Асинхрон машиналарнинг тузилиши ва ишлаш принципи. Асинхрон машина хакида тушунча

Асинхрон двигателнинг механик характеристикаси.

Двигателнинг тургун ишлаш холати.

Тармок кучланишини механик характеристикага таъсири.



1. Асинхрон двигателнинг механик характеристикаси
Асинхрон двигателнинг айлантирувчи моментининг формуласида факат двигателнинг сирпаниши s Узгарувчан катталикдир. Асинхрон двигатель учун айлантирувчи моментнинг сирпаниш билан богликлиги, яъни М =f(s) мухим ахамиятга эгадир.
Бу богланиш двигателнинг механик характеристикаси дейилади. Двигателнинг механик характеристикаси унинг нормал ишлаш че-гараларини аникдовчи асосий характеристика. Двигателнинг механик характеристикаси U₁ = const, f= const ва R_K = const булган шароитда олинади. Двигателнинг механик характеристикасини аниклаш учун турли шароитда (салт ишлашдан то номинал нагрузка билан ишлагунча) сирпаниш кийматини формулага куйиб, унинг айлантирувчи моментининг киймати хисоблаб чикилади ва маълум масштабда характеристика курилади. Бунда формуладаги R_l, R₂¹, х₁ х₂¹ ларнинг киймати каталогдан олинади; двигатель уланадиган тармокнинг кучланиши U₁ ва частотаси f₁ маълум. Механик характеристика айлантирувчи моментнинг двигателнинг айланиш частотаси оркали богланиши, яъни М = f(s) билан хам берилиши мумкин. Двигателнинг механик характеристикаси, яъни М =f(s) ва М = f(n) богланишлар 20-расмда курсатилган. Двигателни юргизишнинг бошлангич пайтида: п₂ =0 ва s=1 булади. Бу вактда двигателда хосил булган айлантирувчи момент юргизиш моменти дейилади. Агар формулага s = 1 ни куйсак, юргизиш моментининг кийматини аниклаш мумкин булади:

Хар бир механизм двигателнинг айлантирувчи моментига тескари таъсир килувчи, яъни тормозловчи момент хосил килади. Бу механизмнинг статик моменти (М_ст) дейилади. Статик момент куйидагича аникланади:

бу ерда: М_о — двигатель ва механизмнинг ишкаланиш, яъни салт ишлаш моменти; М₂—нагрузка билан ишлаш моменти.
Двигателнинг юргизиш моменти статик моментдан катта булса, ротор айлана бошлайди ва айлантирувчи момент статик моментга тенглашгунча роторнинг айланиш частотаси орта боради. М = М_ст булганда двигатель бир хил тезлик билан тургун ишлай бошлайди. Двигатель роторининг тезлиги ортгани сари унинг сирпаниши камая боради. Сирпаниш камайган сари айлантирувчи момент катталашади. Сирпаниш бирор кийматгача камайганда двигателнинг айлантирувчи моменти максимал кийматга (М_макс) эришади (21-расм). Сирпанишнинг бу киймати критик сирпаниш дейилади ва s_K билан белгиланади. Сирпаниш янада камайганда двигателнинг айлантирувчи моменти (М) хам камая бошлайди. Двигатель салт ишлаганда унинг айлантирувчи моменти М_о гача, нагрузка билан ишлаганда М_ст гача камаяди. Моментлар тенглашганда двигатель бир хил тезликда ишлай бошлайди. Агар двигатель номинал нагрузка билан ишласа, унинг сирпаниши хам номинал кийматга эришади. Механик характеристикадан маълумки, агар s=0 булса, двигателнинг айлантирувчи моменти хам нолга тенг булади.

21- расм.
Айлантирувчи моментнинг максимал кийматини аниклаш учун олдин критик сирпаниш кийматини аниклаш лозим. Бунинг учун айлантирувчи моментнинг сирпаниш буйича унинг биринчи хосиласи олинади ва нолга тенглаштирилади, яъни:

Айлантирувчи момент урнига ифода куйиб, дифференциалланади ва s_K куйидагича аникланади:

Демак, асинхрон двигателнинг юргизиш моменти факат ротор чулгамининг актив каршилиги машинанинг тула индуктив каршилигига тенг булганида максимал кийматига эришар экан. Двигателнинг тула индуктив каршилиги к.анча катта булса, унинг юргизиш моменти шунча кичкина булади.
Бу формуладаги (±) ишора машинанинг двигатель ёки генератор сифатида ишлашига тегишли. Машина генератор булиб ишлаганда унинг сирпаниши манфий, двигатель ёки электромагнит тормоз булиб ишлаганда сирпаниши мусбат булади. Критик сирпаниш кийматини куйиб, айлантирувчи моментнинг максимал киймати аникланади:

Ифодалардаги статор чулгами актив каршилигининг киймати нормал машиналарда (х₁ к х'₂) нинг жуда оз кисмини ташкил килади (тахминан 10 ... 12%). Шунинг учун, критик сирпанишни хисоблашда R^ эътиборга олинмаса хам булади. У холда :




Демак, асинхрон двигателда критик сирпаниш ротор чулгамининг актив каршилигига тугри пропорционал экан. киска туташтирилган асинхрон двигателларда к р и т и к сирпанишнинг киймати 12...20%ни, катта кувватли двигателларда 4—5% ни ташкил килади.
Юкоридаги формула айлантирувчи моментнинг максимал киймати ротор чулгамининг актив каршилиги (R₂¹) га боглик, эмаслигини курсатади. R₂¹/(x₁=x₂¹) нисбат канча катта булса, моментнинг максимал киймати шунча катта сирпанишда хосил булади. Моментнинг максимал киймати маълум частотада каршиликлар х, ва х'₂ йигиндисига деярли тескари пропорционал булади.
Асинхрон двигателнинг юргизиш моменти хам амалий ахамиятга эга, лекин асинхрон двигателларнинг юргизиш моменти унча катта булмайди. киска туташтирилган роторли двигателларда М_ю/М_н =0,7...1,8 га тенг булади. Баъзан юргизиш вактида двигателнинг юргизиш моменти катта булиши талаб килинади. Маълум шароитда (фаза роторли двигателларда) юргизиш моменти айлантирувчи моментнинг максимал кийматига тенг булиши хам мумкин. Юргизишнинг бошлангич пайтида sк1 булади. Лекин юргизиш моменти максимал моментга тенг булиши учун

булиши лозим. Демак, бу шароитда R₂¹ = х₁ + х₂¹ булар экан.
Фаза роторли асинхрон двигателда ротор чулгамининг актив каршилиги икки кисмдан: ротор чулгамининг каршилиги R₂¹ ва юргизиш реостатининг каршилиги R_ю¹ дан иборат булади. Одатда, юргизиш реостатининг каршилиги ротор чулгами каршилигидан 8 ... 10 марта катта килиб олинади (бу ерда ran чулгам ва реостат айрим фазасининг каршилиги тугрисида бораётир).
Юкррида айтилганидек, фаза-роторли асинхрон двигатель махсус ишга тушириш (юргизиш) реостати ёрдамида ишга туширилади. Юргизиш реостати ротор чулгамига кетма-кет уланади. Бунда двигателнинг айлантирувчи моменти куйидагича аникланади:



Критик сирпаниш

билан аникланади.
Энди асинхрон двигателнинг тургун ишлашини куриб чикамиз. Агар тармок. кучланиши узгармас булса, роторнинг айланиш частотаси нагрузкага боглик. булади. Нагрузка киймати узгарса, роторнинг айланиш тезлиги узгаради. Умуман, роторга таъсир этувчи моментлар тенгламаси куйидагича ёзилади:

бу ерда: М — двигателнинг айлантирувчи моменти; (ортикча момент) динамик момент; J— инерция моменти; - бурчак тезланиш.
Ортикча моментни динамик момент ёки инерция кучларининг моменти дейилади. Динамик момент мусбат ёки манфий булиши мумкин. Бу момент двигателнинг айлантирувчи моменти ёки у харакатга келтираётган нагрузка уланган механизм моментларининг узгаришидан хосил булади. Агар = 0 булса, М_л = 0 ёки М - М_ст = 0 булади. Бу холатда двигатель бир хил тезлик билан ишлай бошлайди ва айлантирувчи момент статик момент билан мувозанатлашади, яъни М = М_ст булади. Бирор сабаб билан М ёки М_ст узгарса, двигателнинг айланиш тезлиги узгаради. Баъзи вактда, двигателнинг айланиш тезлиги узгарса хам моментларниг мувозанати уз-узидан кайта тикланаверади. Демак,бу холда двигатель тургун ишлайди, баъзи вактда айланиш тезлигининг узгариши билан моментларнинг мувозанати бутунлай бузилади, уларнинг мувозанати тикланмайди ва натижада двигатель тухтайди. Шу нуктаи назардан двигателнинг механик характеристикаси икки кисмга булинади:
а) характеристиканинг s = 0 дан s = s_K гача булган кисми (22-расм, ОВ кисми) двигателнинг тургун ишлайдиган (иш)кисми дейилади;
б) характеристиканинг s=s_K дан s=1 гача булган кисми, (22-расм, ВА кисми) двигателнинг тургун ишлай олмайдиган к и с м и дейилади. Характеристиканинг бу кисмида сирпаниш ортган сари двигателнинг айлантирувчи моменти камая боради.


Двигателнинг тypгyн ишлаш холати.
Одатда, бирор системанинг масалан, двигатель ва у харакатга келтираётган механизмнинг бир меъёрда ишлаши бирор куч таъсирида бузилганда, система уз-узидан аввалги ишлаш холатига кайтишга интилса ва натижада аввалгидек ишлай бошласа, бундай система тургун ишлайдиган система дейилади. Масалан, двигатель номинал момент ва номинал сирпаниш билан ишлаб турган булсин. Маълумки, двигатель валидаги нагрузка киймати узгариши билан унинг айлантирувчи моменти хам узгаради. Масалан, номинал шароитда ишлаб турган двигателда нагрузка моменти (М₂) Купайса, моментларнинг мувозанати бузилади, яъни М_н ва М_ст тенг булмай колади:
М_н < М_о = М₂ = М_cт.
Бу двигателнинг тезлиги камая бошлайди ва сирпаниши ортади. Бу двигатель электромагнит моментининг Купайишига олиб келади. Электромагнит момент статик момент билан тенглашгунча усиб боради, натижада двигатель момент ва сирпанишнинг бошка кийматида яна тургун ишлай бошлайди (22- расм, Б нукта).
Двигатель тургун ишлаб турганда, агар нагрузка моменти кандайдир кийматдан камайса, унда статик момент электромагнит моментдан кичик булади, яъни:
M_н>M₀₌M₂₌M_cт.


22-расм
Бунда двигателнинг тезлиги орта бошлайди ва сирпаниши камаяди. Бу уз навбатида электромагнит моментнинг камайишига олиб келади ва у статик момент билан тенглашгунча камаяди. Бунда двигатель момент ва сирпанишнинг бошка кийматида уз-узидан яна тургун ишлай бошлайди (22- расм, С нукта). Шунинг учун хам характеристиканинг бу кисмини двигатель тургун ишлайдиган кисми дейилади.
Характеристиканинг ВА кисмида двигатель тургун ишлай олмайди. Двигатель моменти максимал моментга тенг булган шароитда у тургун ишлаб турган булсин. Бу шароитда нагрузка моментининг жуда озгина купайиши хам сирпанишнинг катталашувига сабаб булади, бунда электромагнит момент камаяди, сирпаниш эса янада купаяди. Бу уз навбатда электромагнит моментнинг янада камайишига олиб келади ва шу кабилар. Бу хил сирпаниш бирга тенг булгунча, яъни двигатель тухтагунча давом этади. Шундай килиб, двигатель электромагнит моментининг максимал моментга тенг булиши унинг тургун ишлаш хусусиятини чегаралайди. Асинхрон двигатель тургун ишлаши учун; унинг номинал моменти максимал моментдан доимо кичкина булиши лозим. Бунда двигатель факат номинал нагрузкада эмас, балки нагрузка маълум даражада камайганда ёки купайганда тургун ишлайверади. Бошкача айтганда, асинхрон двигатель ута нагрузка билан ишлаш хусусиятига эга булиши керак. Максимал моментниг номинал моментга нисбати асинхрон двигателнинг ута нагрузка билан ишлаш хусусияти дейилади ва қуйдагича аниқланади:

Амалда кичик ва урта кувватли асинхрон двигателларнинг ута нагрузка билан ишлаш хусусияти 1,6 ... 2; урта ва катта кувватли двигателларда 1,8 ... 2,5 га тенг булади. Ута нагрузка билан ишлаш хусусиятининг катта булиши двигателларнинг улчамларини ва огирлигини оширади, энергетика курсаткичларини пасайтиради.
Двигателга уланган механизм (нагрузка) айлантирувчи моментга тескари йуналган тормозловчи момент хосил килади. Хар бир механизм хам узининг механик характеристикасига эга. Механизмнинг нагрузка билан ишлаш моментининг сирпанишга ёки айланиш частотасига богликлиги, яъни М_ст = f(s) ва М_ст = f(n) механизмнинг механик характеристика дейилади. Двигателнинг тургун ишлаши унинг ва механизмнинг механик характеристикаларига боглик. 23- расмда баъзи механизмлар механик характеристикаларининг шакли келтирилган. 1-эгри чизик-двигатель тезлигига боглик, булмаган механик характеристика


23-расм
(кутарма кранлар, чигирлар, поршенли насослар, конвейерлар ва хоказо); 2- эгри чизик. нагрузка моменти двигатель тезлигига пропорционал булган механизмлар (тасма-аррали дастгохлар, йунувчи дастгохлар, электр генераторлари); 3- эгри чизик. — параболик механик характеристика (вентиляторлар, марказдан кочма насослар ва хоказо). 4 — п -> М га тескари мутаносиб.
Асинхрон двигателнинг номинал моменти (М_н) двигатель механик характеристикасининг механизмнинг механик характеристикаси билан кесишган нукта оркали аникланади. Асинхрон двигатель юргизилганда унинг тезлиги табиий механик характеристика буйича олдин В нуктагача усиб боради. Сунгра Р нуктагача камаяди. Агар бошлангич юргизиш моменти М_ю статик момент М_ст дан кичик булса, двигатель юрмайди. Юргизиш моментининг номинал моментга нисбати хам амалий ахамиятга эга:

куввати 0,6 ... 100 кВт гача булган киска туташтирилган роторли асинхрон двигателларда к=1...1,8; ундан катта кувватли двигателларда 0,7 ... 1 га тенг булади.
Шундай килиб, асинхрон двигатель механик характеристиканинг ОБ кисмида тургун ишлайдиган системадир. Характеристиканинг бу кисмида двигатель тежамли ишлайди, чунки сирпаниш климата кичик. Демак, ротор занжирида кувват исрофи (Δр_э2=Р_эs) озгина.
Асинхрон машина турли шароитларда (режимларда) ишлай олади. Бундай машиналар асинхрон двигатель сифатида, асинхрон генератор ва электромагнит тормоз сифатида ишлай олади. Машинанинг кандай шароитда ишлаши n₁ ва п₂ тезликлар кийматларига, уларнинг бир-бирига нисбатан катта ёки кичик булишига ва роторнинг айланиш йуналишига боглик,.
а)Асинхрон машинанинг асинхрон двигатель сифатида ишлаши.Бушароитда n₁ > п₂ булади. Машинанинг роторига таъсир этадиган момент айлантирувчи момент булади. Машина электр энергиясини механик энергияга айлантириб беради. Двигателни юргизишнинг бошлангич пайтида (t=0) n₂=0 булади. Бунда сирпаниш s=1. Двигатель нагрузкасиз (салт) ишлаганда булади. Бунда сирпаниш s= 0. Демак, асинхрон машина, сирпаниш киймати 0 дан 1 гача узгарганда двигатель сифатида ишлайди.
б) Асинхрон машина генератор сифатида ишлаганда асинхрон машинанинг ротори бошка бирламчи двигатель ёрдамида айланма магнит майдони йуналишида п₂ > n₁ тезлик билан айлантирилади, машинанинг сирпаниши манфий. Бундай машина якорида ток I актив кисмининг йуналиши узгаради, реактив кисмининг йуналиши узгаришсиз кoлади. Бу шароитда роторга таъсир этувчи электромагнит момент тормозловчи момент булади. Асинхрон машина генератор сифатида ишлайди ва бирламчи двигателнинг механик энергиясини электр энергияга айлантириб беради. Асинхрон машинанинг сирпаниши 0 дан гача узгарганда у генератор сифатида ишлайди. Асинхрон машина генератор сифатида ишлаганда у тармокдан магнитловчи ток, яъни реактив кувват олиб ишлайди. Бу кувват унда айланма магнит майдони хосил килиш учун сарфланади. Машина истеъмолчига актив энергия бериб ишлайди. Асинхрон генератор реактив энергия манбаи булган синхрон генераторлар ёки компенсаторлар билан бирга ишлаши лозим. Асинхрон генератор амалда кам ишлатилади.
в) Асинхрон машинанинг электромагнит тормоз сифатида ишлаши. Машина ва механизмларни тез тухтатиш учун турли хил тормоз курилмалари ишлатилади. Асинхрон машинани механик, электродинамик усулда ва ишлаб турган двигателни тармокда тескари улаб тормозлаш мумкин. Асинхрон машина ишлаганда унинг магнит майдони ва ротори бир томонга айланади. Ишлаб турган двигателни тормозлаш учун статор чулгамларини тармокха улайдиган учта симнинг иккитасини урни амаштирилади. Бунда айланма магнит майдонининг йуналиши узгаради ва у тескари томонга айлана бошлайди. Ротор эса узининг инерцияси таъсирида илгаригидек айланади ва у олдин тормозланади, кейин яна айланма майдон йуналишида тескари томонга айлана бошлайди. Тескари томонга айланишидан олдин (тормозланган пайтда) машина тармокдан узиб куйилади. Машина электромагнит тормоз шароитида ишлаганда ротор занжирида кувват Куп исроф булади. Тормозланиш пайтида статор чулгамиларида киска вакт давомида токнинг Купайиб кетиши бу усулнинг камчилиги хисобланади. Демак, асинхрон машина электромагнит тормоз сифатида ишлаганда унинг сирпаниши 1 дан + гача узгарар экан. 15- расмда асинхрон машина турли шароитларда ишлаганда унинг сирпанишининг узгариш чегаралари курсатилган.


3. Тармок кучланиши механик характеристикага таъсири
Асинхрон двигателнинг айлантирувчи, яъни электромагнит моменти (юргизиш, максимал моменти) формулаларидан маълумки, бу моментлар тармок. кучланишининг квадратига тугри пропорционалдир (М U₁²). Лекин критик сирпаниш (s_K) киймати тармок. кучланиши кийматига боишк. булмайди. Тармок. кучланиши кийматининг хар кандай узгариши двигателнинг бошлангич ва максимал моментларини ва айланиш тезлигини узгартиради. 24- расмда тармок. кучланиши номинал кийматдан бир оз ортганда ва бир оз камайганда механик характеристиканинг узгариши курсатилган. Характеристиканинг момент укида нагрузка моменти (М_н) ни белгилаб оламиз ва бу нуктадан абсцисса укига (OS) параллел чизик. утказамиз. Бу чизикнинг характеристикалар билан кесишган нукталари двигатель нагрузкаси узгармас булганда ва тармок. кучланиши узгарганда двигатель сирпанишини аниклайди. Кучланиш камайиши билан мотор сирпаниши ортади, айланиш тезлиги эса камаади.
Тармок. кучланишининг озгина камайиши двигателнинг нагрузка билан ишлаш хусусиятини анча камайтиради. 24- расмда, мисол тарик.асида, асинхрон двигателнинг механик характеристикаси кучланиши U_{ = U_H булганда (1- эгри чизик} ва кучланиши U_{ =0,7 • U_H булганда (2- эгри чизик.) келтирилган. Кучланиш 0,7 U_H булганда двигателнинг электромагнит моменти деярли 2 мартага камаяди.


24-расм


25-расм
Формулада двигателнинг максимал моменти ротор чулгамининг актив каршилигига боглик. эмас, лекин критик сирпаниш киймати роторнинг актив каршилигига боглик.. Демак, асинхрон двигатель ротор чулгами занжирининг актив каршилигини ошириб, критик сирпаниш кийматини ошириш мумкин. Бунда айлантирувчи моментнинг максимал киймати узгармай колаверади, факат у критик сирпаниш каттарок булган томонга сурилади, холос (25-расм). Максимал момент критик сирпаниш катта булган томонга сурилганда двигателнинг юргизиш моменти хам катталашади. Ротор чулгамининг актив каршилигини ошириб юргизиш моментини максимал моментга тенглаштириш мумкин (25-расм, 4- характеристика). Лекин R₂¹ каршилик R₂₄¹ дан катта булганда двигателнинг юргизиш моменти яна максимал моментдан кичик булади (5- характеристика). Баъзи механизмларда юргизиш моментининг катта булиши талаб килинади. Бундай механизмларда фаза-роторли асинхрон двигателлар ишлатилади. Фаза-роторли двигателларда, ротор чулгамига кетма-кет уланган махсус юргизиш реостати воситасида, ротор чулгами занжирининг актив карши лигини узгартириб хар хил бир неча механик характеристикаларни олиш мумкин.


26-расм
киска туташтирилган роторли двигателларда ротор стерженларининг каршилигини узгартириш мумкин эмас. Шунинг учун киска туташтирилган роторли двигателлар фак.ат битта механик характеристикага эга булади. Бу механизмга мос двигатель танлашни кийинлаштиради. Шунинг учун кувватлари бир хил, лекин механик характеристикалари турлича булган киска туташтирилган роторли двигателлар ишлаб чик,арилади. 26-расмда кувватлари тенг, лекин механик характеристикалари турлича булган 4 та двигателнинг механик характеристикалари курсатилган. Бу характеристикаларнинг шакли бир-бирига ухшамайди.
Бу ерда хам кайси двигателда ротор чулгамининг актив каршилиги каттарок булса, шу двигателнинг юргизиш моменти хам каттарок. булади. Масалан, критик сирпаниши s_K к 1 булган туртинчи двигателнинг юргизиш моменти максимал моментга тенг (М_ю = М_макс). Шу расмда механизмнинг механик характеристикаси гам (М_ст = f(n)) курсатилган. Бу механизмни 1 ва 2- характеристикали двигателлар юргиза олмайди; 3 ва 4-характеристикали двигателлар эркин юргизиб юбора олади. Лекин ротор чулгамининг каршилиги катта булган двигателларнинг фойдали иш коэффициента нисбатан кичик булади, бу эса уларнинг камчилиги хисобланади.
Двигателларнинг механик характеристикалари турли адабиётларда хар хил куринишда чизилади. Масалан, М = f(s); M = f(n) ёки п = f(M). Механик характеристика п = f(M) билан ифодаланса, момент киймати абсцисса укига, п ёки s киймати ордината укига куйилади (27-расмда).


4-МАВЗУ: АСИНХРОН ДВИГАТЕЛНИНГ ИШЛАШ РЕЖИМЛАРИ.