асинхронды ºоз¹алтºыштар ¾шiн б½л м¸ндер былай аталады:

• ротор орамасыны» орам саны w₂ = 0,5;

• ротор орамасны» фазаларыны» саны оны» ойы¹ыны» санына те» m₂ =Z_ïð;

• ротор орамасыны» орамдылыº еселеуiшi к₀₂=1,0;

• статор орамасы фазаларыны» саны m₂ =3,0

ендеше ºысºа т½йыºтал¹ан роторлы ¾ш фазалы асинхронды ºоз¹алтºышты» келтiрiлген то¹ыны» ¼рнегi мына т¾рге келедi:

(2.27)

2.5. Асинхронды ºоз¹алтºышты» орамаларында индукцияланатын электрºоз¹аушы к¾штерi. Асинхронды ºоз¹алтºышты» магнит ¼рiсi статор мен ротор орамаларыны» магнит ¼рiстерiнi» бiрiгiп ¼зара ºарым ºатынасынан жасалады. Жо¹арыда к¼рсетiлгендей олар бiрдей жылдамдыºпен айналады ж¸не бiр-бiрiне салыстыр¹анда ¼зара ºоз¹алмайды. Асинхронды ºоз¹алтºышты» магнит ¼рiсi трансформаторда¹ы сияºты, негiзгi ж¸не шашырау ¼рiсiнен º½рылады, жасал¹ан кейбiр кемшiлiктердi есепке алмасаº б½лар ¼зара ажыратыл¹ан ж¸не бiр бiрiне т¸уелсiз деп саналады, м½нда негiзгi магнит а¹ыны, электр магниттiк индукция за»ы бойынша статор мен ротор орамаларында индукциялыº Э²К ал шашырау а¹ыны-¼зiндiк индукцияны» Э²К нi индукциялайды, ал шашырау кедергiсiндегi кернеудi» IŁХ_δ азаюына ½ласады.

2.5.1. Асинхронды электр ºоз¹алтºыш статоры орамасында индукцияланатын электр ºоз¹аушы к¾штерi. Бiзге Э.Т.Н курсынан белгiлi, ¾ш фазалы симметриялы электр желiсiне ºосыл¹ан ¾шфазалы орама магнит ¼рiсi амплитудасыны» бiржарым еселiк м¸нiне те» шамасы ¼згермей бiрºалыпты айналатын бiр фазалы магнит а¹ынын Ф_1m жасайды (2.7). Магнит а¹ыны Ф ¼з айналасында статор орамасы фазасыны» катушкасына м¼лшерiнi» ¼згеруiне косинусойдалы т¸уелдiлiкпен енедi ж¸не онда синусойдалы т¾рдегi Э²К индукцияланады.

(2.28)

ì½íäà¹û

(2.29)

; àë ω₁ =2ƒ екенiн ескере отырып асинхронды ºоз¹алтºыш статоры орамасынды¹ы фаза катушкасында индукциялан¹ан Э²Ктi» осы кездегi ж½мысшы м¸нiн аламыз:

Å₁= 4,44 w_êω₁Ô (2.30)

ì½íäà¹û w_ê - статорфазасында¹ы тiзбектеп жал¹ан¹ан орама б¼лiмдерiнi» орам саны, ƒ₁- статор фазасыны» орамасы, ¸детте, ºысºа ºадамды ж¸не ¼зiнi» фазалыº аума¹ында¹ы ойыºтарында бiр ºалыпты орналасºан бiрнеше шар¹ылардан т½рады. Магнит орамада индукциялан¹ан Э²Ктi» м¼лшерi аз (2.30) те»деуi бойынша есептелгеннен аз болады, оны статор орамасыны» коэффициентiн к₀₁дi енгiзу арºылы ескередi. Сонда:

Å₁ = 4,44 w₁ ƒ₁ê₀₁Ô (2.31)

м½íäà¹û

ê₀₁ = ê_ó Łê _ðŁê_ñ (2.32)

w₁ –статор орамасы фаза шар¹ысында¹ы тiзбектеп жал¹ан¹ан орам саныны» ºосындысы. Орама коэфициентi ºысºар¹ан к_ó ораманы» тарату к_ð ж¸не статор ойыºтарыны» ºи¹аштыº коэффициенттi к_ñ к¼бейтiндiсiмен аныºталады. Оларды мына ¼рнектермен аныºтайды:

; ; (2.33)

м½нда¹ы у–секция ºадамы: - статор полюске б¼лiнуi; q–полюс пен фаза¹а б¼лiнген ойыºтар саны;-к¼ршi ойыºтарда орналасºан электрлiк градуспен к¼рсетiлген (2р/ Z_1ï) орама орамдарында¹ы Э²К-тi» уаºыттыº б½рышыны» жылжуы (ауысуы); – статорды» iшкi бетiн º½райтын сызыº пен ойыº сызы¹ы арасында¹ы ºи¹аштыº б½рышы.

Индукцияны» шамасы стандарттал¹андыºтан, ал магнит а¹ынын аныºтау ¾шiн магнит кедергiсiнi» м¼лшерiн есептеп шы¹ару керектiгiнен сонда Э²К (2.31) те»деуiн индукция арºылы к¼рсету тиiмдi:

E₁=4,44W₁ƒ₁k₀₁B_δQ₁ (2.34)

м½íäà¹û Q₁ – статор темiрiнi» ½зынды¹ы мен енi шектелген ауа са»ылауыны» ºимасы. Статор орамасында трансформаторда¹ы сияºты негiзгi магнит а¹ынымен ºоса шашыра»ºылыº магнит а¹ыны бар. Ол онда ¼зiндiк индукциялау Э²Кiн индукциялайды:

(2.35)

оны» ¸рекеттiк м¸нi, электр тiзбектерi теориясына с¸йкес кешендi т¾рде мына т¾рде к¼рiнедi:

Ė_1δ = јİ₁õ₁ (2.36)

м½íäà¹û L_1δ статор орамасында¹ы шашырату индукциялы¹ы, сан м¸нi темiр ¼зекшесiз, ораманы» индуктивтiгiне те»; х₁ - статор орамасы фазасыны» индуктивтi шашырау кедергiсi оны ЭТН курсынан белгiлi ¼рнекпен есептеп шы¹арады:

Õ₁=2 ƒ L_1δ (2.37)

Шашырауды» индуктивтi кеднргiсi Х₁ асинхронды ºоз¹алтºышты» ж½мыс т¸ртiбiне т¸уелсiз, т½раºты шама деп саналады.

2.5.2. Асинхронды ºоз¹алтºышы роторыны» орамасында индукцияланатын электр ºоз¹аушы к¾шi. Асинхронды ºоз¹алтºыш роторыны» орамасында статор орамасында¹ы сияºты негiзгi Ф магнит а¹ынынан ж¸не ротор то¹ы мен т¾зетiн шашыра»ºы а¹ыннан индукцияланатын Э²К болады. Негiзгi магнит а¹ыны Ф-ке ºара¹анда ротор орамы кейбiр сыр¹анаумен айналатындыºтан, онда негiзгi магнит а¹ынынан индукциялан¹ан Э²К ты» жиiлiгi ƒ₂ желiнi» жиiлiгiнен ерекшеленiпºана ºоймай сыр¹анауды» (ж¾ктеменi») ¼згеруiне ºарай ¼згерiп те отырады. Негiзгi магнит а¹ынынан Э²Ктi» ¸рекеттегi м¸нiн мына те»деумен к¼рсетуге болады:

E_2S=4,44 k₀₂ ƒ₂ Ô (2.38)

м½íäà¹û w–ìåí k₀₂ орама саны мен ротор орамасыны» орамалыº коэффициентi ƒ₂ ротор орамасында¹ы статор орамасыны» жиiлiгiне байланысты Э²К-тi» жиiлiгi, мына ¼рнекпен ¼рнектеледi:

ƒ₂= ƒ₁ּS (2.39)

Егер айырма (n₁-n₂) сыр¹у жылдамды¹ы n, S десек, онда

n₁ – n₂ = n₁ S (2.40)

(n₁-n₂)нi» орнына 60 ƒ₂/ð-íû, àë n₁ łS орнына 60 ƒ₂/р-ны ºойсаº (2.39) те»деудi аламыз ƒ₂= ƒ₁S (2.39) бол¹андыºтан ротор Э²К-нi» негiзгi магнит а¹ыныны» сыр¹анау функциясына т¸уелдiлiгi былай жазылады:

E_2S=4,44 ƒ₂SW₂K₀₂ Ô (2.41)

îäàí

E_2S=SÅ₂ (2.42)

ì½íäà¹û

E_2S=4,44 •W₂ƒ₂K₀₂ (2.43)

ì½íäà: Å₂ –роторды» тежелгенде орамада индукциялан¹ан¹ан Э²К, б½л кезде асинхронды ºоз¹алтºыш кернеу трансформаторына ½ºсайды. (2.43) ¼рнекте магнит а¹ыны Ф-ны индукциямен ауыстыру тиiмдi, себебi оны» шамасы стандартталады, сондыºтан Э²Ктi» Е₂ сандыº м¸нiн аныºтау айтарлыºтай же»iлдейдi:

E₂ = 4,44 W₂ƒ₁K₀₂ B_δQ₂ (2.44)

м½íäà¹û Q₂ –ратор темiрiнi» ½зынды¹ымен ж¸не енiмен шектелген ауа са»ылауыны» ºимасы, ратор орамасында шашырау магнит а¹ынымен индукцияланатын ¼зiндiк Э²К статор орамасында¹ы ¼зiндiк Э²К те»деуi мен бiрдей болады:

Ė_(2S)δ =-jİ₂X_2S (2.45)

ì½íäà:

X_2S=2 ƒ₂SL_2δ (2.46)

ì½íäà X_2S ротор орамасында¹ы сыр¹у шамасына т¸уелдi шашырау кедергiсi; L_2δ – ротор орамасыны» шашыранды индукциялануы. Сан жа¹ынан ол темiр ¼зекшесi жоº ораманы» индукциялауына те».

(2.46) äà ₂ íi ₁s алмастырсаº мынадай те»деу аламыз:

Õ_2S = 2 ƒ₁SL_2δ (2.47)

Ротор тежелгенде, онда¹ы n₁=0, aë S= 1

Болса ротор орамасыны» шашыра»ºы индукция кедергiсi х₂ арºылы ¼рнектеледi:

Õ₂ = 2 ƒ₁ L_2δ (2.48)

ì½íäà¹û õ₂-ротор орамасында¹ы шашыра»ºы индукция кедергiсi ратор тежелген кезде (S=1,0) сыр¹анаудан т¸уелсiз т½раºты шама деп есептелiнедi. (2.47) те»деуi (2.48)-нi ескере отырып, былай ¼згередi:

Õ_2sS = Õ₂S (2.49)

(2.49)-те»деудi ескерiп жазатын болсаº, ротор орамасыны» шашырау то¹ынан пайда бол¹ан Э²К- тi» ¸рекеттiк к¾шiнi» м¸нi мына т¾рге келедi:

Å_(2S)δ=-ј I₂ õ₂ S (2.50)

2.6. Асинхронды ºоз¹алтºышты» электрлiк тепе-те»дiгiнi» те»деулерi. Трансформатор мен асинхронды ºоз¹алтºышта болатын электрмагниттiк процесстер бiрдей, айырмашылы¹ы тек, ºоз¹алтºышты» "екiншi орамасы" (роторды» орамасы) айналатынды¹ы. Сондыºтан статор орамасы мен асинхронды ºоз¹алтºыш роторыны» электрлiк тепе-те»дiгi кернеу трансформаторыны» бiрiншi ж¸не екiншi орамаларыны» те»деуiн º½руда¹ы сияºты жазылады.

2.6.1. Асинхронды ºоз¹алтºыш статоры орамасыны» электр тепе-те»дiгiнi» те»деуi. Асинхронды ºоз¹алтºыш статорыны» орамасына берiлген желi кернеуi U₁ шашыранды индуктивтiк I,ј Χ₁ ж¸не ораманы» активтi кедергiсi i, r кернеулерден пайда бол¹ан негiзгiмагнит а¹ыны Е₁ мен шашыранды а¹ын Е _1δ Э²К арºылы тепе-те»дiкке келедi, демек:

U₁ = E₁ + I₁ + r₁ + I₁ ј õ₁ (2.51)

ì½íäà¹û r₁- статор орамасыны» активтi кедергiсi:

r= R + R_1ñò (2.52)

ì½íäà R₁ – статор орамасы ¼ткiзгiштi» Омдыº кедергiсi; R_1ñò –болатты» электр кедергiсi, ол магниттiк ж¸не статор темiрiндегi гистерезис º½былысы мен º½йынды тоºтардан болатын электр шы¹ындарына пропорционал. Е₁ Э²К-нi» ¸рекеттiк м¸нi "-" та»басы болады. Ленц за»ы бойынша ол тоº к¼зiне U₁ ºосыл¹ан т½тынушы ретiнде статор орамсында индукцияланады. (2.51) те»деуi трансформаторды» бiрiншi орамасыны» электрлiк тепе-те»дiгiмен бiрдей (1.20).

2.6.2. Асинхронды ºоз¹алтºыш ратор орамасыны» электрлiк тепе-те»дiк те»деуi. Асинхронды ºоз¹алтºышиы» роторы орамасыны» электрлiк тепете»дiгi ж½мыс жаса¹ан кезде трансформаторды» екiншi орамасы, егер ол ºысºартыл¹ан ж¸не айналатын болса (U₂=0) òå»äåóiìåí áiðäåé:

0 = Å_2S – I₂ r₂ –I₂ јõ_2S (2.53)

(2.53) òå»äåóiíäå U₂= 0, себебi ротор орамасы ажыраулы кезiнде асинхронды ºоз¹алтºыш айнала алмайды, (2.53) те»деуi т¸жрибеде ºолдану¹а ы»¹айсыз, себебi ратор орамасы ажыратулы кезiнде асинхронды ºоз¹алтºыш айнала алмайды. (2.53) те»деудi т¸жрибеде ºолдану¹а ы»¹айсыз, себебi онда¹ы Э²К Е_2S пен шашыранды индуктивтi кедергi х_2S, асинхронды ºоз¹алтºышты» бiлiгiне т¾сетiн ж¾ктеменi» ¼згертуiмен бiрге ¼згерiп отырады. (2.53) те»деуiндегi Е_2S òi sÅ₂ (2.42) æ¸íå õ_2S,òi sŁõ₂ (2.49) мен алмастырып мынадай т¾рге келтiремiз:

Î =sE₂ – I₂ r₂ – I₂sјõ₂ (2.54)

(2.54) те»деуiнi» екi б¼лiгiнде сыр¹анау¹а s б¼лсек, бiр айнымалы s сыр¹анауы бар те»деуiн аламыз:

(2.55)

ì½íäà¹û Å₂ ìåí õ₂ –тоºтатыл¹ан ротор орамасыны» ƒ₂=ƒ₁ кезiндегi Э²К мен шашыранды индуктивтiк кедергiсi. Оларды» м¸ндерi т½раºты болады. Роторды» то¹ы s сыр¹анау¹а байланысы ¹ана ¼згеретiн болады:

(2.56)

2.6.3. Наºты ж¸не келтiрiлген трансформатор¹а тежелген асинхронды ºоз¹алтºыш статоры мен роторы орамаларыны» электрлiк тепе-те»дiгi те»деулерiнi» ж¾йелерi. (2.55) те»деу тежелген актив кедергiсi ж¸не шашыранды индуктивтi кедергiсi х₂ ротор орамасы бар трансформаторша ж½мыс iстейтiн, асинхронды ºоз¹алтºышты» те»деуi. Сонымен, шынайы асинхронды ºоз¹алтºыш статоры мен роторы орамаларыны» электрлiк тепе-те»дiгi те»деулер ж¾йесiн º½рады:

, (2.57)

ал трансформаторша iстейтiн тежелген асинхронды ºоз¹алтºыш ¾шiн:

(2.58)

2.7. Асинхронды ºоз¹алтºышты» орынын басатын эквиваленттi электр с½лбалары. Асинхронды ºоз¹алтºышты» орнын басатын электрлiк тепе-те»дiк те»деуiнi» теориялыº сипаты ¹ана бар ж¸не оны» тiкелей ж½мыс т¸ртiбiне талдау жасау¹а ж¸не ж½мыс сипаттамаларын есептеуге пайдалану¹а ºолданыла алмайды:

- бiрiншi те»деуден тоºты» м¸нiн аныºтау м¾мкiн еместiгi себебi Л₁-äi» сан м¸нi жоº ж¸не векторлар Ů₁ мен Л дi» арасында¹ы ы¹ысу б½рышы к¼рсетiмеген;

• статор мен ротор орамаларында¹ы тоºтарды» арасында¹ы байланыс жоº, ол асинхронды ºоз¹алтºышта¹ы электромагниттi» физикалыº болмысына ºарсы келедi.

Б½л м¸селе наºты асинхронды электроºоз¹алтºышты» магнит ¼ткiзгiшi бар ж¸не статор мен ротор орамаларыны» ¼зара индуктивтiгi мен болат магнит ¼ткiзгiшi бар ¼зара индукцияланбайтын сызыºтыº эквиваленттi электр тiзбегi бар º½рыл¹ы электротехникалыº тiзбекпен алмастыру арºылы шешiледi. Ол ¾шiн айналатын асинхронды ºоз¹алтºыш ¸уелi ºоз¹алмайтын (тежелген) трансформаторша iстейтiн активтi те» кедергiсi бар екiншi (роторды») орамалы ж¸не шашыра»ºы индуктивтi кедергiмен х₂ алмастырылады. Ал одан со», 1 – "Трансформатор" б¼лiмiнде, трансформаторлар¹а ºолданыл¹ан ¸дiстеме бойынша, екiншi ораманы» (ротор орамасы) ¼лшемдерi бiрiншi орама¹а (статор орамасына) келтiрiледi.

М½нда электрлiк тепе-те»дiктi» (2.58) те»деуiндегi асинхронды ºоз¹алтºыш орамасыны» активтi кедергiсi r₁ мен роторы орамасыны» r₂ Омдыº кедергiмен алмастырылады (R₁ æ¸íå R₂) о¹ан магниттендiру тiзбегi болатыны» кедергiсi R_ñm ºосылады, ол активтi ж¸не реактивтi º½рамынан т½рады:

, (2.59)

ì½íäà¹û I^'_µà гистерезис º½былысы мен º½йынды тоºтардан болатын шы¹ынды жабу¹а кеткен магниттендiргiш тоºты» активтi º½раушысы; I_µð^' - асинхронды ºоз¹алтºышты» магнит а¹ыны Ф ту¹ызатын магниттендiргiш то¹ыны» реактивтi º½раушысы. Осындай ауытºулардан магниттендiргiш тоºты» I_µ^' магнит а¹ынымен уаºыт жа¹ынан ¾йлеспеуi магнит ¼ткiзгiш болатында¹ы магниттiк шы¹ын б½рышындай болады. Оны» сан м¸нi былай аныºталады:

, (2.60)

ì½íäà¹û

; (2.61)

(2.62)

сонымен, егер наºты асинхронды ºоз¹алтºышта Э²К Е₁ тi ¼зара индукциялануды» кедергiсiне т¾скен кернеумен те»естiруге болатын болса (Е₁=¦_µjX_µ), ал трансформатор¹а келтiрiлген тежелген (тоºтатыл¹ан) ºоз¹алтºышта Е²К болатта¹ы электр шы¹ынына пропорционал болатын болат кедергiсiне т¾скен кернеудi» I_µ^'R_ıcò шамасына ºарай ¼згередi. Дегенмен, наºты асинхронды ºоз¹алтºышты» келтiрiлгенге ¼ту кезiндегi ¼лшемдерiн ¼зiнше т¾сiндiру бiрiн-бiрi сандыº жа¹ынан айтарлыºтай ¼згерiс ту¹ызбайды. Осыдан шы¹атын, асинхронды ºоз¹алтºыш роторы орамасыны» ¼лшемдерiн ºоз¹алтºыш статоры орамаларыны» ¼лшемiне эквиваленттi ¼згерту, наºты ºоз¹алтºыш роторы орамасыны» электрлiк тепе-те»дiк те»деуiндегi ºатынасын саºтау шарты бойынша iске асырылады (2.55). Егер те»деудi» (2.55) екi жа¹ынан коэффициент iне к¼бейтсек, о» жа¹ыны» со»¹ы ºосыл¹ышын та¹ы к¼бейтсек, ал онда мынадай т¾рге келедi:

0 = - (2.63)

åãåð: ; (2.64)

; (2.65)

; (2.66)

, (2.67)

белгiлесек, онда тежелген асинхронды ºоз¹алтºыш роторы орамасыны» статор орамасына келтiрiлгендегi электрлiк тепе-те»дiк те»деуiе аламыз:

, (2.68)

ì½íäà¹û Ė₂¹, I₂¹; R₂¹; õ₂¹- с¸йкес, трансформаторша ж½мыс iстейтiн тежелген асинхронды ºоз¹алтºышты» статор орамасына келтiрiлген ротор орамасыны» Е²К, то¹ы, омдыº ж¸не шашыра»ºы индуктивтiк кедергiсi (2.31), (2.43) ж¸не (2.64) те»деуiндегiдей к¼рсетiлгендей ºоз¹алтºыштар¹а Е₂=Å₁ т¸н, б½л таби¹и н¸рсе, себебi ротор орамасыны» келтiру барысыны» н¸тижесiнде статор орамасымен w₁=w₂ æ¸íå Ê₀₁=Ê₀₂ болып бiрiгiсiп кеттi. (2.25) пен (2.58) те»деулерiн ескере отырып, ратор орамасына келтiрiлген тежелген асинхронды ºоз¹алтºыштарды» электрлiк тепе-те»дiк те»деулерi ж¾йесiн º½рады.

69)

(2.69) те»деулер ж¾йесiне с¾йене отырып, магнит байланысы ьар наºты асинхронды ºоз¹алтºыш магнит байланысы жоº сызыºтыº орын басушы эквиваленттi электр с½лбасымен ауыстырылады. М½нда ротор орамасында индукцияланатын Э²К Е_2S=SÅ₂ ж¸не индуктивтi шашырандылыº кедергiсi х_2S=Sõ₂ сияºты сыр¹анау¹а т¸уелдi ¼лшемдер, оларды» ºоз¹алмайтындай т½раºты м¸ндерiмен R₂ сыранау¹а т¸уелдi саналатын, ауыстырылады. М½ндайда т½тыныл¹ан ºуат электр шы¹ындары ж¸не электрлiк процесстердi наºты ºоз¹алтºышпен орнын басатын эквиваленттi электр с½лбасында жа¹дайлар жа¹ынан бiрдей болады, б½л айналып т½р¹ан ºоз¹алтºышты» ж½мыс т¸ртiбiн ºоз¹алмай т½р¹ан ºоз¹алтºыш арºылы талдау¹а м¾мкiндiк бередi. Асинхронды ºоз¹алтºышты» орнын басатын эквиваленттi электр с½лбасы электрлiк тепе- те»дiктi» толыº те»деулерi ж¾йесi негiзiнде º½рылады (2.69) онда¹ы электрлiк кедергiлерi мен оларды жал¹ау с½лбалары, ол ¾шiн Кирхгорды» бiрiншi ж¸не екiншi за»дары бойынша º½рыл¹ан те»деулер, электрлiк тепе-те»дiк те»деуiмен (2.69) д¸л келуi тиiс.

Ол келтiрiлген трансформаторды» келтiрiлген с½лбасымен бiрдей. 2.15-суретте к¼рсетiлген асинхронды ºоз¹алтºышты ауыстыратын Т-т¸рiздi с½лба делiнедi, онда:

Z₁ =R₁ +j õ₁-статор орамасыны» омдыº R₁ ж¸не шашыранды индкутивтi кедергiсiнен х₁ т½ратын толыº электр кедергiсi;

ротор орамасыны» омдыº кедергiнi» келтiрiлген м¸нi R₂¹ мен тежелген роторды» шашыранды индукциялыº кедергiсi:

келтiрiлген асихронды ºоз¹алтºышты» болат кедергiсi R_ñò мен ¼зара индукциялануды» индуктивтi кедергiсiнен х_ì т½ратын магниттену тiзбегiнi» толыº электр кедергiсi.

Асинхронды ºоз¹алтºышты» ж½мысын зерттеу ¾шiн Т т¸рiздi орынбасар с½лбасы ы»¹айсыз, себебi сыр¹анауды» ¼згертуiнен барлыº ¾ш тармаºа¹ы тоº, тiптi U₁=соnst бол¹анны» ¼зiнде, ¼згередi. Аса к¾рделi емес бiрнеше т¾рлендiрулер жасау арºылы асинхронды ºоз¹алтºышты» орынабасу Т–т¸рiздi с½лбасынан Г-т¸рiздi эквиваленттi с½лбасына ¼туге болады.

Егер ауысу (т¾рлендiру) процесiн былай деп ºарасаº:

; (2.70)

; (2.71)

; (2.72)

, (2.73)

онда Г-т¸рiздi орынбасу с½лбасы 2.16-суреттегiдей т¾рге келедi.

2.15-сурет. Асинхронды қозғалтқыштың алмастырма эквивалентті Т-бейнелес электр сұлбасы.

2.16-сурет. Асинхронды қозғалтқыштың орнын басудың Г-бейнелес эквиввалентті анық электр сұлбасы.

Т¾зе коэффициентi кешенде реактивтi º½раушыны» азды¹ынан оны» заттыº б¼лiмi ¹ана есепке алынады:

(2.74)

оны» сандыº м¸нi С1,05…1,02 аралы¹ында алынады. Есептегенде, инженерлiк т¸жрибеге ºолайлы болу ¾шiн С-ты» м¸нiн 1,0 деп алады, б½л Т ж¸не Г т¸рiздi с½лбаларды» екiншi тарма¹ында¹ы тоºтар кешендерiнi» те»есуiне ¸келедi (İ₂^»= İ₂¹). Б½л жа¹дайда х₁ кедергiсiн (), елемеуге тура келедi б½л ºуаттылы¹ы кiшi асинхронды ºоз¹алтºыштар¹а тиiмсiз, себебi олар ¾шiн (х₁>0).

Орыныны» басуды» Г т¸рiздi с½лбасында Т т¸рiздi с½лбада байºал¹ан кемшiлiктер жоº. Соны» к¼мегiмен сызыºтыº электр тiзбегiнi» теориясыны» белгiлi ¼рнектi пайдаланып, асинхронды ºоз¹алтºышты» ¸рт¾рлi ж½мыс т¸ртiбiндегi ж½мыс сипаттамаларын есептеу же»iл. İ₀ синхрондылыº то¹ы болып табылады, оны» сандыº м¸нi асинхронды ºоз¹алтºыш роторыны» синхронды айналу жылдамдыº (n₂=n₁) кезiнде т½тыныл¹ан то¹ына те», м½нда статор орамасы мен оны» болаттарында¹ы тоº шы¹ындары ескерiледi. М½ндай режимдi орнату, асинхронды ºоз¹алтºыш бiлiгiн механикалыº энергияны» басºа к¼зiне, мысалы онымен полюстерi те» синхронды ºоз¹алтºышºа ºосу арºылы айналдыр¹анда ¹ана м¾мкiн. Б½л кезде İ₀

, òå» (2.75)

ол асинхронды ºоз¹алтºышты» ж½мыс режимiне (бiлiктегi кедергi моментiне) т¸уелдi болмайды, İ₀ ìåí İ₂^» тоºтары ¼згерген кезде де ¼згерiссiз ºалады.

2.17-сурет. Асинхронды қозғалтқыштың орнын басудың Г-бейнелес эквивалентті анықталған электр сұлбасы.

Егер 2.16-суретте к¼рсетiлген с½лбада¹ы Ĉ кешенiн оны» модулiне С₁, àë Ñ₁Z₁ =Z¹ ìåí C²₁ ŁZ_2S¹ = Z^"_2Sке алмастырса онда 2.17-суретте к¼рсетiлген сияºты орнын басуды» д¸лденген с½лбасына ¼туге (ауысу¹а) болады:

îíäà

(2.76)

(2.77)

2.7.1. Асинхронды ºоз¹алтºышты» эквивалентi алмастыру электр с½лбаларыны» параметрлерi ж¸не оларды аныºтау ¸дiстерi. Наºты асинхронды ºоз¹алтºыштарда оны» эквиваленттi электр с½лбасымен орын ауыстыру наºты асинхронды ºоз¹алтºышты» (2.57), (2.58) ж¸не эквиваленттi алмастыру с½лбасыны» (2.69) электрлiк тепе-те»дiк те»деуiне кiретiн электр кедергiсi мен электр ºоз¹аушы к¾штердi аныºтау¹а ¸келдi. Наºты асинхронды ºоз¹алтºыштарды» электiрлi тепе-те»дiк те»деулерiнде (2.57) ж¸не (2.58) статорды» (r₁) ж¸не роторды» (r₂) орамаларыны» активтi кедергiлерi деп аталатын, оларды» орамаларына ºолданыл¹ан ¼ткiзгiштердi» омдыº кедергiлерi R₁ ìåí R₂ ден ж¸не ротор мен статорды» болаттарыны» кедергiлерiнен R_1ñm ìåí R_2ñm º½йынды тоºтар мен гистерезис та¹ы басºалардан болатын тоº шы¹ындарына пропорционалды шы¹ындар жиынты¹ы ºолданылады, демек:

(2.78)

, (2.81)

Асинхронды ºоз¹алтºыш алмастыру электр с½лбасында (2.15-сурет) болаттарды» кедергiлерi R_1ñm ìåí R_2ñm ротор мен статор орамаларыны» активтi кедергiлерi ºатарынан шы¹арылып магниттену тiзбегiне оны» толыº кедергiлерiнi» º½раушысы ретiнде енгiзген:

, (2.79)

ì½íäà¹û

, (2.80)

àë õ_ì- ротор мен статор орамалары арасында¹ы индукциялануды» индукциялыº кедергiсi.

Шынайы асинхронды ºоз¹алтºышты» электрºоз¹аушы к¾штерi Ė₁ ìåí Ė₂ (2.31) мен (2.38) те»деулермен аныºталады. Асинхронды ºоз¹алтºышты» эквиваленттi электр с½лбасын º½ру негiзiне салын¹ан электрлрiк тепете»дiк те»деулер ж¾йелерiндегi (2.69) электр ºоз¹аушы к¾штер, (2.62) тегiден ¼зiнi» м¼лшерi жа¹ынанда, физикалыº ма¹ынасы жа¹ынан да ерекше (¼згеше):

Ė₁ = Ė₁¹ – İ_µ^' R_1cm (2.81)

ì½íäà¹û Å₁- асинхронды ºоз¹алтºыш статоры орамасында индукциялан¹ан наºтылы Э²К (2.31); Е₁¹- асинхронды ºоз¹алтºышты» с½лбасында¹ы (2.16-сурет) эквиваленттi магниттнеу тiзбегiндегi Z₀=Z₁+Z_µ т¾скен кернеудi» I₀ Z_µ º½рамдас б¼лiгi сияºты жасал¹ан Э²К.

Асинхронды ºоз¹алтºыштарды» эквиваленттi алмастыру электр с½лбсаында жасал¹ан кейбiр елемеушiлiктердi (2.16-сурет) ескерсек онда статор орамаларыны» электр кедергiлерi мынадай математикалыº ¼рнектер мен физикалыº ма¹ына¹а ие болады:

, (2.82)

ì½íäà¹û Z₁ статор орамасыны» толыº электр кедергiсi; R₁- статор орамасы ¼ткiзгiшiнi» омдыº кедергiсi; х₁-статор орамасыны» индуктивтi шашырау кедергiсi;

, (2.83)

ì½íäà¹û Z_2S¹- орамасыны» келтiрiлген толыº электр кедергiсi: R₂¹-ротор орамасыны» кедергiсi; х₂¹ ротор орамасыны» келтiрiлген индуктивтi шашырау кедергiсi; S - асинхронды ºоз¹алтºышты» сыр¹анауы:

, (2.84)

ì½íäà¹û Z₀ – магниттену тарма¹ыны» эквиваленттi кедергiсi; Z₁ –(2.82) ìåí Z_µ - (2.79). Наºты асинхронды ºоз¹алтºыштарды» эквиваленттi алмастыру электр с½лбасыны» кедергiсiн аныºтау (2.16-сурет) ¼лшемдерi де болып табылатын. Бiр мезгiлде наºты асинхронды ºоз¹алтºышты» да ¼лшемдерi болып табылатын эквиваленттi электр с½лбасыны» кедергiсiн (2.16-сурет) аныºтау аналитикалыº немесе т¸жрибелiк жолмен, эмприкалыº ¼рнектердi немесе катологта¹ы ма¹л½маттар¹а пайдалану арºылы ж¾зеге асырылады.

Асинхронды ºоз¹алтºыштарды» эквиваленттi алмастыру электр с½лбасыны» аналитикалыº есептеу жа¹ынан аныºтау, ºоз¹алтºышты» геометрикалыº ¼лшемдерiн, ойыºтар санын, статор мен ротор тiстерiнi» санын, статор мен ротор орамаларыны» ¼лшемдерiн бiлудi» керектiгiнен ºиындыº ту¹ызады. Асинхронды ºоз¹алтºыш пен эквиваленттi алмастыру электр с½лбасымен элементтерiнi» ¼лшемдерiн аныºтауды» есептеп шы¹ару т¸сiлiнi» к½рделiлiгi, оны "Электр м¸шинелерi" п¸нiнi» арнайы б¼лiмдерiне жатºызады. Асинхронды ºоз¹алтºыштарды» эквиваленттi орнын басу электр с½лбасын аныºтауды» ¹ылыми т¸жрибелiк жолы асинхронды бос ж¾рiс пен ºысºа т½йыºталуды» т¸жрибеден алын¹ан м¸лiметтерi болуын талап етедi. Синхронды бос ж¾рiс мен ºысºа т½йыºталу т¸жрибесiнде асинхронды ºоз¹алтºыш ºалыпты кернеулi U₁ = U_1í ¾шфазалы желiге ºосылады, ал оны» айналу жылдамды¹ы механикалыº басºа энергия к¼зiнi» к¼мегi арºылы синхрондылыººа келтiредi (n₂ =n₁).

Осы к¾йде синхронды бос ж¾рiс кезiнде т½тыныл¹ан то¹ы I₀ пен активтi ºуат Р₀ ¼лшенедi. К¼пжа¹дайда, ºорытындыны» д¸лдiгiне ерекше талаптар ºойылмайтын кездерде, синхронды ж¾ктеусiз ж½мыс т¸ртiбiн м½нда n₂ = n_2õ n_ñ; I₁= I_1õ I₀; Ð₁= Ð_1õ Ð₀ деп алып асинхронды ºоз¹алтºышты» ж¾ктеусiз ж½мысымен ауыстыру¹а болады. ²ысºа т½йыºталу т¸жiрибесi кезiнде асинхронды ºоз¹алтºышты» роторы тежелген (роторды» фазалыº орамасы ºысºа т½йыºтал¹анда) кернеуi статор орамасында¹ы тоº ºалыпты жа¹дайда¹ы¹а жететiн м¼лшерге I_1ê= I_1í дейiн т¼мендетiлген ¾ш фазалы тоº к¼зiне жал¹айды. Статор орамасына берiлген кернеу U_1ê ж¸не ºоз¹алтºыш т½тын¹ан активтi ºуат Р_ê ¼лшенедi. Бос ж¾рiс пен ºысºа т½йыºталу т¸жрибесiнен алын¹ан ма¹½лыматтарды пайдаланып, асинхронды ºоз¹алтºышты» орнын эквиваленттi басатын электр с½лбасыны» ¼лшемдерiн сызыºтыº электр тiзбектерi теориясынан белгiлi ¼рнектер арºылы есептейдi.

Магниттену тiзбектерi кедергiсi Z₀:

, (2.85)

ì½íäà¹û Z₀- магниттену тiзбегi кедергiсiнi» кешендi модулi;

Ů_1õ = U_1í-асинхронды ºоз¹алтºыштарды» статор орамасында¹ы ºалыпты кернеуi İ₀ = İ₀e^¯jΦ0 синхронды бос ж¾рiс ж½мыстыº кешендi то¹ы I₀;

- òîº I₀ пен кернеу U_1í (2.86)

арасында¹ы геометриялыº градуспен берiлген, уаºытша ы¹ысу б½рышы:

R=R+R_ñm=Z₀Cosφ₀ - (2.87)

магниттену тiзбегiнi» активтi кедергiсi.

- (2.88)

магниттену тiзбегiнi» реактивтi кедергiсi.

Асинхронды ºоз¹алтºышты» статоры мен роторы болаттарыны» жал¹ан кедергiлерi R_cm мен статор орамасыны» Омдыº кедергiсiнi» R₁ сандыº м¸ндерiн аныºтау былай атºарылады. Статор орамасыны» Омдыº кедергiсi R₁ т½раºты Э²К к¼зiн пайдаланып ж¾ргiзiлген амперметр-вольтметр т¸жрибесiнен алын¹ан ма¹л½маттар бойынша немесе каталогтардан алын¹ан ма¹л½лматтарды пайдаланып Ом за»ы бойынша есептеп шы¹арылады. Болатты» жал¹ан кедергiсi мына те»деумен аныºталады:

R_cm= R_ñ- R₁ (2.89)

Статор орамасыны» индуктивтi шашырандылыº кедергiсiнi» х₁ ж¸не статор мен ротор орамаларыны» ¼зара индуктивтену кедергiсiнi» х_ì сандыº м¸ндерiн бос ж¾рiс т¸жирибесi ма¹л½маттары бойынша жеке есептеп шы¹ару м¾мкiндiгi жоº. Дегенмен (2.74) пен (2.88) те»деулерiн х_ì ìåí õ₁ ге ºатысты бiрге шешу арºылы мынадай ¼рнектер алу¹а болады:

(2.90)

(2.91)

²ысºа т½йыºталу кезiнде асинхронды ºоз¹алтºыштарды» ºортынды магнит а¹ыныны» магниттендiргiш ¸рекетi салдарыны» iс ж¾зiнде н¼лге дейiн азаятындыºтан (I_μ ≈ 0) эквивалентi электр кедергiсiн Z_k мына ¼рнекпен к¼рсетуге болады:

(2.92)

Кедергiлерды» активтi ж¸не реактивтi º½раушыларын жеке ºосыл¹ыштар¹а бiрiктiргенде:

; (2.93)

Тежелген ротор ¾шiн (S=1,0), (2.93)- те»деу мына т¾рге ¼згередi:

; _(2.94)

ì½íäà: R_k ìåí X_k – асинхронды ºоз¹алтºышты» ºысºа т½йыºталу жа¹дайына эквиваленттi электр с½лбасыны» эквиваленттi активтi ж¸не реактивтi кедергiлерi, ал оларды» º½раушылары:

; ; ; (2.95)

Ом за»ы бойынша с½лбасыны» эквиваленттi электр кедергiсi ¸сер етушi м¸ндерi кешендi т¾рде мына ¼рнекпен аныºталады:

, (2.96)

ì½íäà¹û

; ; (2.97)

; (2.98)

; (2.99)

(2.100)

Ротор орамасыны» келтiрiлген Ом кедергiсi R₂^" мен индуктивтi шашыранды кедергi õ₂^" мына ¼рнек бойынша есептеледi:

(2.101)

(2.102)

ºуаттылы¹ы 1,0 кВттан аз ºоз¹алтºыштар ¾шiн коэффициент C₁≥1,05 ж¸не оны елемеуге болмайды.

²уаттылы¹ы жо¹ары ºоз¹алтºыштар ¾шiн коэффицент C₁1,0 деп алу¹а болады.

Асинхронды ºоз¹алтºышты» орынын басатын эквиваленттi электр с½лбасы ¼лшемдерiнi» м¸ндерiн т¸жрибе жолымен аныºтау м¾мкiн емес жа¹дайда инженерлiк т¸жрибеде оларды жеткiлiктi д¸лдiкпен т¸жрибеден алын¹ан ¼рнектермен есептеуге болады. Ротор мен статорды» Ом кедергiсi:

(2.103)

ротор мен статор орамаларыны» индуктивтi шашырандылыº кедергiсi:

(2.104)

магниттену тiзбегiнi» жал¹ан кедергiсi:

(2.105)

(2.106)

(2.103)…(2.106) т¸жрибеден алын¹ан ¼рнектердегi Z_1H асинхронды ºоз¹алтºышты» ºалыпты толыº электр кедергiсiнi» модулi:

(2.107)

Каталог м¸лiметтерiнде электр кедергiлерiнi» шамалары Ом мен емес, салыстырмалы бiрлiкпен берiледi, онда т¾бегейлi ¼лшем ретiнде тиiстi толыº электр кедергiсiнi» ºалыпты м¸ндерi алынады Z_1H. Мысалы, статор орамасыны» кедергiсiнi» м¸нiн Оммен алу ¾шiн катологта¹ы салыстырмалы бiрлiктегi м¸нiн Z_1H ге к¼бейту керек:

(2.108)

Эквиваленттi электр с½лбалары кедергiсiнi» м¸ндерiн бiле отырып, ºарапайым ¼рнектердi» к¼мегiмен, асинхронды ºоз¹алтºыштарды» ¸р т¾рлi ж½мыс т¸ртiбi кезiндегi энергетикалыº ж¸не механикалыº негiзi сипаттамаларын, к¼п электр энергиясын шы¹ындайтын наºтылы ж¾ктемеге ж¾гiнбей - аº аналитикалыº есептеу ж¾ргiзуге болады.

Орнын басу с½лбасы ¼лшемдерiнi» сандыº м¸нiнсiз, асинхронды ºоз¹алтºышты ЭЭМ-дi пайдаланып жан-жаºты зерттеу ж¾ргiзу де м¾мкiн емес.

2.8. Асинхронды ºоз¹алтºышты» энергетикалыº диаграммасы. Асинхронды ºоз¹алтºыш статоры орамасына берiлген электр энергиясыны» бiлiктi айналдыратын механикалыº энергия¹а айналуы, оны» машиненi» ¸рт¾рлi б¼лшектерiнде шы¹ын болуымен байланысты. Б½л асинхронды ºоз¹алтºышты» ж½мыс ºасиеттерiн бiлуде зор ма»ызы бар процесс.

2.18-суретте асинхронды ºоз¹алтºышты» статоры орамасына берiлген электр энергиясыны» бiлiктi айналдыратын механикалыº энергия¹а айналу сатылары бойынша аныº ºада¹алау¹а, онда¹ы электр шы¹ындарын бiлуге м¾мкiндiк бередi.

¶ш фазалы асинхронды ºоз¹алтºышты» электр желiсiнен ал¹ан активтi ºуаттылы¹ы ЭТН курсынан белгiлi ¼рнек бойынша аныºталады:

(2.109)

Б½л ºуатты» бiр б¼лiгi статор орамасыны» ¼ткiзгiштерi арºылы ¼ткенде ж½мсалады. ²уатты» б½л шы¹ындары мыста¹ы электр шы¹ындары деп аталады:

, (2.110)

ì½íäà¹û R₁ статор орамасы фазасында¹ы Ом кедергiлерi; I₁–статор орамасыфазасында¹ы тоº.

Электр ºуатыны» мыста¹ы шы¹ыны жылу¹а айналады да, статор орамасын ºыздырады. Желiден т½тыныл¹ан ºуатты» ендi бiр б¼лiгi асинхронды ºоз¹алтºыш статорыны» болаттарында пайда бол¹ан айнымалы магнит ¼рiсiнi» ¸серiнен болатын º½йынды тоºтар мен гистерезис º½былысына шы¹ындалады. Олар статор болатында¹ы электр шы¹ындары делiнiп мына ¼рнекпен аныºталады:

(2.111)

²½йынды тоº Р_º½é мен гистерезис Р_ãñ шы¹ындары статор темiрiндегi магнит индукциясыны» В_ñ жиiлiгiнi» ¼згеруiне т¸уелдi. Оларды» ºорытынды м¸нi мына ¼рнекпен есептеледi:

, (2.112)

ì½íäà¹û Ð₍₅₀₎ =(1,7…4,0); В=1,0 Тл ж¸не ƒ=50Гц кезiнде статор болатыны» сортына ж¸не ºа»ылтырды» ºалы»ды¹ына байланысты болатын меншiктi шы¹ын; В_ñ –статор болатында¹ы есептi индукция, Тл; G - статор массасы, кг.

2.18-сурет. Асинхронды қозғалтқыштың энергетикалық диаграммасы.

2.19-сурет. Қысқа тұйықталған роторлы асинхронды қозғалтқыштың механикалық шығындары (Рмех).

Статор болатында¹ы шы¹ын статорды ºыздыратын жылу ретiнде де к¼рiнедi. Мыста¹ы шы¹ындар Р_ì мен статор орамасында¹ы ж¸не ротор болатында¹ы шы¹ындарды алып таста¹ан со» ºал¹ан ºуат электр магниттiк ºуат делiнедi.

(2.113)

Ол магнит ¼рiсi арºылы ауа са»ылауы бойынша асинхронды ºоз¹алтºышты» раторына шы¹ынсыз берiледi, роторды» орамасы т½йыºтал¹анда онда ж¸не статорда ºуатты» бiр б¼лiгi орама ¼ткiзгiштерiнде Р_ì(à)2 ж¸не ротор болатында¹ы Р_ñ2 º½йынды тоºтар мен гистерезистен электр шы¹ындары ретiнде ж½мысалады.

Ратор орамасы мысында¹ы (алюминийде) шы¹ындар сандыº т½р¹ыдан мына ¼рнекпен аныºталады:

, (2.114)

ì½íäà¹û m₂–ротор орамасыны» фазалар саны; I₂ – ротор орамасы фазасыны» то¹ы; R₂–ротор орамасы фазасыны» ¼ткiзгiштерiнi» кедергiсi. Ж½мысшы сыр¹анау шегi S<0,1 бол¹андыºтан ротор болатында¹ы шы¹ындарды, ¸детте елемейдi (Р_ñ2Î). ²àæåò êåçiíäå îíû Ð_ñ2=Ð_(1/50) S^β Â_ð² G_ð ¼рнегi бойынша есептейдi, м½нда¹ы В_ð – роторда¹ы индукция; G_ð –ротор болатыны» массасы; S-сыр¹анау; β=(1,2…1,5)- ротор болатыны» сортына байланысты д¸реже к¼рсеткiшi. Ротор мысында¹ы (алюминииде) шы¹ынды Р_ì(À)2 алып таста¹аннан кейiнгi ºуат, асинхронды ºоз¹алтºышты» роторы дамытатын механикалыº ºуат Р_ìåõ деп аталады. Сонымен асинхронды ºоз¹алтºыш роторы дамытатын механикалыº ºуат, о¹ан статор орамасыны» магнит ¼рiсi берген электр магниттiк ºуаттан, ротор орамасында¹ы электр шы¹ындарындай шама¹а аз болады.

(2.115)

Асинхронды ºоз¹алтºыштарды» бiлiктерiндегi механикалыº ºуат ºоз¹алтºыш роторында¹ы механикалыº ºуаттан ºосымша шы¹ындар Р_ºîñ шамасындай аз болады. ²осымша шы¹ындар¹а ºоз¹алтºышты» айналатын б¼лiктерiнi» ауамен ¾йкелiсiне, айг¼лектердi» ¾йкелiсiне, шашыра»ºылыº а¹ынына, статор мен роторды» тiстерiне магнит а¹ындарыны» жо¹ары горманикасына ж¸не басºа да себептерден болатын ¾стеме шы¹ындар Р_¾ жатады.

²осымша шы¹ындарды есептеу де»гейiнi» д¸лдiгi iс ж¾зiнде аса жо¹ары емес. Сондыºтан олар ºоз¹алтºышты» желiден ал¹ан активтi ºуатыны» пайыздыº ºатынас шамасында м¼лшерлеп алынады. ²алыпты ж¾ктемеде ºосымша шы¹ындар ºоз¹алтºыш т½тын¹ан ºуатты» (1,8…0,8)% iн º½райды:

(2.116)

²осымша шы¹ындарды толы¹ыраº есептеу ¾шiн оларды» º½раушыларын жеке-жеке, ол ¾шiн Р_¾ =0,005Ð äåï àëûï, Ð_ìåõ-тi 2.19–суретте к¼рсетiлген ºисыº сызыºтар бойынша аныºтайды. Сонымен, ºоз¹алтºыш бетiндегi механикалыº ºуат Р₂ ºоз¹алтºышты» желiден т½тын¹ан ºуатынан Р₁ жо¹арыда атал¹ан барлыº шы¹ындарды алып таста¹анда¹ы айырмасына те».

, (2.17)

ì½íäà ∆ P = P_ì1+Ð_ñ1+Ð_ì2 +Ð_¾

Тиiмдi пайдалан¹ан ºуатты» (бiлiктегi ºуат) асинхронды ºоз¹алтºышты» электр желiсiнен т½тын¹ан активтi ºуатына ºатынасы оны» П°К-iн аныºтайтындыºтан:

(2.118)

Б½дан асинхронды ºоз¹алтºыш бiлiгiндегi механикалыº ºуат электр ¼лшемдерi арºылы мына те»деумен ¼рнектеледi:

(2.119)

2.20-сурет. Асинхронды қозғалтқыштың механикалық сипаттамасы М=f(S).

2.21-сурет. Қысқа тұйықталған роторлы асинхронды қозғалтқыштың жылдамдық (механикалық) сипаттамасы n =f (M).

2.9. Асинхронды ºоз¹алтºышты» айналдыру моментi. Асинхронды ºоз¹алтºыш бiлегiндегi айналдыру моментi механикаден белгiлi, мына ¼рнек арºылы Ньютонмен аныºталады.

, (2.120)

ì½íäà¹û роторды» б½рыштыº айналу жиiлiгi, рад/с; Р₂- áiëiêòåãi ºóàò, Âàòò.

(2.120) äà¹û ω₂ нi (2.14) арºылы алмастырып, асинхронды ºоз¹алтºыш бiлiгiндегi моменттi сыр¹анау функциясы т¾рiнде аламыз:

, (2.121)

ì½íäà¹û ω₁–статор орамасыны» магнит ¼рiсiнi» синхронды б½рыштыº айналу жиiлiгi.

(2.21)–те»деу асинхронды ºоз¹алтºыш бiлiгiндегi моменттi» ¼згеру сипаты туралы толыº ма¹л½мат бермейдi, себебi сыр¹анауды» ¼згеруiмен бiр уаºытта оны» ºуаты да ¼згередi. Онымен ºоса, ж¾ргiзiп жiберу кезiнде, S=1,0 кезiнде (2.21) те»деуi аныºталмаушылыººа келтiредi: .

Асинхронды ºоз¹алтºышты» ж½мыс ºасиеттерiн зерттеу ¾шiн момент те»деуiн бiр айнымалысы бар функция¹а, мысалы жылдамдыººа немесе сыр¹анау¹а келтiру керек. Электрмагниттiк моменттi электрмагниттiк ºуат пен ºоз¹алтºыш статоры орамасыны» магнит ¼рiсiнi» б½рыштыº айналу жиiлiгi арºылы к¼рсетiп мынаны аламыз:

, (2.122)

ì½íäà¹û

(2.123)

Асинхронды ºоз¹алтºыш (2.17-сурет) роторы орамасыны» Омдыº кедергiсi R₂ ìåí òî¹û I₂ эквиваленттi электр с½лбасы ¼лшемдерi арºылы…

; (2.124)

, (2.125)

áîë¹àíäûºòàí, îíäà

(1.126)

I₂^" то¹ын Ом за»ы бойынша жазып Г т¸рiздi орнын басу с½лбасы (2.17-сурет):

, (2.127)

оны (2.126)-те»деуге ºою арºылы, асинхронды ºоз¹алтºышты эквиваленттi электр с½лбасы арºылы электрмагниттiк ºуатты» туатты» т¾бегейлi ¼рнегiн аламыз:

(2.128)

Сонда асинхронды ºоз¹алтºышты» iздеген электр магниттiк те»деуi 2.122 сыр¹анау S функциясында ºал¹ан басºа ¼лшемдерi т½раºты бол¹анда, былай жазылады:

(2.129)

Iс ж¾зiнде асинхронды ºоз¹алтºыш бiлiгiндегi моменттi» М₂ электрмоментiнен М_ýì айырмасы аз, себебi:

Ì₂ = Ì_ýì – Ì_î (2.130)

ì½íäà¹û Ì₀–бос ж¾рiс кедергiсiнi» моментi, олар айг¼йлектегi механикалыº ¾йкелiстен, сондай-аº статор мен ротор тiстерiндей магнит ¼рiстерiнi» со¹уынан º½ралады. К¼п жа¹дайда оларды М₂ Ì_ìý = М деп санап (2.131) ескермеуге болады. 2.20-суретте (2.129) те»деуi бойынша т½р¹ызыл¹ан М=ƒ(S) ºисы¹ы к¼рсетiлген. Одан асинхронды ºоз¹алтºыш моментiнi» сыр¹анау¹а байланысты. ´згеру сипаты к¾рделi екенiн к¼ремiз. Сыр¹анауды» к¼бейуiне ºарай ж¾ктеменi» артуына с¸йкес. Бiлiктегi момент шырºау шегi м¸нiне дейiн артады. М_ìàõ да 2.20-суреттегi 2 н¾ктесiне д¸л келедi. Сыр¹уды» (ж¾ктеменi») одан ары ½л¹аюында момент азая бастайды, ол 2.20-суреттегi 3 н¾ктесiне д¸л келедi.

Жалпы ºолданыста¹ы асинхронды ºоз¹алтºышты» ауыспалы кезе»дегi сыр¹анау S=0,3…0,1 ж¸не оны» м¸нi ºоз¹алтºышты» ºуаттылы¹ы не¹½рлым жо¹ары болса, со¹½рлым т¼мен (аз) болады. Сол сияºты, тек керi ретпен, асинхронды ºоз¹алтºышты ж½мысºа ºосºанда, моментi ¼згередi; демек сыр¹анау азайса момент шырºау шегiне дейiн ¼седi, сосын азаяды да ж¾ктеусiз ж½мыс моментiне те» моментке н¼лдiк моментке дейiн жаºындайды. Асинхронды ºоз¹алтºыш ºалыпты ж½мыс т¸ртiбi кезiнде ºалыпты S_Í сыр¹анауына с¸йкес келетiн ºалыпты М_Í момент дамытады. Жаппай ºолданымда¹ы асинхронды ºоз¹алтºыштар ¾шiн ж¾ргiзу моментi мен ºалыпты М_Í моментi арасында¹ы ºатынас ж¾ргiзу ºосу моментiнi» еселiлiгi m_n делiнедi де мына аралыºта болады:

, шырºау шегiндегi моменттi» ºалыпты моментке ºатынасы асинхронды ºоз¹алтºышты» артыº ж¾ктемелену ºабiлетi m_ê äåëiíåäi: б½л асинхронды ºоз¹алтºышты» жа¹ымды ºасиетi делiнедi. Ж¾ргiзу то¹ыны» I_ï ºалыпты тоººа I_í ºатынасын ж½мысºа ºосу то¹ыны» еселiгi i_ï дейдi, ол мына аралыºта болады: 5,5…7,5. Ж¾ргiзу ºосу то¹ыны» к¼п болуы, асинхронды ºоз¹алтºыштарды» елеулi кемшiлiгi.

Асинхронды электрºоз¹алтºышты» ж½мысшы дипозонда¹ы механикалыº сипаттамасы салыстырмалы т¾рде "ºата»" сипаттама, демек ж½мыс iстеу ¼рiсiнде оны» бiлiгiндегi ж¾ктеменi» ¼згертуiне ºарай айналу жылдамды¹ы айтарлыºтай ¼згермейдi. Сондыºтан асинхронды ºоз¹алтºыштар, негiзiнен, механизмдер мен машинелердi ж¾ргiзуге ºолданылады, м½нда айналу жылдамды¹ы шамамен т½раºты т¾рде ½стап т½ру талап етiледi. Б½л туралы "электржетек" курсында толы¹ыраº ºаралады.

Инженерлiк т¸жрибеде асинхронды ºоз¹алтºышты» жылдамдыº сипаттамасын жиi ºолданады, онда моменттi» сыр¹анауы емес ротор бiлiгiнi» айналу жылдамды¹ына ºарайды, демек n₂=ƒ(М) ол ºоз¹алтºышты» айналдыр¹ыш моментiнi» сипаттамасыны» ¼згеруiн бiлiк айналуыны» функциясы ретiнде айºын ма¹л½мат бередi (2.21-сурет). 2.21-суреттегi М_ï-ж½мысºа ºосу моменттерi n=0; М_êð=Ì_màõ ºоз¹алтºыш дамытатын моментiнi» шарыºтау шегi (ауысу шегi); М_í- ºалыпты момент; n_í- ºалыпты айналу жылдамды¹ы, ол ºоз¹алтºышты» ºалыпты ж¾ктемеленуiне с¸йкес келедi; n_õõ –бос ж¾рiс айналу жылдамды¹ы; n_ñ-асинхронды ºоз¹алтышты» магнит ¼рiсiнi» синхронды айналу жылдамды¹ы.