Маъруза 1 Электр юритмага оид умумий маълумотлар, унинг вазифаси ва тузилиши

Маъруза 4
Ўзгарувчан ток электр юритмаларининг электр механик хусусиятлари

Маълумки электр юритмаларининг электр механик хусусиятлари уларнинг механик тавсифлари билан аниқланади. Бу тавсиф электр юритмаларнинг турини танлашда асосий кўрсаткич бўлиб хисобланади.

Рсм1 Асинхрон электр двигателларнинг схемалари, а- фаза роторли, б- қисқа туташган роторли

Асинхрон электр двигателларда электромагнит момент Ф айланувчи магнит оқими ва I_P. ротор токининг ўзаро таъсири билан аниқланади. Ўзгармас ток электр двигателларидан фарқли момент тўлиқ ток билан эмас, балки ротор э.ю.к. билан бир хил фазали унинг актив ташкил этувиси I_P._а, билан аниқланади:

бу ерда с- пропорционаллик коэффициенти;
- ротор токи ва э.ю.к. орасидаги фазалар силжишуви
Шуни айтиш керакки ток ошганида статор чулғамида кучланишнинг пасайиши ортади ва магнит оқими ўзгармас бўлиб қолмайди, балки сезиларли камаяди, катта сирпанишларда бу шунингдек моментнинг пропорционал бўлмаган ортишига таъсир қилади. Бу билан, хусусан ишга туширишда тармоқдан катта ток истеъмол қилуви ва нисбатан катта бўлмаган ишга тушириш моментини хосил қилувчи қ.т. роторли асинхрон электр двигателларнинг ишга тушириш хусусиятларининг яхши эмаслиги тушунтирилади.
Физик жараёнларнинг қисқача тахлили кўрсатадики ўзгармас ток электр двигателларидан фарқли асинхрон электр двигателлар аниқ кўринадиган максимал моментга эга бўлади ва у критик момент (М_К) деб аталади. Юқорида келтирилган электромагнит моментнинг формуласи, асинхрон электр двигателнинг механик тавсифини ифдаловчи М=ƒ(s) моментнинг сирпанишга боғлиқлигини тушунтириб беролмайди
Асинхрон электр двигателларнинг механик тавсифи - М=ƒ(s) моментнинг сирпанишга боғлиқлиги қуйидаги формула билан ифодаланади:

бу ерда: М – электр двигателнинг харакатлантирувчи моменти ;

S – сирпаниш;
М_кр – электр двигателнинг критик моменти ;
S_кр – критик сирпаниш.
Сирпаниш магнит майдонининг айланиш тезлиги билан роторнинг айланиш тезлиги орасидаги нисбий фарқи билан аниқланади:

Критик момент қуйидаги формула билан ифодаланади:

Критик сирпаниш қуйидаги формула билан ифодаланади:

где: U₁ –электр двигател статор чулғамининг фаза кучланиши;

ω₀ –магнит майдонининг айланиш тезлиги ёки синхрон тезлик;
ω –роторнинг айланиш тезлиги;
R₁ –статор чулғами фазасининг актив қаршилиги;
- статор занжирига келтирилган ротор чулғами фазасининг актив қаршилиги;
- қисқа туташувнинг реактив қаршилиги;
- статор чулғами фазасининг индуктив қаршилиги;
- статор занжирига келтирилган ротор чулғами фазасининг индуктив қаршилиги.
Агар электр тармоқнинг кўрсаткичлари (кучланиш, частота), шунингдек унга уланган электр двигателнинг кўрсаткичлари (актив ва индуктив қаршиликлар) номинал қийматга эга бўлса, механик тавсиф табиий дейилади ( 2-расм).

2-расм. Асинхрон электр двигателнинг табиий механик тавсифи

Агар бу кўрсаткичлар номиналдан фарқ қилса механик тавсифлар сунъий дейилади.
Кучланишнинг ва частотанинг миқдорлари ўзгартирилса ёки фаза роторли асинхрон электр двигателнинг ротор занжирига қўшимча қаршиликлар уланса сунъий механик тавсифларни олиш мумкин.
Кучланишнинг миқдори ўзгартирилса критик моментлари ўзгарадиган сунъий механик тавсифлар олинади (3-расм). Кучланишнинг миқдори камайтирилса электр двигателнинг юклатилиш имконияти пасаяди ва у зўриқиб ишлаши мумкин бўлади.

3-расм. Асинхрон электр двигателларнинг кучланишнинг миқдори ўзгартирилгандаги сунъий механик тавсифлари

Частота ўзгартирилганда электр двигателнинг синхрон тезлиги ω₀ ўзгаради. Шу билан бирга Х₁ статор чулғамининг реактив қаршилиги ўзгаради, бунинг натижасида М_к критик моментлари ўзгарадиган сунъий механик тавсифлар олинади (4-расм а). Критик моментларнинг миқдорларини бир хилда сақлаш учун кучланишнинг миқдорини частота ўзгаришига пропорционал равишда ўзгартириш, яъни керак бўлади (4-расм б). Бундай холатда сунъий механик тавсифларнинг қаттиқлиги ўзгармайди.

4-расм. Асинхрон электр двигателларнинг частотанинг миқдори ўзгартирилгандаги сунъий механик тавсифлари

Фаза роторли асинхрон электр двигателларнинг ротор чулғами занжирига қўшимча қаршиликлар уланса S_к критик сирпаниш ўзгаради ва сунъий механик тавсифларининг қиялиги ортиб боради, М_к критик моментларнинг миқдорлари бир хилда қолади. Сунъий механик тавсифларининг қаттиқлиги камаяди (5-расм).

5-расм. Фаза роторли асинхрон электр двигателларнинг ротор чулғами занжирига қўшимча қаршиликлар улангандаги сунъий механик тавсифлари

Синхрон электр двигателларнинг тавсифлари ва хусусиятлари

Уч фаза токли синхрон электр двигателлар асинхрон электр двигателлардан фарқли ўзгармас ток билан қўзғатиладиган ўзгарувчан ток электр машиналари хисобланади (расм 5).
Одатда қўзғатиш ротор томондан амалга оширилади. Ўзгармас ток билан қўзғатилиши электр двигателга ўзига хос хусусиятларга эга бўлиш имкониятини беради. Электр двигателнинг ротори қатъий равишда айланувчи магнит майдони билан синхрон айланади ва унинг айланиш тезлиги электр тармоқ частотаси ва статорнинг жуфт қутблари сони билан аниқланади:
ёки
бу ерда: р- статорнинг жуфт қутблари сони; ƒ-ўзгарувчан ток частотаси
Шу сабабли синхрон электр двигателларнинг механик тавсифлари абсцисса ўқига параллел тўғри чизиқ бўлиб хисобланади (расм 7 а).

Расм5. Синхрон электр двигател схемаси

Электр двигателга қўйилган юклама ўзгарганда расм 6 да кўрсатилганидек ротор ва статорнинг айланма магнит майдонларининг ўзаро жойлашиши ўзгаради ( -ротор ва статорнинг айланма магнит майдонлари ўқларининг орасидаги бурчак ). Синхрон электр двигател салт юриш холатида харакатланганда статорнинг айланма магнит майдони ўқи фазода ротор ўқи йўналиши билан бир бирига тўғри келади (расм 6 а). Агар электр двигател ўқида юклама пайдо бўлса синхрон айланаётган ротор статорнинг айланма магнит майдонидан орқада қолади ва бурчак хосил бўлади (расм 6 б).

Расм 6. Синхрон электр двигател ротори ва айланма магнит майдонлари қутбларининг ўзаро жойлашиши, а-салт юришда, б-юклама бўлганда.

Синхрон электр двигателнинг айлантирувчи электр магнит моменти қуйидаги ифода билан аниқланади:

бу ерда : - статор фазалари сони; - статордаги кучланиш; - статор чулғамида ротор майдони хосил қилган эюк; - статор чулғамининг индуктив қаршилиги; ω₁-роторнинг айланиш тезлиги.
Тармоқ кучланишининг ўзгармас миқдорида синхрон электр двигателнинг айлантирувчи моменти бурчаги билан белгиланади ва бу боғланиш (расм 7 б) синхрон электр двигателнинг бурчак тавсифи дейилади .
Агар ёки эл. град. бўлса унда синхрон электр двигателнинг айлантирувчи моменти максимал қийматга эга бўлади ва у қуйидагича ифодаланади:


7-расм. Синхрон электр двигателнинг механик (а) ва бурчак (б) тавсифлари
.

Синхрон электр двигателнинг барқарор ишлашини таъминлаш учун, у θ = 20-30⁰ да номинал момент хосил қилиши керак бўлади. Шунда синхрон электр двигателнинг зўриқиш имконияти қуйидагича бўлади: