Асинхронды қозғалтқыштың алмастыру эквивалентті электр сұлбалары. 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 тоқтың мәнін анықтау мүмкін еместігі себебі Е1-дің сан мәні жоқ және векторлар Ů1 мен І1 дің арасындағы ығысу бұрышы көрсетілмеген;
— статор мен ротор орамаларындағы тоқтардың арасындағы байланыс жоқ, ол асинхронды қозғалтқыштағы электромагниттің физикалық болмысына қарсы келеді.
Бұл мәселе нақты асинхронды электроқозғалтқыштың 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 кедергісі бар екінші (ротордың) орамалы және шашыраңқы индуктивті кедергімен х2 алмастырылады. Ал одан соң, , трансформаторларға қолданылған әдістеме бойынша, екінші ораманың (ротор орамасы) өлшемдері бірінші орамаға (статор орамасына) келтіріледі.
Мұнда электрлік тепе-теңдіктің (2.33) теңдеуіндегі асинхронды қозғалтқыш орамасының активті кедергісі r1 мен роторы орамасының r2 Омдық кедергімен алмастырылады (R1 және R2) оған магниттендіру тізбегі болатының кедергісі Rсm қосылады, ол активті және реактивті құрамынан тұрады:
, (2.37)
мұндағы І’μа гистерезис құбылысы мен құйынды тоқтардан болатын шығынды жабуға кеткен магниттендіргіш тоқтың активті құраушысы; ІҰр’ — асинхронды қозғалтқыштың магнит ағыны Ф туғызатын магниттендіргіш тоғының реактивті құраушысы. Осындай ауытқулардан магниттендіргіш тоқтың ІҰ’ магнит ағынымен уақыт жағынан үйлеспеуі магнит өткізгіш болатындағы магниттік шығын бұрышындай болады. Оның сан мәні былай анықталады:
, (2.38)
мұндағы
; (2.39)
(2.40)
сонымен, егер нақты асинхронды қозғалтқышта ЭҚК Е1 ті өзара индукцияланудың кедергісіне түскен кернеумен теңестіруге болатын болса (Е1=IμjXμ), ал трансформаторға келтірілген тежелген (тоқтатылған) қозғалтқышта ЕҚК болаттағы электр шығынына пропорционал болатын болат кедергісіне түскен кернеудің Іµ’Rıcт 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 орамасының өлшемдерін қозғалтқыш статоры орамаларының өлшеміне эквивалентті өзгерту, нақты қозғалтқыш роторы орамасының электрлік тепе-теңдік теңдеуіндегі қатынасын сақтау шарты бойынша іске асырылады (2.33). Егер теңдеудің (2.33) екі жағынан коэффициент іне көбейтсек, оң жағының соңғы қосылғышын тағы көбейтсек, ал онда мынадай түрге келеді:
0 = — (2.41)
егер: ; (2.42)
; (2.43)
; (2.44)
, (2.45)
белгілесек, онда тежелген асинхронды қозғалтқыш роторы орамасының статор орамасына келтірілгендегі электрлік тепе-теңдік теңдеуіе аламыз:
, (2.46 )
мұндағы Ė2/, І2/; R2/; х2/- сәйкес, трансформаторша жұмыс істейтін тежелген асинхронды қозғалтқыштың статор орамасына келтірілген ротор орамасының ЕҚК, тоғы, омдық және шашыраңқы индуктивтік кедергісі (2.31), (2.43) және (2.42) теңдеуіндегідей көрсетілгендей қозғалтқыштарға Е2=Е1 тән, бұл табиғи нәрсе, себебі ротор орамасының келтіру барысының нәтижесінде статор орамасымен w1=w2 және К01=К02 болып бірігісіп кетті. (2.25) пен (2.36) теңдеулерін ескере отырып, ротор орамасына келтірілген тежелген асинхронды қозғалтқыштардың электрлік тепе-теңдік теңдеулері жүйесін құрады.
(2.47)
(2.47) теңдеулер жүйесіне сүйене отырып, магнит байланысы бар нақты асинхронды қозғалтқыш магнит байланысы жоқ сызықтық орын басушы эквивалентті электр сұлбасымен ауыстырылады. Мұнда ротор орамасында индукцияланатын ЭҚК Е2S=SЕ2 және индуктивті шашырандылық кедергісі х2S=Sх2 сияқты сырғанауға тәуелді өлшемдер, олардың қозғалмайтындай тұрақты мәндерімен R2 сыранауға тәуелді саналатын, ауыстырылады. Мұндайда тұтынылған қуат электр шығындары және электрлік процесстерді 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 орнын басатын эквивалентті электр сұлбасы электрлік тепе- теңдіктің толық теңдеулері жүйесі негізінде құрылады (2.47) ондағы электрлік кедергілері мен оларды жалғау сұлбалары, ол үшін Кирхгордың бірінші және екінші заңдары бойынша құрылған теңдеулер, электрлік тепе-теңдік теңдеуімен (2.47) дәл келуі тиіс.
Ол келтірілген трансформатордың келтірілген сұлбасымен бірдей. 2.15-суретте көрсетілген асинхронды қозғалтқышты ауыстыратын Т-тәрізді сұлба делінеді, онда:
Z1 =R1 +j х1-статор орамасының омдық R1 және шашыранды индкутивті кедергісінен х1 тұратын толық электр кедергісі;
ротор орамасының омдық кедергінің келтірілген мәні R21 мен тежелген ротордың шашыранды индукциялық кедергісі:
келтірілген асихронды қозғалтқыштың болат кедергісі Rст мен өзара индукцияланудың индуктивті кедергісінен хм тұратын магниттену тізбегінің толық электр кедергісі.
Асинхронды қозғалтқыштың жұмысын зерттеу үшін Т тәрізді орынбасар сұлбасы ыңғайсыз, себебі сырғанаудың өзгертуінен барлық үш тармақағы тоқ, тіпті U1=соnst болғанның өзінде, өзгереді. Аса күрделі емес бірнеше түрлендірулер жасау арқылы асинхронды қозғалтқыштың орынабасу Т–тәрізді сұлбасынан Г-тәрізді эквивалентті сұлбасына өтуге болады.
Егер ауысу (түрлендіру) процесін былай деп қарасақ:
; (2.48)
; (2.49)
; (2.50)
, (2.51)
онда Г-тәрізді орынбасу сұлбасы 2.16-суреттегідей түрге келеді.
2.15-сурет. Асинхронды қозғалтқыштың алмастырма эквивалентті Т-бейнелес электр сұлбасы.
2.16-сурет. Асинхронды қозғалтқыштың орнын басудың Г-бейнелес эквиввалентті анық электр сұлбасы.
Түзе коэффициенті кешенде реактивті құраушының аздығынан оның заттық бөлімі ғана есепке алынады:
(2.52)
оның сандық мәні С 1,05…1,02 аралығында алынады. Есептегенде, инженерлік тәжрибеге қолайлы болу үшін С-тың мәнін 1,0 деп алады, бұл Т және Г тәрізді сұлбалардың екінші тармағындағы тоқтар кешендерінің теңесуіне әкеледі (İ2ң= İ21). 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 әртүрлі жұмыс тәртібіндегі жұмыс сипаттамаларын есептеу жеңіл. İ0 синхрондылық тоғы болып табылады, оның сандық мәні асинхронды қозғалтқыш роторының синхронды айналу жылдамдық (n2=n1) кезінде тұтынылған тоғына тең, мұнда статор орамасы мен оның болаттарындағы тоқ шығындары ескеріледі. Мұндай режимді орнату, асинхронды қозғалтқыш білігін механикалық энергияның басқа көзіне, мысалы онымен полюстері тең синхронды қозғалтқышқа қосу арқылы айналдырғанда ғана мүмкін. Бұл кезде İ0
, (2.53)
ол асинхронды қозғалтқыштың жұмыс режиміне (біліктегі кедергі моментіне) тәуелді болмайды, İ0 мен İ2ң тоқтары өзгерген кезде де өзгеріссіз қалады.
2.17-сурет. Асинхронды қозғалтқыштың орнын ауыстырудың Г-бейнелес эквивалентті анықталған электр сұлбасы.
Егер 2.16-суретте көрсетілген сұлбадағы Ĉ кешенін оның модуліне С1, ал С1Z1 =Z1 мен C21 ŁZ2S1 = Z»2Sке алмастырса онда 2.17-суретте көрсетілген сияқты орнын ауыстырудың дәлденген сұлбасына өтуге (ауысуға) болады:
онда
(2.54)
(2.55)
емес.
3. Асинхронды қозғалтқыштардың арналымы. Асинхронды қозғалтқыштар құрлысының қарапайымдылығы мен жұмысының сенімділігі арқасында адамзат тіршілігінде, иінді біліктерді айналдыруға механикалық энергияны керекететін қызметтердің бәрінде кеңінен пайдаланылып келеді.
Ауылшаруашылығында шаңды орта мен химиялық зиянды орталарда жұмыс жасай алатын бірден-бір электр қозғалтқыш осы асинхронды мәшине ғана. Асинхронды қозғалтқыштарды, үшфазалы және бір фазалы электр желілеріне қосу үшін үшфазалы немесе бір фазалы етіп жасайды. 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 қысқа тұйықталған роторлы асинхронды электроқозғалтқыштар қолданылады.