Исследование тягового электрдвигателя электровоза «Узбекистон-йўловчи»

2.2.3 Tortuv elektr motorini hisoblash.

2.2.3.1. Asinxron motor almashtirish sxemasi parametrlarini xisoblash.

Ma’lumki, motor qaytaruv qisqa vaqt rejimida ishlaganida uni nominal quvvatini tanlanishining 4 ta usuli bor: Ekvivalent tokka ko’ra, ekvivalent momentga ko’ra; ekvivalent quvvatga ko’ra; Ekvivalent quvvat isrofiga ko’ra [5] da quvvatni tanlash ekvivalent o’rta kvadratik xizmatga ko’ra amalga oshrilgan shu yildan borib, asinxron matorning T- simon almashtirish sxemasi parametrlarini hisoblaymiz.

Tortuv rejimida statik o’zgartirgichdan motorga beriladigan faza kuchlanishining maksimal qiymati quyidagicha topiladi.

(2.1).

Bu yerda U_ks – kontakt tarmog’i – 24 kuchlanish, V;

_U_L – filtr reaktorida kuchlanish tushuvi;

_U_AIN – statik o’zgartirgichda kuchlanish tushuvi, V.

_U_L va_U_L qiymatlari 5÷15 V oralig’ida olinadi va hisoblar so’ngida statik o’zgartirgich parametrlari tanlangach aniqlanadi.

Nominal rejimda stator toki:

(2.2).

Bu yerda P_n – ekvivalent o’rta kvadratik quvvat, Vt;

cos - quvvat koefitsenti.

 - F.I.K

Asinxron tortuv motorlari f.i.k. i 1-jadvalga ko‘ra tanlanadi, quvvat koeffitsienti quyidagicha aniqlanadi.

R_nom = 1 – 100 kVt uchun 2r = 4 va 2r = 6, cos  = 

R_nom = 1 – 100 kVt uchun 2r = 2 va 2r = 8, cos =  + 0,6*(2 – r)/

R_nom = 100 – 1000 kVt uchun 2r = 2  8, cos =  - 0,03

Tanlangan f.i.k. motorning nominal rejimlari quvvat isrofi va issiqlik holatini aniqlaydi. Quvvat sarfining umumiy qiymati:

R = R₁ – R_N – R_DOB = R_E1 + R_E2 + R_MEX + R_MAG (2.3)

bu erda: R_E1– stator cho‘lg‘amidagi elektr isrof;

R_E2 – Rotor cho‘lg‘amidagi elektr isrof;

R_MEX – Mexanik isroflar;

R_MAG – Magnit isroflar;

R_DOB = Qo‘shimcha isroflar;

R₁ = Rn /  – Keltirilgan quvvat;

R = R₁ – R_N – R_DOB = R_E1 + R_E2 + R_MEX + R_MAG = 53,6 kVt

Qabul qilamiz ΔP_MEX = 5% dan ΣΔP = 2,7 kVt

Qabul qilamiz ΔP_MAG = 15% dan ΣΔP = 8,1 kVt

Malumki, motorda quvvvat isrofi taqsimoti uning ish rejimiga bog‘liq. Masalan, kichik tezlik va katta tokda ishga tushirishda elektr isroflar 90% ni tashkil etadi. Eng katta tezlik, kichik tok bo‘lganda elektr va magnit isroflar 40% ni tashkil etadi. Shuning uchun asinxron motor almashtirish sxemasi parametrlarini avval nominal rejim uchun aniqlab, keyin chegaraviy rejimlar uchun aniqlik kiritiladi.

GOST 1828 ga ko‘ra qo‘shimcha (elektr va magnit) isroflar ∆R_qo‘sh quvvat R₁ ning 0,5% ni tashkil etadi. Quvvat qiymati nominaldan farq qilganda isrof tokning kvadratiga qo‘ra, chastota o‘zgarganda esa shu chastotaning nominal qiymatiga nisbati bilan aniqlanadi.

Mexanik isroflar ∆R_mex umumiy isroflarning 5-10% ni tashkil etadi. Kichik qiymat mustaqil shamollatishli tizimga, katta qiymat o‘z-o‘zini shamollatuvchi tizimga xos.

Magnit isroflar ∆R_mag – nominal rejim uchun umumiy isrofning 15-20 % ni tashkil etadi. Bu isrofning qiymati chastotaga, po‘latning magnit xususiyatlariga bog‘liq.

Umumiy elektr isrof ∆R_e1 + ∆R_e2 umumiy isrofning 70-80 % ni tashkil etadi. Stator va rotordagi elektr isroflar nisbati ixtiyoriy olinadi, yaqin 1:2 yoki 2:1 chegaradan oshmasligi kerak.

Stator tokining va elektr isroflarning nominal qiymatini bilgan holda stator cho‘lg‘ami qarashligini aniqlash mumkin:

(2.4)

Om

Xuddi shu tartibda, rotordagi magnit isroflarni bilgan holda, magnit zanjiri qarshiligi R_m va rotorning keltirilgan aktiv qarshiligi R₂^’ ni aniqlash mumkin.

(2.5)

Om

Statordan rotorga uzatiladigan elektr magnit quvvat quyidagicha aniqlanadi:

R_EM = R₁ – R_E1 –R_MAG (2.6)

R_EM = 1079 – 21,4 – 8,1 = 1049,5 kVt

Elektromagnit quvvat R_em – bir qismi rotorda elektr isrofiga sarf bo‘ladi, qolgan qismi esa motor validagi quvvatga aylanadi. Foydali quvvat R_n xosil qilingan quvvat R_mex dan mexanik va qo‘shimcha isrof yig‘indisi yig‘indisi qiymatiga kam.

R_MEX = R_EM – R_E2 = R_N + R_MEX + R_DOB (2.7)

Bu munosabatlarni bilgan holda asinxron motorning nominal sirpanishini aniqlash mumkin:

(2.8)

Quvvat o‘zgarmas bo‘lgan avtomatik pozitsiyaga chiqish tezligi, g‘ildirak diametri, reduktorning uzatishlari sonini bilgan holda, nominal rejimda rotor aylanish tezligini aniqlaymiz:

(2.9)

bu yerda:-reduktorning uzatishlar soni

V_n -avtomatik xarakteristikaga chiqish tezligi, km/soat

D_k -g‘ildirak diametri, m

Xuddi shu usulda rotorning tezligi poezd harakatining maksimal tezligi uchun aniqlanadi:

Asinxron motorning salt rejimdagi sinxron aylanish tezligi, yoki magnit oqim aylanish tezligi:

(2.10)

Magnit maydonning aylanish chastotasini bilgan holda juft qutblar soni orqali manba (o‘zgartirgich) kuchlanish chastotasini aniqlash mumkin. Juft qutblar soni shunday bo‘lishi kerakki, poezdning maksimal tezligida o‘zgartirgichning maksimal chastotasi 120÷180 Gs oraliqda bo‘lishi kerak.

(2.11)

Gs

Nominal rejimda motor validagi moment:

(2.12)

Asinxron motor parametrlarini keyingi hisoblari uchun qisqa tutashish va salt ishlash rejimlari toklarini aniqlash zarur.

Qisqa tutashish toki I_qt =(5÷7) I_N

Salt ishlash toki I_o =(0.25÷0.5) I_N

Salt ishlash rejimida po‘latdan va mexanik isroflar mavjud bo‘lib, yuklanish mobaynida deyarli o‘zgarishsiz qoladi. Ular salt ishlash isroflari deyiladi.

R_XX = R_MEX + R_MAG (2.13)

R_XX =2,7+8,1=10,8 kVt

Qisqa tutashish rejimida elektr isroflar ∆R_el1 va ∆R_el2 lar va qo‘shimcha isroflar ∆R_q lar yig‘indisi qisqa tutashish isroflari deyiladi.

R_KZ = R_E1 + R_E2 + R_DOB (2.14)

R_KZ =25,3+17,5+5,4=48,2kVt

Salt ishlash tokining aktiv tashkil etuvchisi:

(2.15)

A

Salt ishlash tokining reaktiv tashkil etuvchisi I_µ quyidagicha aniqlanadi:

(2.16)

A

Salt ishlash rejimida quvvat koeffitsienti:

cosφ₀ = (2.17)

cosφ₀ =

U holda rotorning keltirilgan toki:

(2.18)

A

Asinxron motorning magnit parametrlari manbai nominal kuchlanish qiymatida stator EYUK siga ko‘ra topiladi.

(2.19)

V

bu yerda: K_E -stator cho‘lg‘ami tarqalish koeffitsienti;

r -juft qutblar soni.

Stator cho‘lg‘ami tarqalish koeffitsienti K_E ning qiymatini salt va qisqa tutashish rejimlari toklaridan topish mumkin:

(2.20)

Motorning asosiy magnit maydoni induktiv qarshilikka ega cho‘lg‘amning magnitlovchi toki tomonidan hosil qilinadi va magnitlovchi tarmoq induktiv qarshiligiga teng:

(2.21)

Om

bu erdan magnitlovchi shahobcha induktivligi kelib chiqadi:

(2.22)

Gs

Asinxron motorda stator va rotor orqali tutashuvchi asosiy magnit oqimdan tashqari yana 2 ta rotor va stator tarqalish oqimlari mavjud. Ularning har biri faqat o‘z cho‘lg‘amlari bilan ilashadi va bir necha tashkil etuvchilardan iborat: paz tarqalishi, cho‘lg‘am old (peshona) qismi tarqalishi, differensial tarqalishi, rotor pazi og‘ishidagi tarqalishi. Magnit maydon tarqalishlaridan tarqalish induktivligini, yani rotor va stator induktiv qarshiliklarini keltirib chiqaradi.

Stator tarqalishi induktiv qarshilik qiymati quyidagicha aniqlanadi:

(2.23)

Om

X₁ ni aniqlagach , S₁ - koeffitsient qiymatini aniqlashtiramiz va avval tanlaganimiz bilan solishtiramiz:

(2.24)

Rotor maydoni tarqalishi induktiv qarshiligini X₂ ^‘ taxminiy hisoblar uchun X₁ ga teng deb olish mumkin. X₂ ^‘ ning aniq qiymatini qisqa tutashish rejimi induktiv qarshiligi X_qt va kritik sirpanish S_K orqali topish mumkin:

(2.25)

Om

(2.26)

Sirpanishning kritik qiymatini Klass formulasidan aniqlash mumkin:

(2.27)

bu yerda : K_m=M_max/M_H - nominal tezlikda asinxron motorning yuklanish qobiliyati.

-o‘lchamsiz koeffitsient bo‘lib,[3] ga ko‘ra qiymati 0.6÷2.5 oraliqda joylashadi.

Rotor maydon tarqalishi induktiv qarshiligi X₂ ^‘ ni aniqlagach, rotor tarqalish induktivligini aniqlash mumkin:

(2.28)

Gn

Seriyali asinxron mashinalarda X₂ ^‘/X₁ =1.0 ÷1.5 kabi bo‘ladi, shuning uchun ular - X_qt qarshilik X₁ ga nisbatan 2 ÷2.5 barobar ko‘p.

Asinxron tortuv elektr motorlari ularning bu munosabatlari har doim ham o‘rinli emas, chunki ularning parametrlarini tanlashda asosiy omil – chegaraviy ish rejimlarini inobatga olish. Asinxron tortuv motorlari cheklangan imkoniyatlari, xususan, kichik ishga tushirish momenti kritik sirpanish qiymatining kichikligi bilan bog‘liq. Eng kichik ishga tushirish chastotasi quyidagiga teng:

(2.29)

Nazariy jixatdan eng katta ishga tushirish chastotasi R₁*(L_M+L₂') / R₂¹ * (L_M+L₁) munosabatgabog‘liq. R₁ qarshilikka qo‘shimcha ravishda ulash simlari qarshiliklari va o‘zgartirgich ichki qarshiligini ham kiritish kerak. R₁ * (L_M+L₂¹) / R₂¹*(L_M+L₁) = 1 bo‘lgan holatda ishga tushirish chastotasi

(2.30)

ga teng bo‘ladi.

bu yerda L_R= L_M+L₂' -rotor cho‘lg‘ami to‘la induktivligi.

σ - Asinxron motor cho‘lg‘amlari maydon tarqalishi koeffitsienti bo‘lib, TED larining nominal rejimida uning qiymati 0,06<σ<0,1 maksimal tezlikda esa uning qiymati 1.5 ÷2 barobar oshadi.

(2.31)

Aynan f _max chastotada cosφ eng katta, yani nominal qiymatiga erishiladi. Agar bu rejimda stator aktiv qarshiligi R₁ =0 qabul qilingan bo‘lsa, u holda rotor tokining maksimal chastotasi f _max da asinxron motor cosφ ning maksimal qiymati bilan ishlaydi.

(cosφ)_MAX = (2.32)

(cosφ)_MAX =

Hosil bo‘lgan cosφ qiymatini dastavval tanlangan qiymat bilan solishtiramiz.

Asinxron motorning mexanik xarakteristikasi turg‘un va noturg‘un qismlarga ega bo‘lgani uchun ishchi nuqta turg‘un tomonda olinadi. Bu qismlar orasidagi chegara rotor tokining kritik chastotasi ω_2kr ni ifodalaydi va u quyidagicha topiladi:

ω_2KP = (2.33)

bu yerda: ω₃ –stator toki burchak chastotasi;

L_s⁼L_M+L₁-stator cho‘lg‘ami to‘la induktivligi.

ω₃ chastota qancha katta bo‘lsa, ω_2kr ham katta bo‘ladi. Amalda ω₃ > Ϭ ω_3nom bo‘lsa, σ*ω_S *L_s» R₁ deb hisoblash mumkin, u holda

(2.34)

ω_2kr qiymati amalda asinxron motor magnit o‘zagi to‘yinishiga bog‘liq bo‘lmaganligi uchun, motorning chegaraviy ish rejimlarini hisoblashda bu qiymatdan ortib ketmaslik maqsadga muvofiq. Aks holda sirpanishning oshishda davom etishi rotor tokini oshib, motor momentini kamayishiga olib keladi.