3 Дәрістін қысқаша курсы
жүктеу/скачать 6,02 Mb.
|
Агро УМКД
- Бұл бет үшін навигация:
- Ұсынылатын әдебиет
- Асинхронды қозғалтқыштардың роторлары қалыпталып жасалған тісті дөңгелек қаңылтырдан құрастырылады.
- Асинхронды қозғалтқыштың эквиваленті алмастыру электр сұлбаларының параметрлері жіне оларды анықтау әдістері.
| 3.6. Тақырып 6. Асинхронды қозғалтқыштың энергеткалық диатраммасы.Асинхронды қозғалтқыштың моменті.Асинхронды машинаның жалпы моментін білдіру. Асинхронды машинаның механикалық сипаттамасы;Асинхрондық қозғалтқыштың жұмыстық сипаттамасы және қосымша сипаттамалары.
Ұсынылатын әдебиет: - Брускин Д.Э.,Зохорович А.Е.,Хвостов В:С. Электрические машины ч.1,2 .М.:Высшая школа 1987. - Костенко М.П,Пиотровский Л.М., Электрические машины, ч.1,2. М.: Энергия 1978. - Кацман М.М. Электрические машины . М.: Высшая школа,1990. - Капылов И.П. Электрические машины. М. Высшая школа, 2000 Асинхронды машиналар айнымалы ток машиналарына жатады және олардың жалпы өндірістік орындалуы асинхронды қозғалтқыш түрінде жасалынады. Асинхронды машиналар электротехникалық құрылысы бойынша энергияны түрлендіргіш болып табылады,асинхронды генератор ретінде қосымша конструкциялық және сұлбалық өзгеріс кіргізбей жұмыс істей алмайды.Асинхронды қозғалтқышты ойлап тапқан орыс инженері М.О.Доливо-Добровельский болып саналады.(№51083 1889 жылы герман потенті) 2.1.Асинхронды қозғалтқыштардың арналымы.Асинхронды қозғалтқыштар құрылысының қарапайымдылығы мен жұмысының сенімділігі арқасында адамзат тіршілігінде,иінді біліктерді айналдыруға механикалық энергияны керек ететін қызметтердің бәрінде пайдаланылып келеді. 2.1-сурет. Қысқа тұйықталған роторлы асинхронды қозғалтқыш: а – орамасы бар статор; в – орамасы бар ротор; с – айгөлек қалқаны; d - желдеткіш Ауыл шаруашылығында шаңды орта мен химиялық зиянда орталарда жұмыс жасай алатын бірден-бір электр қозғалтқыш осы асинхронды машина ғана. Асинхронды қозғалтқыштарды,үшфазалы және бірфазалы электр желілеріне қосу үшін үшфазалы немесе бірфазалы етіп жаайды. Үшфазалы асинхронды қозғалтқыштар роторларының орамаларының түрлеріне қарай фазалық немесе қысқа тұйықталған роторлары асинхронды қозғалтқыштар деп бөледі. Ауылшаруашылығында негізінде механикалық энергияның ең арзан әрі сенімді көзі ретінде тұйықталған роторлы асинхронды электроқозғалтқыштар қолданылады. 2.2.Үшфазалы асинхронды электрқозғалтқыштың құрылысы. Үшфазалы асинхронды электроқозғалтқыштың негізгі құрлыс бөлшектеріне статор, ойықтарға орналасқан үшфазалы екі орама және 2.1-суретте көрсетілген басқа да қосалқы элементтер.Жақсы суыну үшін оның (кіндігіне) білігіне желдеткіш орнатылып, қаңқасы көп қырлы етіп құйылған. Құрастыру,орнату,ажырату кездерінде алып салуға қолайлы болу үшін қорабының жоғарғы жағынан ілгекті болт болады. 2.2.1.Асинхронды қозғалтқыштың статоры. Асинхронды қозғалтқыштың статоры арнайы электротехникалық болаттан қалыпқа құйып жасалған тісті қаңылтырлардан жасалған ішкі қуыс цилиндр,оның магнит өткізгіштігі кәдімгі конструкциялық болаттан жоғары. Бұл айнымалы магнит өрісті статор темірінде артық магниттелуден (гистерезис) болатын шығындарды айтарлықтай азайтуға мүмкіндік береді. Статорды құйып жасамайды,қалыңдығы 0,35мм тісті қаңылтырдан жинайды,мақсаты ол арқылы Фуко құйынды тогының өтуіне кедергіні көбейту. Қаңылтырдың арасында электрлік түйіспе болдырмау үшін қаңылтырларды электрлік оқшауландырғыш лакпен бояйды. Осының барлығын бірге алғанда, статор болатында құйынды токтармен гистерезистен болатын электрлік және магниттік шығындарды азайтуға әкеледі,қорытындысында оның қызуын азайтады.Құйынды токтармен гистерезистен болатын электрлік және магниттік шығындар, ақыр соңында, ПӘК-нің мөлшеріне әсер етеді. Болаттың магнит өткізгіштігі неғұрлым жоғары және қаңылтыр неғұрлым жұқа механикалық бекемдігі жеткілікті болса, соғұрлым асинхронды қозғалтқыштың шығыны аз және ПӘК жоғары болады.98%-ке дейін және одан жоғары болады. Іштен жанатын қозғалтқыштардың бірде-бірінде мұндай көрсеткіш жоқ. Статор асинхронды қозғалтқышты қаңқасына мықтап тығыздалады. Қаңқа шойыннан немесе салмағы жеңіл арнайы қорытпалардан құйылады және жұмыс жағдайына арналған ірге тасқа немесе арнайы тірекке бекітіледі. Статордың тісті қаңылтырлардан құрастырған кезде оның ішкі бетінде белгілі пішінді ойық пайда болады.
Асинхронды қозғалтқыштардың статорындағы ойықтары негізінде тік бұрышты болады. Ойықтардың ашықтығына қарай олар жартылай жабық (2.2-сурет) қуаттылығы 100кВттан төмен машиналар үшін,жартылай ашық (2.2в-сурет) қуаттылығы 100кВттан жоғары машиналар үшін және ашық(2.2 а-сурет) қуаттылығы өте жоғары машиналар үшін. Статор фазаларының жалпы саны Zпс деп белгіленеді және полюстер мен фазаларға сай ойықтар саны деп аталатын q фаза сандары мен машиналардың полюстері арқылы байланысады. Мұндағы m1-статор орамасының фазалар саны; 2р-статор орамасының полюстарының саны. Үшфазалы қозғалтқыштар статорының ойықтарының саны жұп және алтыға еселенетін болуы тиіс,оны 2.1 анық көруге болады: Z=q*ml2p=6lk мұндағы k=q h p=1,2,3 және т.б. Асинхронды қозғалтқыштардың роторлары қалыпталып жасалған тісті дөңгелек қаңылтырдан құрастырылады. Қаңылтырлар гистерезис құбылысынан болатын магниттік және электрлік шығындарды азайту үшін арнайы электртехникалық болаттардан жасалып,құйынды токтың өтуіне кедергіні арттыру үшін лакпен оқшауландырылады, ол туралы 1-бөлімде «Трансформаторлар» қарастырылған ротордың қаңылтырлары цилиндр түрінде престеледі, оның қажет пішінде ұзына бойында ойығы болады. Роторды білікке мықтап отырғызып шпонкамен бекітіледі, ол жүктеме кезінде айналып кетпеу үшін сақтандырады. Айналған кездегі ортадан тепкіш күштердің әсерінен, ротордың ойықтары статордың ойығынан қарағанда жабықтығы жоғары болғандықтан, оның орамаларына әсер етеді. Қысқа тұйықталған роторлар үшін ойықтың жабық түрлерін де қолдануға болады (2.3-сурет). Қозғалтқыштың жұмыс кезіндегі шуын азайту және оның іске қосу сипаттамасын жақсарту мақсатында ойықтың тайқылығын да (қиғаштығын) пайдаланады. Қысқа тұйықталған ротордың ойықтарының саны Zпр асинхронды қозғалтқыштардың жұмысын нашарлататын зиянды сәттерді азайту үшін, статор ойықтарының санымен Zпр сәйкес келуі тиіс және мына шарттар сақталуы тиіс: Мұндағы к-кез келген оң сан, р-статор орамасының жұп полюстері саны.Ойықтары қиғаш болса статор мен ротордың ойықтары санының қатынастарын таңдау кеңейеді. Асинхронды қозғалтқыштың орнын басатын электрлік тепе-теңдік теңдеуінің теориялық сипаты ғана бар және оның тікелей жұмыс тәртібіне талдау жасауға және жұмыс сипаттамаларын есептеуге пайдалануға қолданыла алмайды: -бірінші теңдеуден токтың мәнін анықтау мүмкін еместігі себебі Л1-дің сан мәні жоқ және векторлар U1мен Л дің арасындағы ығысу бұрышы көрсетілмеген; -статор мен ротор орамаларындағы токтардың арасындағы байланыс жоқ, ол асинхронды қозғалтқыштағы электромагниттің физикалық болмысына қарсы келеді. Бұл мәселе нақты асинхронды электрқозғалтқыштың магнит өткізгіші бар және статор мен ротор орамаларының өзара индуктивтігі мен болат магнит өткізгіші бар өзара индукцияланбайтын сызықтық эквивалентті электр тізбегі бар құрылғы электротехникалық тізбекпен алмастыру арқылы шешіледі. Ол үшін айналатын асинхронды қозғалтқыш әуелі қозғалмайтын (тежелген ) трансформаторша істейтін активті тең екінші кедергісі бар екінші (ротордың) орамалы және шашыраңқы индуктивті кедергімен х2 алмастырылады. Ал одан соң, 1- «Трансформатор» бөлімінде, трансформаторға қолданылған әдістеме бойынша, екінші ораманың (ротор орамасы) өлшемдері бірінші орамаға (статор орамасына) келтіріледі. Мұнда электрлік тепе-теңдіктің (2.58) теңдеуіндегі асинхронды қозғалтқыш орамасынң активті кедергісі r1 мен роторы орамасының r2 Омдық кедергімен алмастырылады (R1 және R2)оған магниттендіру тізбегі болатын кедергісі Rcm қосылады, ол активті және реактивті құрамынан тұрады: , мұндағы I'µà гистерезис құбылысы мен құйынды токтардан болатын шығынды жабуға кеткен магниттендіргіш токтың активті құраушысы; Iµð' - асинхронды қозғалтқыштың магнит ағыны Ф туғызатын магниттендіргіш тогының реактивті құраушысы. Осындай ауытқулардан магниттендіргіш токтың I'µ магнит ағынымен уақыт жағынан үйлеспеуі магнит өткізігш болатындағы магниттік шығын бұрышындай болады.Оның сан мәні былай анықталады: , Мұндағы ; сонымен, егер нақты асинхронды қозғалтқышта ЭҚК Е1 ті өзара индукцияланудың кедергісіне түскен кернеумен теңестіруге болатын болса, (Å1=¦µjXµ), ал трансформаторға келтірілген тежелген (тоқтатылған) қозғалтқышта ЭҚК болаттағы электр шығынына пропорционал болатын болат кедергісіне түскен кернеудің Iµ'Rıcò шамасына қарай өзгереді. Дегенмен, нақты асинхронды қозғалтқыштың келтірілгенге өту кезіндегі өлшемдерін өзінше түсіндіру бірін-бірі сандық жағынан айтарлықтай өзгеріс туғызбайды. Осыдан шығатын, асинхронды қозғалтқыш роторы орамасы өлшемдерін қозғалтқыш статоры орамаларының өлшеміне эквивалентті өзгерту, нақты қозғалтқыш роторы орамасының электрлік тепе-теңдік теңдеуіндегі қатынасын сақтау шарты бойынша іске асырылады (2.55) . Егер теңдеудің екі жағын коэффициентіне ні көбейтсек, оң жағының соңғы қосылғышын тағы көбейтсек, ал онда мынадай түрге келеді: 0 = - егер: ; ; ; , 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 Å2S=SÅ2 және индуктивті шашырандық кедергісі õ2S=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. Ол келтірілген трансформатордың келтірілген сұлбасымен бірдей. 2.15-суретте көрсетілегн асинхронды қозғалтқышты ауыстыратын Т-тәрізді сұлба делінеді, онда: Z1 =R1 jx1 -статор орамасының омдық R1 және шашыранды индуктивті кедергісінен x1 тұратын толық электр кедергісі; ротор орамасының омдық кедергінің келтірілген мәні R21 Мен тежелген ротордың шашыранды индукциялық кедергісі; келтірілген асинхронды қозғалтқыштың болат кедергісі Rñò мен өзара индукцияланудың индуктивті кедергісінен õì тұратын магниттену тізбегінің толық кедергісі; Асинхронды қозғалтқыштың жұмысын зерттеу үшін Т тәрізді орынбасар сұлбасы ыңғайсыз, себебі сырғанаудың өзгертуінен барлық үш тармағындағы ток, тіпті U1=ñînst болғанның өзінде, өзгереді. Аса күрделі емес бірнеше түрлендірулер жасау арқылы асинхронды қозғалтқыштың орын басу Т тәрізді сұлбасынан Г -тәрізді эквивалентті сұлбасына өтуге болады. Егер ауысу (түрлендіру ) процесін былай деп қарасақ : ; ; ; , Онда Г-тәрізді орынбасу сұлбасы 2.16-суреттегідей түрге келеді.
Түзе коэффициенті кешенде реактивті құраушының аздығынан оның заттық бөлімі ғана есепке алынады: оның сандық мәні Ñ 1,05…1,02 аралығында алындаы. Есептегенде, инженрлік тәжірибеге қолайлы болу үшін С-тың мәнін 1,0деп алады, бұл Т және Г тәрізді сұлбалардың екінші тармағындағы токтар, кешендерінің теңесуіне әкеледі (I2»= I21). Бұл жағдайда х1 кедергісін ( ), елемеуге тура келеді, бұл қуаттылығы кіші асинхронды қозғалтқыштарға тиімсіз, себебі олар үшін (х1>0). Орынының басудың Г тәрізді сұлбасында Т тәрізді сұлбада байқалған кемшіліктер жоқ. Соның көмегімен сызықтық электр тізбегінің теориясының белгілі өрнекті пайдаланып асинхронды қозғалтқыштың әр түрлі жұмыс тәртібіндегі жұмыс сипаттамаларын есептеу жеңіл. І0 синхрондылық тогы болып табылады, оның сандық мәні асинхронды қозғалтқыш роторының синхронды айналу жылдамдық (n2=n1) кезінле тұтынылған тогына тең, мұнда статор орамасы мен оның болаттарындағы ток шығындары ескеріледі. Мұндай режимді орнату, асинхронды қозғалтқыш білігін механикалық энергияның басқа көзіне, мысалы онымен полюстері тең синхронды қозғалқышқа қосу арқылы айналдырғанда ғана мүмкін. Бұл кезде , òå» (2.75) ол асинхронды қозғалтқыштың жұмыс режиміне (біліктегі кедергі моментіне ) тәуелді болмайды, І0 мен І2 токтары өзгерген кезде де өзгеріссіз кетеді 2.17-сурет. Асинхронды қозғалтқыштың орнын басудың Г-бейнелес эквивалентті анықталған электр сұлбасы. Егер 2.16-суретте көрсетілген сұлбадағы С кешенін оның модуліне С1, ал àë Ñ1Z1 =Z1 ìåí C21 ŁZ2S1 = Z"2Sêå алмастырса онда 2.17-ші суретте көрсетілген сияқты орнын басудың дәлденген сұлбасына өтуге (ауысуға) болады: Онда 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 – Іµ' R1cm Мұндағы Е1-асинхронды қозғалтқыш статоры орамасында индукцияланған нақтылы ЭҚК (2.31); Е11 - асинхронды қозғалтқыштың сұлбасындағы (2.16-сурет) эквивалентті магниттену тізбегіндегі Z0=Z1+Zµ түскен кернеудің I0 Zµ 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 Z2S1 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 Zµ - (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 = n2õ nñ; I1= I1õ I0; Ð1= Ð1õ 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 I1ê= I1í дейін төмендетілген үш фазалы тоқ көзіне жалғайды. Статор орамасына берілген кернеу U1ê 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 = U1í асинхронды қозғалтқыштардың статор орамасындағы қалыпты кернеуі І0 = І0e¯jФ0 синхронды бос жүріс жұмыстық кешенді тоғы I0 ; - òîº I0 ïåí êåðíåó U1í арасындағы геометриялық градуспен берілген, уақытша ығысу бұрышы: жүктеу/скачать 6,02 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|