Тұрақты тоқ генераторларының негізгі сипаттамалары. 5 страница

;

;

;

, белгілесек, онда тежелген асинхронды қозғалтқыш роторы орамасының статор орамасына келтірілгендегі электрлік тепе-теңдік теңдеуіне аламыз:

, мұндағы Е₂¹, I₂¹; R₂¹; õ₂¹- сәйкес, трансформаторша жұмыс істейтін тежелген асинхронды қозғалтқыштың статор орамасына келтірілген ротор орамасының ЭҚК, тогы, омдық және шашыраңқы индуктивтік кедергісі (2.31),(2.43) және (2.64) теңдеуінде көрсетілген қозғалтқыштарға Е2 Е1 тән, бұл табиғи нәрсе, себебі ротор орамасының келтіру барысының нәтижесінде статор орамасымен w₁=w₂ және Ê₀₁=Ê₀₂ болып бірігісіп кетті.(2.25) пен (2.58) теңдеулерін ескере отырып, ротор орамасына келтірілген тежелген асинхронды қозғалтқыштардың электрлік тепе-теңдік теңдеулер жүйесін құрады:

теңдеулер жүйесіне сүйене отырып, магнит байланысы бар нақты асинхронды қозғалтқыш магнит байланысы жоқ сызықтықө алмастырма эквивалентті электр сұлбасымен ауыстырылады. Мұнда ротор орамасында индукцияланатын ЭҚК Å_2S=SÅ₂ және индуктивті шашырандық кедергісі õ_2S=Sõ₂ сияқты сырғанауға тәуелді өлшемдер, олардың қозғалмайтындай тұрақты мәндерімен R₂ сырғанауға тәуелді саналатын, ауыстырылады. Мұндайда тұтынылған қуат электр шығындары және электрлік прцестерді нақты қозғалтқышпен орнын басатын эквивалентті электр сұлбасында жағдайлар жағынан бірдей болады, бұл айналып тұрған қозғалтқыштың жұмыс тәртібін қозғалмай тұрған қозғалтқыш арқылы талдауға мүмкіндік береді. Асинхронды қозғалтқыштың алмастырма эквививалентті электр сұлбасы электр тепе-теңдіктің толық теңдеулер жүйесі негізінде құрылады (2.69) ондағы электрлік кедергілері мен оларды жалғау сұлбалары, ол үшін Кирхгофтың бірінші және екінші заңдары бойынша құрылған теңдеулер, электрлік тепе-теңдік теңдеуімен (2.69)дәл келуі тиіс. Асинхронды қозғалтқыштың эквиваленті алмастыру электр сұлбаларының параметрлері жіне оларды анықтау әдістері. Нақты асинхронды қозғалтқыштарда оның эквиваленті электр сұлбасымен орын ауыстыру нақты асинхронды қозғалтқыштың (2.57),(2.58) және эквивалентті алмастыру сұлбасының (2.69) электрлі тепе теңдік теңдеуіне кіретін электр кедергісімен ЭҚК –і анықтауға әкелді. Нақты асинхронды қозғалтқыштардың электрлі тепе теңдік теңдеулерінде (2.57) және (2.58) статордың r1және r2орамаларының активті кедергілері деп аталатын, олардың орамаларына қолданылған өткізгіштердің омдық кедергілері R1 мен R2 ден және ротор мен статордың болаттарының кедергілерінен құйынды токтармен гистерезис тағы басқалардан болатын ток шығындарына пропорционалды шығыедар жиынтығы қолданылады, демек:

,

Асинхронды қозғалқыш алмастыру электр сұлбасында (2.15-сурет) болаттардың кедергілері ротор мен статор орамаларының активті кедергілері қатарына шығарылып магниттену тізбегіне оның толық кедергілерінің құраушысы ретінде енгізген:

,

мұндағы ,

ал хм –ротор мен статор орамалары арасындағы индукцияланудың индукциялыө кедергісі.

Шынайы асинхронды қозғалтқыштың ЭҚК Е1 мен Е2 (2.31)және (2.38) теңдеулерімен анықталады. Асинхронды қозғалтқыштың эквивалентті электр сұлбаысг құру негізіне салынған электрлік тепе-теңдік жүйелеріндегі (2.69) ЭҚК, (2.62) тегіден өзінің мөлшері жағынан да, физикалық мағынасы жағынан да ерекше (өзгеше):

Е₁ = Е₁¹ – І_µ^' R_1cm

Мұндағы Е1-асинхронды қозғалтқыш статоры орамасында индукцияланған нақтылы ЭҚК (2.31); Е₁¹ - асинхронды қозғалтқыштың сұлбасындағы (2.16-сурет) эквивалентті магниттену тізбегіндегі Z₀=Z₁+Z_µ түскен кернеудің I₀ Z_µ құрамдас бөлігі сияқты болып жасалған ЭҚК.

Асинхронды қозғалтқыштардың эквивалентті алмастыру электр сұлбасында жасалған кейбір елемеушіліктерді ескерсек онда статор орамаларының электр кедергілері мынадай математикалық өрнектер мен физикалық мағынаға ие болады:

,

мұндағы Z₁ статор орамасының толық электр кедергісі; R₁ статор орамасы өткізгішінің омдық кедергісі; õ₁ статор орамасының индуктивті шашырау кедергісі;

,

мұндағы Z_2S¹ орамасының келтірілген толық электр кедергісі: R₂¹-ротор орамасының кедергісі; õ₂¹ ротор орамасының келтірілген индуктивті шашырау кедергісі; S асинхронды қозғалтқыштың сырғанауы:

,

Мұндағы Z₀ — магниттену тармағының эквивалентті кедергісі; Z₁ –(2.82) мен Z_µ - (2.79). Нақты асинхронды қозғалтқыштардың эквивалентті алмастыру электр сұлбасының кедергісін анықтау өлшемдері де болып табылатын. Бір мезгілде нақты асинхронды қозғалтқыштың да өлшемдері болып табылатын эквивалентті электр сұлбасының кедергісін анықтау аналитикалық немесе тәжірибелік жолмен, эмприкалық өрнектерді немесе катологтағы мағлұматтарға пайдалану арқылы жүзеге асырылады.

Асинхронды қозғалтқыштардың эквивалентті алмастыру электр сұлбасының аналитикалық есептеу жағынан анықтау, қозғазлтқыштың геометрикалық өлшемдерін, ойықтар санын, статор мен ротор тістерінің санын, статор мен ротор орамаларының өлшемдерін білудің керектігінен қиындық туғызады. Асинхронды қозғалтқыш пен эквивалентті алмастыру электр сұлбасымен элементтерінің өлшемдерін анықтаудың есептеп шығару тәсілінің күрделілігі, оны «Электр машиналары» пәнінің арнайы бөлімдеріне жатқызады. Асинхронды қозғалтқыштардың эквивалентті орнын басу электр сұлбасын анықтаудың ғылыми тәжірибелік жолы асинхронды бос жүріс пен қысқа тұйықталудың тәжірибеден алынған мәліметтері болуын талап етеді. Синхронды бос жүріс пен қысқа тұйықталу тәжрибесінде асинхронды қозғалтқыш қалыпты кернеулі??? үшфазалы желіге қосылады, ал оның айналу жылдамдығы механикалық басқа энергия көзінің көмегі арқылы синхрондылыққа келтіреді (n₂ =n₁).

Осы күйде синхронды бос жүріс кезінде тұтынылған тоғы І₀ мен активті қуат Р₀ өлшенеді. Көп жағдайда, қорытындының дәлдігіне ерекше талаптар қойылмайтын кездерде, синхронды жүктеусіз жұмыс тәртібін мұнда n₂ = n_2õ n_ñ; I₁= I_1õ I₀; Ð₁= Ð_1õ Ð₀ деп алып асинхронды қозғалтқыштың жүктеусіз жұмысымен ауыстыруға болады. Қысқа тұйықталу тәжірибесі кезінде асинхронды қозғалтқыштың роторы тежелген (ротордың фазалық орамасы қысқа тұйықталғанда) кернеуі статор орамасындағы тоқ қалыпты жағдайдағыға жететін мөлшерге I_1ê= I_1í дейін төмендетілген үш фазалы тоқ көзіне жалғайды. Статор орамасына берілген кернеу U_1ê және қозғалтқыш тұтынған активті қуат Рк өлшенеді. Бос жүріс пен қысқа тұйықталу тәжірибесінен алынған мағлұматтарды пайдаланып, асинхронды қозғалтқыштың орнын эквивалентті басатын электр сұлбасының өлшемдерін сызықтық электр тізбектері теориясынан белгілі өрнектер арқылы есептейді.

Магниттену тізбектері кедергісі Z₀:

,

Мұндағы Z₀ -магниттену тізбегі кедергісінің кешенді модулі;

U _1õ = U_1í асинхронды қозғалтқыштардың статор орамасындағы қалыпты кернеуі І₀ = І₀e^¯jФ0 синхронды бос жүріс жұмыстық кешенді тоғы I₀ ;

- òîº I₀ ïåí êåðíåó U_1í

арасындағы геометриялық градуспен берілген, уақытша ығысу бұрышы:

R=R+R_ñm=Z₀Cosφ₀ -

магниттену тізбегінің активті кедергісі.

-

магниттену тізбегінің реактивті кедергісі.

Асинхронды қозғалтқыштың статоры мен роторы болаттарының жалған кедергілері R_cm мен статор орамасының Омдық кедергісінің R₁ сандық мәндерін анықтау былай атқарылады. Статор орамасының Омдық кедергісі R₁ тұрақты ЭҚК көзін пайдаланып жүргізілген амперметр – вольтметр тәжрибесінен алынған мағлұматтар бойынша немесе каталогтардан алынған мағлұматтарды пайдаланып Ом заңы бойынша есептеп шығарылады. Болаттың жуықталған кедергісі мына теңдеумен анықталады:

R_cm= R_ñ- R₁

Статор орамасының индуктивті шашыраңдылық кедергісінің х1 және статор мен ротор орамаларының өзара индуктивтену кедергісінің хм сандық мәндерін бос жүріс тәжірибесі мағлұматтары бойынша жеке есептеп шығару мүмкіндік жоқ. Дегенмен пен теңделуерін х_м мен х₁ ге қатысты бірге шешу арқылы мынадай өрнектер алуға болады:

Қысқа тұйықталу кезінде асинзхронды қозғалтқыщтардың қортынды магнит ағыныныңмагниттендіргіш әрекеті салдарының іс жүзінде нөлге дейін азаятындықтан (I= 0) эквиваленті электр кедергісін Z_k мына өрнекпен көрсетуге болады:

Кедергілердің активті және реактивті құраушыларыфн жеке қосылғыштарға біріктіргенде:

;

Тежелген ротор үшін (S=1,0), (2.93)- теңдеу мына түрге өзгереді:

;

Мұнда: R_k X_k асинхронды қозғалтқыштың қысқа тұйықталу жағдайына эквивалентті электр сұлбасының эквивалентті активті және реактивті кедергілері, ал олардың құраушылары:

; ; ;

Ом заңы бойынша сұлбасының эквивалентті электр кедергісі әсер етуші мәндері кешенді түрде мына өрнекпен анықталады:

,

мұндағы

; ;

;

;

ротор мен статор орамаларының индуктивті шашырандылық кедергісі:

Қуаттылығы 1,0кВттан аз қозғалтқыштар үшін коэффициент C1>1,05

және оны елемеуге болмайды.

Қуаттылығы жоғары қозғалтқыштар үшін коэффициент C₁ 1,0деп алуға болады.

Асинхронды қозғалтқыштың алмастырма эквивалентті электр сұлбасы өлшемдерінің мәндерін тәжірибе жолымен анықтау мүмкін емес жағдайда инженерлік тәжірибеде оларды жеткілікті дәлдікпен тәжірибеден алынған өрнектермен есептеуге болады.Ротор мен статордың Ом кедергісі:

ротор мен статор орамаларының индуктивті шашыраңдылық кедергісі.

магниттену тізбегінің жалғану кедергісі:

тәжірибеден алынған өрнектердегі асинхронды қозғалтқыштың қалыпты толық электр кедергісінің модулі:

Каталог мәліметтерінде электр кедергілерінің шамалары Ом мен емес, салыстырмалы бірлікпен беріледі, онда түбегейлі өлшем ретінде тиісті толық электр кедергісінің қалыпты мәндері алынады Z_1H. Мысалы, статор орамасының кедергісінің мәнін Оммен алу үшін катологтағы салыстырмалы бірліктегі мәнін Z_1H көбейту керек:

Эквивалентті электр сұлбалары кедергісінің мәндерін біле отырып, қарапайым өрнектердің көмегімен, асинхронды қозғалтқыштардың әр түрлі жұмыс тәртібі кезіндегі энергетикалық және механикалық негізі сипаттамаларын, көп электр энергиясын шығындайтын нақтылы жүктемеге жүгінбей – ақ аналитикалық есептеу жүргізуге болады.

Алмастырма сұлбасы өлшемдерінің сандық мәнінсіз, асинхронды қозғалтқышты ЭЕМ-ді пайдаланып жан – жақты зерттеу жүргізу де мүмкін емес.

Асинхронды қозғалтқыштың энергетикалық диаграммасы. Асинхронды қозғалтқыш статоры орамасына берілген электр энергиясының білікті айналдыратын механикалық энергияға айналуы, оның машинесінің әртүрлі бөлшектерінде шығын болуымен байланысты. Бұл асинхронды қозғалтқыштың жұмыс қасиеттерін білуде зор маңызы бар процесс.

2.18-суретте асинхронды қозғалтқыштың статоры орамасына берілген электр энергиясының білікті айналдыратын механикалық энергияға айналу сатылары бойынша анық қадағалауға, ондағы электр шығындарын білуге мүмкіндік береді.

Үш фазалы асинхронды қозғалтқыштың электр желісінен алған активті қуаттылығы ЭТН курсынан белгілі өрнек бойынша анықталады:

Бұл қуаттың бір бөлігі статор орамасының өткізгіштері арқылы өткенде жұмсалады. Қуаттың бұл шығындары мыстағы электр шығындары деп аталады:

,

Электр қуатының мыстағы шығыны жылуға айналады да, статор орамасын қыздырады. Желіден тұтынылған қуаттың енді бір бөлігі асинхронды қозғалтқыш статорының болаттарында пайда болған айнымалы магнит өрісінің әсерінен болатын құйынды тоқтар мен гистерезис құбылысына шығындалады. Олар статор болатындығы электр шығындары делініп мына өрнекпен анықталады:

Құйынды ток Р мен гистерезис Р шығындары статор теміріндегі магнит индукциясының В жиілігінің өзгеруіне тәуелді.Олардың қорытынды мәні мына өрнекпен есептеледі:

,

мұндағы Ð₍₅₀₎ =(1,7…4,0); Â=1,0 және f=50Гц кезінде статор болатының сортына және қаңылтырдың қалыңдығына байланысты болатын меншікті шығын; В-статор болатындағы есепті индукция; G- статор массасы.

2.18-сурет. Асинхронды қозғалтқыштың энергетикалық диаграммасы.

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

Статор болатындағы шығын статорды қыздыратын жылу ретінде де көрінеді. Мыстағы шығындар Р_м мен статор орамасындағы және ротор болатындағы шығындарды алып тастаған соң қалған қуат электр магниттік қуат делінеді.

Ол магнит өрісі арқылы ауа саңылауы бойынша асинхронды қозғалтқыштың роторына шығынсыз беріледі, ротордың орамасы тұйықталғанда онда және статорда қуаттың бір бөлігі орама өткізгіштерінде Р_м(а)2 және ротор болатындағы Р_с2 құйынды тоқтар мен гистерезистен электр шығындары ретінде жұмсалады.

Ротор орамасы мысындағы (алюминийде) шығындар сандық тұрғыдан мына өрнекпен анықталады:

,

мұндағы m₂– ротор орамасының фазалар саны; I₂-ротор орамасы фазасының тогы; R₂ -ротор орамасы фазасының өткіщгіштерінің кедергісі. Жұмысшы сырғанау шегі S<0,1 болғандықтан ротор болатындағы шығындарды, әдетте елемейді(Ð_ñ2 Î). Қажет кезінде Ð_ñ2=Ð_(1/50) S^β Â_ð² G_ð оны өрнегі бойынша есептемейді, мұндағы G_ð – ротордағы индукция; Â_ð -ротор болатының массасы; S- сырғанау β=(1,2…1,5) -ротор болатының сортына байланысты дәреже көрсеткіші. Ротор мысындағы шығынды Ð_ì(À)2 алып, тастағаннан кейінгі қуат, асихронды қозғалтқыштың роторы дамытатын механикалық қуат Ð_ìåõ, оған статор орамасының магнит өрісі берген электрмагниттік қуаттан,ротор орамасындағы электр шығындарындай шамаға аз болады.

Асинхронды қозғалтқыштардың біліктеріндегі механикалық қуат қозғалтқыш роторындағы механикалық қуаттан қосымша шығындар Р_қос шамасындай аз болады. Қосымша шығындарға қозғалтқыштың айналатын бөліктерінің ауамен үйкелісіне, айгөлектердің үйкелісіне, шашыраңқылық ағынына, статор мен ротордың тістеріне магнит ағындарының жоғары горманикасына және басқа да себептерден болатын үстеме шығындар Ð_¾ жатады.

Қосымша шығындарды есептеу деңгейінің дәлдігі іс жүзінде аса жоғары емес. Сондықтан олар қозғалтқыштың желіден алған активті қуатының пайыздық қатынас шамасында мөлшерлеп алынады. Қалыпты жүктемеде қосымша шығындар қозғалтқыш тұтынған қуаттың (1,8…0,8)% ін құрайды:

Асинхронды қозғалтқыштың айналдыру моменті. Асинхронды қозғалтқыш білегіндегі айналдыру моменті механикадан белгілі, мына өрнек арқылы Ньютонмен анықталады.

,

Мұндағы ротордың бұрыштық айналу жиілігі, рад/с; Р₂ – біліктегі қуат, Ватт.

,

мұндағы ɷ – статор орамасының магнит өрісінің синхронды бұрыштық айналу жиілігі.

теңдеу асинхронды қозғалтқыш білігіндегі моменттің өзгеру сипаты туралы толық мағлұмат бермейді, себебі сырғанаудың өзгеруімен бір уақытта оның қуаты да өзгереді. Онымен қоса, жүргізіп жіберу кезінде, S=1,0 кезінде (2.21) теңдеуі анықталмаушылыққа келтіреді:

Асинхронды қозғалтқыштың жұмыс қасиеттерін зерттеу үшін момент теңідеуін бір айнымалысы бар функцияға, мысалы жылдамдыққа немесе сырғанауға келтіру керек. Электрмагниттік моментті электрмагниттік қуат пен қозғалтқыш статоры орамасының магнит өрісінің бұрыштық айналу жиілігі арқылы көрсетіп мынаны аламыз:

,

мұндағы

Асинхронды қозғалтқыш роторы орамасының Омдық кедергісі R₂ мен тоғы I₂ эквивалентті электр сұлбасы өлшемдері арқылы....

;

,

болғандықтан, онда

І₂ тоғын Ом заңы бойынша жазып Г тәрізді орнын басу сұлбасы (2.17 – сурет):

,

оны (2.126) — теңдеуге қою арқылы, асинхронды қозғалтқышты эквивалентті электр сұлбасы арқылы электрмагниттік қуаттың түбегейлі өрнегін аламыз:

Сонда асинхронды қозғалтқыштың іздеген электр магниттік теңдеуі 2.122 сырғанау S функциясында қалған басқа өлшемдері тұрақты болғанда, былай жазылады:

Дата добавления: 2015-07-16