Дәріс конспектісі

Дәріс тақырыбы: Асинхронды қозғалтқыштарды іске қосу әдістері. Айналу жылдамдығын реттеу. Бір фазалы асинхронды қозғалтқыштар.

Асинхронды қозғалтқышты іске қосу

Асинхронды қозғалтқышты іске қосу кезінде онда үлкен ток – жіберу тогы пайда болады. Бірақ ротордың айналу жылдамдығы артқан сайын оның ЭҚК-і азаяды да жіберу тогы кемиді Біраздан кейін айналдырушы иінкүш білектегі жүкке сәйкесті кедергі иінкүшке тең болған кезде жылдамдық та өзінің осы жүкке сәйкесті мәніне жетіп тұрақтайды. Жіберу тогының жүру ұзақтығы жіберу уақытына тең. Жіберу уақыты деп қозғалтқышты желіге қосқан кезден бастап оның жылдамдығы номинал немесе білектегі жүкке сәйкесті мәніне жеткенге дейінгі уақыт мерзімін айтады. Асинхронды қозғалтқыштардың жіберу уақыты олардың қуатына, жүгіне байланысты бірнеше секундтан ондаған секундқа жетеді.

Асинхронды қозғалтқыштардың жіберу тогы желіде кернеудің түсуін тудырады. Осы себепті басқа қозғалтқыштардың кернеуі азайып кетеді де олардың айналдырушы иінкүштері кедергі иінкүштен кем болып қалуы мүмкін. Мұндай жағдайда олардың роторы жәйлап қалады да токтары көбейіп кетеді немесе тіпті тоқтап қалуы да мүмкін. Ал жаңадан қозғалтқыштың жіберу уақыты ұзарады немесе оның да кернеудің кемуінен жіберу иінкүші кедергі иінкүштен кем болып шығуы мүмкін.

Жіберу кезінде қозғалтқыштың қабылдайтын қуаты қоректік трансформатордың қуатынан артып та кетуі мүмкін. Әрине мұндай жағдайда трансформатор даүлкен ток қабылдайды, сондықтан кернеуі азайып, шығыны артып пайдалы әрекет коэффициенті төмендейді.

Міне осы себептерден асинхронды қозғалтқыштардың жіберу тогын әрқашанда ескеріп отыру керек.

Әдетте қысқа тұйықталған роторлы асинхронды қозғалтқыштарды желіге тікелей қосады, өйткені олардың қуаты қоректік трансформатордың қуатынан әлдеқайда кем болады, сондықтан да олардың жіберу тогы желідегі кернеудің түсуіне аса көп әсер етпейді. Егер қозғалтқыштарды тікелей қосу мүмкін болмаса, онда жіберу тогын азайту үшін әр түрлі тәсілдер қолданылады: жіберу кезінде қозғалтқыштың орамаларын үшбұрыштан жұлдызшаға ауыстыру, автотрансформатор немесе реостат арқылы қосу, т.б. Бірақ бұл тәсілдердің барлығы да қозғалтқыштың кернеуінің азаюын туғызады, ал оның салдарынан жіберу иінкүші де азаяды. Сондықтан мұндай тәсілдер өте сирек қолданылады.

Желіде кернеудің өзгерісін болдырмау керек жерлерде фазалы роторлы қозғалтқыштар қолданылады. Фазалы роторға қосымша кедергі қосылатындықтан ротордың тогы азаяды:

(8.1)

Мұндағы R_ж – жіберу реостатының кедергісі.

Егер ротордың тогы азайса, онда (8.24) теңдігі бойынша статордың, яғни қозғалтқыштың тогы да азаяды.

S=1 және ротордың кедергісі R₂+R_ж болғанда, жіберу иінкүші

(8.2)

Бұл теңдік ротордың активті кедергісі артқанда қозғалтқыштың жіберу иінкүшінің өсетінін көрсетеді.

8.1-сурет. Асинхронды қозғалтқышты іске қосу

Жіберу реостаты қозғалтқышты жіберген кезде ғана қосылады, өйткені графиктен көрініп тұрғандай, жіберу реостаты қозғалтқыштың айналу жылдамдығын азайтады. Сонымен қатар жіберу реостатында біршама энергия да шығындалады.

Қозғалтқышты желіге қосқан кезде 1 және 2 түйіспелер ажыратылғанда, роторға реостаттың толық кедергісі R_жқосылған. Осы мезгіл ішінде айналдырушы иінкүш R₂ + R_ж кедергісіне сәйкесті механикалық сипаттаманың АВ қисығының бойымен өзгереді. Кейін t₁ уақыт өткен соң уақыт релесінің немесе басқа бір реленің көмегі арқылы 1 түйіспелері тұйықталады да, роторға реостат кедергісінің бөлігі R_ж1 ғана қосылады. Бұл кезде иінкүш R₂+R_ж1 кедергісіне сәйкесті механикалық сипаттаманың ВС бөлігінің бойымен өзгереді. Ал t₂ уақыттан кейін 2 түйіспелері тұйықталғанда жіберу реостаты да түгелдей тұйықталады, яғни олармен ток жүрмейді. Сондықтан бұдан кейін иінкүш кедергісі R₂ қысқа тұйықталған роторлы қозғалтқыштың механикалық сипаттамасының СДО бөлігі бойынша өзгереді. Яғни қарастырып отырған қозғалтқышта айналдырушы иінкүш АВСДО қисығының (графиктегі үзілмелі сызық) бойымен өзгереді.

Сонымен, фазалы роторлы қозғалтқышта жіберу реостатының кедергісі өскенде жіберу иінкүші көбейеді де жіберу тогы азаяды, сондықтан жүргізіп жіберу үрдісі біркелкі жатық өтеді.

Асинхронды қозғалтқыштың айналу жиілігін реттеу

Асинхронды қозғалтқыштар әр түрлі машиналардың жетегі ретінде қолданылатындықтан кейде олардың айналу жиілігінің әр түрлі болу қажеттігі технологиялық үрдіске де байланысты. Мысалы қырықтықтың, дірілдеткіштің, басқа да көптеген қол аспаптарының қозғалтқыштарының айналу жиілігі өте жоғары болуы керек.

Ротордың айналу жиілігі айналмалы магнит өрісінің айналу жиілігіне және жүктің шамасына байланысты.

Ал айналмалы магнит өрісінің жылдамдығы қозғалтқышқа берілген кернеудің жиілігіне және магнит полюстерінің санына байланысты

Ендеше ротордың айналу жиілігі

Бұл теңдеуден қозғалтқыштың айналу жиілігін реттеудің екі жолының бар екені көрініп тұр: қозғалтқышқа берілетін кернеудің жиілігін реттеу немесе магнит полюстерінің санын өзгерту арқылы.

Кернеудің жиілігін өзгерту үшін негізінен екі түрлі түрлендіргіш қолданылады: машиналы (8.2,а-сурет) және шала өткізгішті (8.2,б-сурет).

Машиналы түрлендіргіште моторт-генератор агрегаты қолданылады. Үш фазалы қысқа тұйықталған роторлы қозғалтқыш (мотор) көп полюсті генератордың роторын айналдырып тұрады. Ротордың көп полюсті магнит өрісі статор орамаларын қиып өткнде, онда жиілігі

өрнегімен анықталатын үш фазалы жоғары жиілікті ЭҚК пайда болады. Осы жоғары жиілікті ЭҚК жетекші қозғалтқышқа беріледі.

Шала өткізгішті түрлендіргіште сигнал арқылы ашылып-жабылып (кедергісі азайып немесе көбейіп) тұратын тиристор деп аталатын шала өткізгіштен жасалған нәрсе қолданылады. Тиристорды пайдаланып әуелі айнымалы токты тұрақты токқа түзетеді, сосын тұрақты токты жиілігі өзгерген айнымалы токка түрлендіреді.

8.2-сурет.Машиналы (а) және статикалық (б) жиілікті түрлендіру схемалары:1-түрлендіргіш;2-жетекші қозғалтқыш;3-жұмысшы машина.

Машиналы түрлендіргішпен жиілігі сатылы, ал шала өткізгішті түрлендіргішпен біртіндеп реттелінеді.

Жиілікті магнит полюстерінің саны арқылы реттеу орама шарғыларын әр түрлі қосуға байланысты (8.3-сурет). Статор орамасы оның шеңбер бойымен жасап орналасқан екі шарғыдан тұрады делік. Егер олар бірізді қосылған болса, яғни бірінің аяғы екіншісінің басымен, онда төрт полюсті магнит өрісі алынады (8.3,а-сурет). Бұлай қосқан кезде жұп магнит полюстерінің саны р=2 де, айнымалы магнит өрісінің айналу жиілігі n_e=1500айн/мин. Енді осы шарғылардың аяқтарын қосып, бастарына кернеу берсе (8.12,б-сурет), онда екінші шарғыдағы токтың бағыты өзгереді де магнит өрісі екі полюсті болып шығады. Мұнда жұп магнитполюстерінің саны p=1 де, ал айнымалы магнит өрісінің айналу жиілігі n_e=3000 айн/мин болады.

8.3-сурет. Асинхронды қозғалтқыштың магнит полюстердің санын өзгерту схемасы:төрт полюсті (а) және екі полюсті (б).

Осылайша айналу жиілігін тек қана сатылы өзгертуге болады және олар синхронды айналу жиілігіне тең, яғни 3000,1500,1000 айн/мин т.с.с. Осы әдіске негіздеп бірнеше жылдамдықты асинхронды қозғалтқыштар шығарылады. Мысалы, үш жылдамдықты 1500/100/700 айн/мин, екі жылдамдықты3000/1500 айн/мин немесе 1500/1000айн/мин асинхронды қозғалтқыштар

Бір фазалы асинхронды қозғалтқыштар

Бір фазалы асинхронды қозғалтқыштардың статорында әдетте бір фазалы кернеуге есептелген бір орама да, ал ротор орамасы қысқа тұйықталған болады.

Статор орамасына бір фазалы кернеу берілетіндіктен (8.4. а-сурет) ондағы магнит өрісі айналмалы емес, солықтамалы болады (магнит өрісі айналмалы болу үшін орама токтарының фазалары ығысқан болуы керек). Мұнда магнит полюстерінің орны өзгермейді, тек қана күш сызықтарының бағыты 180⁰-қа, яғни қарама-қарсы бағытқа өзгереді. Жарты периодтан кейін тоқ таңбасын өзгерткен кезде магнит өрісінің ағыны да бағытын өзгертіп (8.14, б-сурет), период ішінде +Ф_m -нен –Ф_m-ге дейін өсіп-кеміп отырады. Магнит полюстері тез алмасып отыратыңдықтан (бір секунд ішінде жүз рет) орамаларға әсер ететін күштің (иінкүштің) де бағыты тез өзгеріп (бір секунд ішінде жүз рет) отырады. Сондықтан ротор айналып үлгермейді — оны әрі-бері жұлқылаған күштің (иінкүштей) әсерінен орнында халып қояды, өйткені қорытқы күш (айналдырушы иінкүш) нөлге тең.

8.4-сурет. Бір фазалы қозғалтқыштағы магнит өрісінің (а) және магнит ағынының (б) өзгерістері.

Егер роторды қолмен бір жағына аздап айналдырып жіберсе, онда осы айналдырған бағыттағы иінкүш қарсы иінкүштен артық болады да қозғалтқыш жұмыс істеп кетеді, яғни айналу жылдамдығы мен айналдырушы иінкүші біліктегі жүктің шамасымен анықталатын мәндеріне жетеді.

Сонымен, бір фазалы орама айналмалы магнит өрісін тудырмайды, сондықтан да бір фазалы қозғалтқыштың бастапқы иінкүші-жіберу иінкүші болмайды. Ендеше бір фазалы орамамен айналмайлы магнит өрісін қалай тудыру керек?

Бір фазалы асинхронды қозғалтқыштардың негізінен екі түрі көбірек тараған. Оның бірінші түрінде негізгі жұмысшы орамаға 90° жасап орналасқан жіберу орамасы деп аталатыи орама болады (8.5-сурет). Жіберу орамасына бірізді етіп конденсатор жалтайды.

8.5-сурет. Бір фазалы қозғалтқыштың жалғану схемасы (а) мен векторлық диаграммасы

Конденсатордың сыйымдылығын жіберу орамасынын тогы мен негізгі жұмысшы ораманың тоғы І_і-дің фазалары 90⁰-қа ығысатындай етіп тандап алады (8.5, б-сурет). Ендеше айналмалы магнит өрісін алудың екі шарты да орындалып тұр: орамалар статор бойымен кеңістікте бұрыш жасап орналасқан және ондағы тоқтардың фазалары ығысқан. Сондықтан статорда айналмалы магнит өрісі пайда болады да, ол ротор орамасында ЭҚК тудырады. ЭҚК-тің әсерінен ротор орамасында магнит өрісін коздыратын тоқ жүреді. Ротордың магнит өрісі мен статордың магнит өрістерінің өзара әсерлесуінен роторға айналдырушы иінкүш түседі.

Бір фазалы асинхронды қозғауышқыштың екінші бір түрінде магнит полюсінің ұштамасында тұйықталған орама болады (8.6-сурет). Мұндай бір фазалы асинхронды қозғалтқыштарды полюстері жіктелген қозғалтқыштар деп атайды.

8.6 сурет Полюстері жіктелген бір фазалы асинхронды қозғалтқыштың схемалық құрылысы.

Тұйықталған орамалардағы индукция ЭҚК-інің әсерінен пайда болатын ток полюс ұштамасының бір магнит өрісін қоздырады. Осы тұйықталған ораманың магнит өрісінің ағыны Ф₂мен полюстің негізгі магнит ағыны Ф₁ - дің фазалары болып шығады. Ал орамада тоқтың бағыты өзгеріп отыратындықтан қорытқы магнит өрісі де орнын өзгертіп, ығысып отырады, ягни айналмалы магнит өрісі пайда болады. Ал айналмалы магнит өрісі пайда болса, оның роторды айналдырушы иінкүш туғызатыны белгілі.