"БІР ФАЗАЛЫ АСИНХРОНДЫ ЭЛЕКТР ҚОЗҒАЛТҚЫШТАР" (КОЛЛЕДЖ)

Тақырыбы:      Бір фазалы асинхронды электр қозғалтқыштар

Бір фазалы асинхронды электр қозғалтқыштар - автоматика құрылғылары мен тұрмыстық жағдайда пайдаланылатын аспаптарда кеңінен қолданылатын, аз қуатты кәдімгі электр қозғалтқыштар. Құрылысы жағынан олар роторы қысқа тұйықталған асинхронды үш фазазы электр қозғалтқыштарынан өзгешелігі жоқ. Тек кана бір фазалы қозғалтқыштың статорының жүрекшесінде онын 2/3 бөлігін ғана алып жатқан бір фазалы орам бар. Еске сала кету керек, ротордың мыс немесе алюминийден жасалған стерженьдері екі жағынан бірдей сақиналармен тұйықталған болса, онда мұндай роторды қысқа тұйықталған ротор деп атайды.

                            

Ол бір фазалы орамды электр торабына қосканда орамнан өтетін айнымалы ток пульсті магннт ағынын тудырады. Ол ағын кеңістікте қозғалыссыз, бірақ

 + Ф_mах мәнінен - Ф_min мәніне дейін өзгеріп отырады. Осы пульсті магнит ағынын (Ф_mах мәнін) екі жаққа бірдей жиілікпен айналып тұрған Ф_ТУРА және Ф_КЕРІ   екі магнит ағынына бөлейік (айн/мин):

n_ТУРА  =  n_КЕРІ    = ƒ₁ ∙ 60 / p =n₁

Ротордың  айналу бағытымен сәйкес келетін Ф_тура ағынын тура ағын деп, Ф_КЕРІ ағынын кері ағын деп есептейміз. Ротордың айналу жылдамдығы n₂ магнит ағынының n₁  айналу жылдамдығынан кем, сондықтан да ротордың тайғанауы Ф_ТУРА ағынына қарағанда төмеңдегідей болады:

S_тура=(n₁ –n₂) / n₁ = s

Бұдан біз не байқаймыз? Жоғарыда айтылғандардың бәрінен біз Ф_КЕРІ   магнит ағыны роторға қарсы айналатынын білдік. Ротордың айналу жиілігі бұл ағынға қарағанда кері шама болады, ал ротордың тайғанауы кері ағынға қарағанда

 

Осы Ф_ТУРА  және Ф_КЕРІ  магнит ағындарының әсерінен ротордың орамында Е_2ТУРА , Е_2КЕРІ  электр қозғаушы күштері пайда болады.

                      

 Бұл ЭҚК қысқа тұйықталған роторда І_2ТУРА  және І_2КЕРІ  токтарын тудырады. Ратордағы токтың жиілігі тайғанауға пропорционал, сондықтан да,

ƒ_2ТУРА ═ƒ _{1S КЕРІ}  ;   ƒ_2КЕРІ ═ƒ _{1S КЕРІ}   ═ƒ₁(2 - s _КЕРІ)

Сонымен, ротордың орамында кері магнит ағыны арқылы пайда болатын І_2КЕРІ тогының жиілігі ƒ_2КЕРІ болады. Бұл тура ағынның әсерінен пайда болатын ротордың І_2ТУРА  тогының жиілігінен әлдеқайда артық болады. Мысалы үшін, жиілігі 50 герц,  п₁  = 1500 және п₂ = 1440 айн/мин. болатын электр торабынан жұмыс істейтін бір фазалы асинхронды қозғалтқыш үшін:

І_2ТУРА тогы мен Ф_ТУРА  магнит ағынының өзара әсері салдарынан М_ТУРА электромагниттік момент пайда болады:

М_ТУРА =с_м Ф_ТУРА І_2ТУРА cosφ_2ТУРА

Бұл  жерде с_м  дегеніміз - қозғалтқыштың  құрылымымен (конструкциясымен) анықталатын тұрақты коэффициент.

Дәл осы сияқты, І_2КЕРІ тогы Ф_ТУРА магнит ағынымен өзара әсерлесе отырып, М_ТУРА электромагнит моментіне қарсы бағытталған, яғни, бағыты ротордың айналу бағытына қарсы болатын М_КЕРІ   электромагниттік моментті тудырады:

М_КЕРІ =с_м Ф_КЕРІ І_2КЕРІ  cosφ_2КЕРІ

Бір фазалық асинхронды электр қозғалтқышының роторына әсер ететін нәтижелілік электромагниттік моменттің шамасы:

М = М_ТУРА М_КЕРІ

Ротор қозғалмай тұрғанда тайғанау шамалары s_ТУРА = s_КЕРІ = 1, және де М_ТУРА= М_КЕРІ Сондықтан да бір фазалық асинхронды электр қозғалтқышының бастапқы қосылу моменті М_қос = 0. Яғни, бұл қозғалтқышымыз жұмыс істеу үшін оны қозғап жіберетін бастапқы күш керек. Мұны бастапқы қосу моменті деп атайды және бұл момент роторды белгілі бір бағытта айналдыра алады.

Бастапқы қосу моментін алу үшін статордың орамы айналмалы магнит өрісін тудыра алатын болу керек. Ал статорда оздерің білетіндей, 2/3 бөлігінде ғана орамдар бар. Егерде біз ендігі қалған төртінші бөлікке тағы бір орам жасасақ, онда  сол орам бастапқы қосу орамы болып табылады. Бұл жағдайда орамдардың осьтері бір-бірінен 90⁰- қа алшақ тұрып және І_А мен І_В токтары бір- бірімен фаза бойынша ығыстырылуы керек.

Екі орамның екеуі де бір фазалық торапқа параллель қосылуы себепті, фазаны ығыстыру үшін І_А мен І_В токтарының ортасына, қосымша бастапқы қосу орамының тізбегіне фаза ығыстырғыш элемент қояды. Ол активті кедергі (резистор) де, индуктивтік те (дроссель) немесе сыйымдылық та (конденсатор) болуы мүмкін.

                    

Бір фазалы асинхронды электр қозғалтқыштарының бастапқы қосылу жағдайының ен жақсы сипаттамалары фаза ығыстырғыш элемент ретінде конденсаторды пайдаланғанда болады.

Мысалы үшін, 40 ватт қуаты бар, жиілігі 50 герцтік, кернеуі 220 вольттық торапқа қосылатын бір фазалық асинхронды электр қозғалтқышын жұмысқа қосу үшін пайдалануға болатын бастапқы қосу конденсаторының сыйымдылығы 20 мкф, жұмыс кернеуі 400 вольт болуы керек.

Бастапқы қосу орамы мұндай жағдайларда тек қана сол бастапқы қосу кезінде ғана керек, қозғалтқыш өзінің номиналды айналу жиілігіне жеткен кездс ол ажыратылып тасталынады.

Үш фазалы асинхронды қозғалтқышты бір фазалық торапқа қосу тәсілі

Аз қуатты үш фазалы асинхронды электр қозғалтқыштарын бір фазалық торапқа қосуға болады. Мұндай жағдайда резисторды да, конденсаторды да пайлалануға болады.

Олардың электр торабына қосылу схемасы төмендегі 1.57-суреттегідей болуы мүмкін. Қозғалтқыштың А және В орамдары фаза және ноль клеммаларына қосылады, ал үшінші С орамы әлде фазаға, алде нольдік өткізгішке жоғарыда айтқан фаза ығыстырғыш элемент (біздің жағдайда конденсатор дейік) арқылы қосылады.

1.57-сурет

Автоматиканың құрылғыларында универсалды асинхронды электр қозғалтқыштары қолданылады, олар үш фазалық жүйеде де, бір фазалық жүйеде де жұмыс істей береді. Оларда бастапқы қосу конденсаторымен бірге тұрақты жұмыс конденсаторы да бар. Оның схемасын 1.57, б) - суреттен көруге болады. Электр қозғалтқыш номиналды айналу жиілігіне жеткен уақытта бастапкы қосу конденсаторы С_бқ ажыратылады да, қозғалтқыштың ары қарайғы жұмысы тұрақты жұмыс конденсаторы С_ж арқылы жүзеге асады.

       

Үш фазалы асинхронды қозғалтқыш бір фазалы тораптан жұмыс конденсаторынсыз істеген уақытта оның номиналды қуаты 40 - 50%-ға ғана пайлаланылады. Ал егер ол жұмыс конденсаторымен істейтін болса — оның номиналды қуаты 75 — 80 % - ға жетеді.

С_ж ≈ 2800 І_1ном / U₁ . Бұл жерде І_1ном - үш фазалы қозғалтқыштың статорының номиналды тогы; U₁- бір фазалық тораптың кернеуі. Дегенмен де С_ж мәні экспериментті түрде анықталады.

                         Асинхронды қозғалтқыштың моменті

Асинхронды козғалтқыштың айналдырушы моменті   статордың айналмалы магнит өрісінің   ротор   орамасының   өткізгіштеріндегі токтармен өзара әрекеттесуінен пайда болады. Сондықтан айналдырушы момент   статордың магниттік ағынына Ф_т  және  ротор орамасының тоғына I₂ тәуелді болады. Бірақ энергияны түрлендіру процесінде (айналдырушы момент туғызуда) машинаның желіден тұтынатын активтік куаты ғана қатынасады. Сол себепті айналдырушы момент ротор орамасының тогына I₂ емес, тек оның активтік құраушысына яғни I₂ cos ψ₂, тәуелді, мұндағы ф₂ — ротор орамасының ЭҚК-і мен тогы арасындағы фазалық бұрыш.

Сонымен асинхронды  козғалткыштың   айналдырушы   моменті

мына формуламен анықталады: М = сФ_т I₂ cos ψ ₂  мұндағы с — машинаның құрылыстық тұрақтысы, ол оның полюстер, фазалар санымен және статор орамасының орам санымен, ротор орамасының орындалу қүрылысымен аныќталады.

Берілген   кернеу тұрақты болған жағдайда магниттік ағын да,

қозғалтқыш жүктемесінің кез келген өзгеруі кезінде тұрақты болып қалады. Демек, айналдырушы момент өрнегінде Ф_п және с тұрақты, ал айналдырушы момент ротор орамасы тогының тек активтік құраушысына пропорционал, яғни М~І₂ cos ψ ₂ болады. Қозғалткыш білігінде жүктеменін немесе тежеу моментінің өзгеруі ротордың айналу жиілігін және жылжымасын өзгертеді, ол ротор тогын /₂ және оның активтік құраушысын I₂ соs ψ 2 өзгертуге алып келеді. Ротор орамасындағы токты ЭҚК-нің толық кедергіге катынасымен анықтауға болады,— яғни /₂ = E₂/Z₂ = E2/ VR2+X2 және соs ψ ₂ = R₂ І Z₂ , мұндағы Z₂. R₂ және Х₂— ротор орамасы - фазасының толық активтік және реактивтік кедергісі.

Жылжымамен бірге ротор тогының жиілігі өзгереді. Ротор орнында тұрған кезде (п₂ = 0 және S=1) айналмалы өріс статор мен ротор орамаларының еткізгіштерін бір жиілікпен кесіп өтеді де, ротордағы токтың жиілігі желі тогының жиілігіне тең (f₂ = f₁ ) болады. Жылжыма азайғанда магнит өрісі ротор орамасын аз жиілікпен қияды, ротордағы ток жиілігі кемиді. Ротор өріспен бірдей айналғанда (п₂ = п₁ \ және S=0), ротор орамасының өткізгіштері магнит өрісімен қиылыспайды, бұл жағдайда ротордағы ток жиілігі нольге тең болады (/₂ = 0).

Сонымен ротор тогының жиілігі жылжымаға пропорционал өзгереді,

яғни f2 = S f1 .

Ротор орамасының активтік кедергісі жиілікке тәуелсіз дерлік, ал ЭҚК пен реактивтік кедергі жиілікке пропорционал, яғни олар жылжымаға байланысты өзгеріп отырады: E2=SE және X₂ = SХ, мұндағы Е және X — орнында тұрған ротор орамасы фазасының ЭҚК-і және индуктивтік кедергісі.

Сонымен, I2 = SЕ/VR₂² + (SХ)²;   соs ψ ₂ = R₂/VR₂² +(SХ)²  және

айналдырушы   момент М ~ І₂ соsψ₂ = SЕR₂/ [R₂² + (SХ)²].    Сондық-

тан, жылжыма кішігірім   (шамамен 20%-ке дейін)   болған  кезде,

R₂-ге қарағанда SХ кіші болады, жылжыманың артуы айналдырушы моментті өсіруге    алып   келеді,  ейткені   бұл жағдайда ротордағы токтың активтік құраушысы   (I₂соsψ₂)   өседі. Жылжыма үлкен болған кезде (SХ>R₂) онын өсуі, ротор орамасының реактивтік кедергісінің айтарлықтай өсуіне байланысты, айналдырушы моменттің азаюына алып келеді.

Айналдырушы моменттің жылжымаға тәуелділігі 1-суретте көрсе-тілген.

                                                               1-ші сурет

Жылжыма Sm белгілі бір мәнге жеткен кезде шамамен 20% козғалтқыш барынша көп момент тудырады. Ол қозғалтқыштың шамадан артық жүктемелік қабілетін көрсетеді, ол әдетте нақтылы (номинал) моменттен

2-3 есе артық болады. Қозғалтқыштың орнықты жұмысы тек момент пен жылжыма арасындағы тәуелділікті көрсететін қисықтың жоғары көтерілу тармағында ғана яғни жылжыманың 0 ден Sm-ге дейін өзгеруі кезінде мүмкін, тәуелділіктің төмен түсіп бара жатқан тармағында,  яғни жылжымалы S>Sm болған кезде, қозғалткыштың жұмыс істеуі мүм-кін емес, өйткені мұнда моменттердің орнықты тепетендігі сак-талмайды. А және Б нүктелерінде айналдырушы момент тежеуші моментке тең болды дeйік (М = М_Т ), онда моменттердің тепе-теңдіктері кездейсоқ өзгерсе, бірінші жағдайда ол қайта орнына келеді, ал екінші жағдайда орнына келмейді. Қозғалтқыштың айналдырушы моменті бір себептермен   азайды делік (мысалы, желі кернеуінің төмендеуі себебінен), онда жылжыма өсе бастайды. Егер моменттер тепе-теңдігі А нүктесінде болса, онда жылжыма өсуі қозғалтқыштың айналдырушы моментін өсіреді, ол қайтадан тежеу моментіне теңеледі. Егер моменттер тепе-теңдігі Б нүктесінде болса, жылжыма өсуі айналдырушы моментті азайтуға алып келеді. Ол әр уақытта тежеу моментінен аз болады, яғни моменттер тепе-теңдігі қайтып орнамайды, ротордың айналу жиілігі үздік-сіз, қозғалтқыш тоқтағанша азаяды.

Егер қозғалтқыш білігіне ең үлкен моменттен (М_МАХ) көп тежеуіш моментін берсе, онда моменттер тепе-теңдігі қайта оралмайды, қозғалтқыш роторы тоқтайды.

Қозғалтқыштың айналдырушы моменті берілген кернеудін квадратына пропорционал өйткені магниттік ағын ротордағы ток сияқты кернеуге пропорционал. Сондықтан желі кернеуінің өзгеруі айналдырушы моментті айтарлықтай өзгертеді.

Асинхронды қозғалтқыштың жұмыстың сипаттамалары

Асинхронды қозғалтқыштың    жұмыстык   сипаттамалары деп жылжыманың, ротордың айналу жиілігінің n₂ тудырылған момент-

тің М, тұтынылған токтың I1, қуаттың Р1, куат коэффициентінің  соsφ  және пайдалы жүмыс коэффициентінің (ПЖК) машина білігіндегі пайдалы куатқа  Р2 тәуелділігін  айтады.   Бұл сипаттамалар қозғалтқыштың дағдылы   жұмыс  істеуі   кезінде түсіріп   алынады,   яғни   реттелмейтін қозғалтқыш  үшін,   желінің  ток  жиілігі   I1    мен   кернеуі    U1   өзгеріссіз болғанда, тек қозғалтқыш   білігіндегі жүктемені   өзгерту   аркылы   аныкталады.

      Қозғалтқыш білігіндегі жүктемені өсіргенде жылжыма артады, дәлірек айтсақ жылжыма үлкен жүктеме кезінде кіші жүктемеге карағанда жылдамырақ өседі. Қозғалтқыштың бос жүрісі кезінде жылжыма өте аз

(n₂  = n1, S=0). Нақтылы (номинал) жүктеме кезінде әдетте, жылжыма

S = 3 ÷ 5%. Ротордың айналу жиілігі n₂ = n₁ (1 — S) = (60f1/р) • (1-5). Қозғалтқыш білігінің жүктемесі өскен сайын жылжыма өседі, ал айналу жиілігі азаяды. Бірақта айналу жиілігінің, жүктеме 0-ден нақтылы (номинал) мөлшерге дейін өскенде, өзгеруі өте мардымсыз болады және ол 5% аспайды. Сондықтан асинхронды қозғалтқыштың жылдамдықтық сипаттамасы горизонталь оське аздап көлбеу болады.

Қозғалткыш тудырған айналдырушы момент М біліктегі тежеу моментімен М_т және механнкалық шығынға кететін моментпен М₀ тепе-теңдікте болады, яғни М = М_г + М_о = Р₂/Ω₂ + М_о, мұндағы Ро— козғалткыштьщ пайдалы қуаты, Ω₂— ротордың бұрыштық жылдамдығы.

Козғалтқыштың бос жүрісі кезінде М = М₀; білік жүктемесі өскен сайын айналдырушы момент те өседі, оның үстіне, ротордың айналу жиілігінің біраз кемуіне орай айналдырушы моменттің өсуі біліктегі  пайдалы қуаттың артуынан жылдамырақ жүреді.

Козғалткыштың желіден тұтынатын тогы І1, оның білігіндегі жүктеменің артуына карай бір қалыасыз өзгереді. Бос жүріс кезінде соs φ аз мөлшерде болады, және ток өте үлкен реактивтік құраушыдан турады. Қозғалткыш білігіндегі жүктеме аз болғанда статор тогының активтік құраушысы реактивтік құраушысынан кіші болады, сондықтан токтың активтік құраушысының /і тогына әсері аз болады да, ол негізінен реактивтік құраушымен аныкталады. Үлкен жүктеме кезінде статор тогының активтік құраушысы реактивтік кұраушысынан артық болады да жүктеменің өзгеруі I1 тогын катты өзгертеді.

Козғалткыш тұтынатын куаттың графигі суретте түзу дерлік сызыкпен көрсетіледі, тек үлкен жүктемеде жоғары карай аздап ауытқиды. Бұл ауытқу статор және ротор орамаларындағы шығындардың жүктеменің артуына байланысты көбеюімен түсіндіріледі.

Козғалткыштың білігіндегі жүктемеге байланысты куат коэффициенті былайша өзгереді. Бос жүріс кезінде соs φ мөлшері аз (шамамен 0,2), өйткені бұл кезде машинадағы қуат шығынымен анықталатын статор тогының активтік құраушысы осы токтың магнит өрісін туғызатын реактивтік кұраушысынан аз болады. Біліктегі жүктемені арттырғанда статор тогының активтік құраушысынын өсуі нәтижесінде соs φ өсіп, ең үлкен 0,8— 0,9 мөлшеріне дейін жетеді. Өте үлкен жүктемеде соs φ аздап азаяды, өйткені жылжыма мен ротордағы ток жиілігінің өсуінің салдарынан ротор орамасының реактивтік кедергісі көбейеді.

ПЖК-інің η қисығы кез-келген машинадағы немесе трансфор-матордағы сияқты болады. Бос жүріс кезінде ПЖК-і  нольге тең. Білік жүктемесі артқан сайын ПЖК-і күрт өседі, одан соң кемиді. ПЖК-і ең жоғарғы мәніне жүктемеге тәуелсіз болатын, болаттағы қуат шығындары мен механикалық шығындар, жүктемеге тәуелді болатын, статор және ротор орамаларының қуат шығындарына теңгерілетін жүктеме кезінде жетеді.

Асинхронды қозғалтқыштарды жүргізіп жіберу

(іске қосу)

Асинхронды қозғалтқышын айнымалы ток желісіне қосқан кезде оның статор және ротор орамаларымен өтетін тоқтардың, мөлшері олардың нақтылы (номинал) мөлшерлерінен бірнеше есе артық болады. Оның себебі ротор орнында тұрған кезде айналмалы магнит өрісі оның орамасын магнит өрісінің айналу жиілігіне тең үлкен жиілікпен кесіп өтеді де, осы орамада үлкен ЭҚК-ті индукциялайды. Бұл ЭҚК ротор тізбегінде үлкен ток туғызады, ал ол статор орамасында да тиісті тоқтың пайда болуына әкеледі.

Ротордың айналу жиілігі өскенде жылжыма азаяды, бұл ротор орамасындағы ЭКК пен токтың азаюына алып келеді. Ол өз кезегінде статор орамасындағы тоқты азайтады.

Үлкен жүргізіп жіберу (іске қосу) тогы қозғалтқыш үшін де, қозғалтқыш энергия алатын ток көзі үшін де зиянды. Жиі іске қосу кезінде үлкен жүргізіп жіберу тогы қозғалткыш орамаларының температурасын күрт көтереді, соның салдарынан оның оқшауламасы мезгілсіз ескіруіне мүмкін. Улкен ток желідегі кернеуді азайтады, ол осы желіге қосылған басқа энергия қабылдағыштарының жұмыстарына әсер етеді. Сондықтан қозғалтқышты оның қуаты желіні қоректендіретін энергия көзінің қуатынан анағұрлым кіші болғанда ғана желіге тікелей қосып жүргізіп жіберуге болады. Егер қозғалтқыш куаты энергия көзінің қуатымен шамалас болса, онда қозғалтқыштың жүргізіп жіберу кезінде тұтынатын тогын төмендету керек.

Фазалық роторлы қозғалтқыштардың өте жақсы жүріп кету (іске қосылу) касиеттері бар. Жүргізіп жіберу тогын азайту үшін ротор орамасын жүргізіп жіберу реостаты деп аталатын активтік кедергіге тұйықтайды (89-сурет). Мүндай кедергіні ротор орамасының тізбегіне қосқанда оның тогы кемиді, соның салдарынан статор орамасындағы және қозғалтқыш желіден тұтынатын токтар азаяды. Бұл кезде ротор тогының активтік құраушысы көбейеді, сол себепті қозғалтқыштың жүргізіп жіберу кездегі айналдырушы моменті өседі.

Жүргізіп жіберу реостаттарының бірнеше түйіспелері болады, сондықтан ротор орамасының тізбегіне енгізілген кедергіні біртіндеп азайтуға болады. Ротордың айналу жылдамдығының артуына қарай, реостат тізбектен біртіндеп шығарылып отырады.

Ротор қалыпты айналу жиілігіне жеткенде реостат толығымен шығарылады, яғни ротор орамасын қысқа тұйықтайды. Ротордын калыпты жиілігінде жылжыма аз және оның орамасындағы индукцияланатын ЭҚК онша көп емес. Сондықтан ешқандай қосымша кедергілер ротор тізбегіне керек емес.

Жүргізіп жіберу реостаттары қысқа уақыт мерзімінде қозғалтқышты орнынан қозғайтын, жылдамдығы қалыпты жағдайға жеткенше (екпіндеткенше) ғана жұмыс жасайды. Егер реостатты ұзак уақытқа қосып қойсақ ол істен шығады.

Энергия кезіне карағанда куаты аз қысқа түйықталған роторлы қозғалтқышты желіге тікелей қосу арқылы жүргізеді. Үлкен қуатты қозғалтқыштың жүргізіп жіберу тогын оған берілген кернеуді төмендету арқылы азайтады. Жүргізіп жіберу кезінде кернеуді төмендету үшін қозғалтқышты желіге төмендеткіш автотрансформатор немесе реактор арқылы қосады. Ротор қалыпты жиіліктен айналған кезде қозғалтқышты желінің толық кернеуіне ауыстырып қосады. Қозғалтқышты бұлай жүргізіп жіберген кезде оның жүргізіп жіберетін моменті күрт темендейді, бұл қаралып отырған тәсілдің үлкен кемшілігі. Жүргізіп жіберу тогын N есе азайту үшін желі кернеуін де N есе азайту керек. Жүргізіп жіберу моменті кернеу квадратына пропорционал, сондықтан ол N⁴ есе азаяды. Сон-дықтан кернеуді темендетіп жүргізгенде қозғалтқыш жүктемесі өте аз немесе тіптен болмауы керек. Қозғалтқыштарды жүргізіп жіберуге статор орамасын жұлдызшадан үшбұрышқа ауыстырып қосу тәсілін жиі қолданады (90-сурет). Қосу (жүргізіп жіберу кезінде) статор орамасын жұлдызшамен моментінде қосады, қозғалтқыш айналуы қалыпты жиілікке жақындағанда оны үшбұрышқа ауыстырып қосады. Қозғалтқышты бұлай жүргізіп жіберу тәсілінде жүргізіп жіберу тогы статар орамасының үшбұрышпен қосылған кездегі тәсілімен салыстырғанда үш есе азаяды. Бұл жүргізіп жіберу тәсілін берілген кернеу желісінен қоректенетін қозғалтқыштың статорлық орамасы үшбұрыштап жалғанатын жағдайларда ғана қолдануға болады.

Екі фазалы және бір фазалы қозғалтқыштар

Егер қозғалтқыштың статорының бір бір фазалы орамасы біреу болса (2.59 сурет), онда машинада айнымалы тоқ, оның роторы қозғалмай тұрғанда, айнымалы магнит өрісін қоздырады. Осы өріс ротор орамасында ЭҚК -ін индукциялап, оның әсерінен онда тоқтар пайда болады. Ротордың тоқтары статордың магнит өрісімен әсерлесіп, электр магнит күшін F тудырады. Бұл кезде роторға әсер ететін, оның оң және сол жақ жартысында қарсы бағытталатын қорытынды момент нөлге тең болады. Осыдан бір фазалы қозғалтқыштың бір орамасы болғанда, бастапқы жіберуші момент нөлге тең болады, яғни мұндай қозғалтқыш өздігінен жүріп кете алмайды.

        

Тораптың бір фазасына жалғанатын қозғалтқыштарда, бастапқы жіберу моментін тудырудың екі түрі болады: екі фазалы және бір фазалы қозғалтқыштар

А. Екі фазалы синхронды қозғалтқыштар. Олардың торапта тікелей жалғанған орамасынан басқа, фазаны ығыстыратын құрылғыға тізбектей жалғанатын екінші орамасы (конденсатормен, индуктивтілікті орауышпен) болады. Олардың ішінде ең тиімдісі конденсатор болып есептеледі (2.59 сурет), және осыған сәйкес қозғалтқыштар конденсаторлы деп аталады. Осыған ұқсас қозғалтқыштың статорының пазаларына (ойықтарына), осьтері кеңістікте ығысатын (бір бірінен π/2 бұрышқа) екі фазалық орамаларды орналастырады. Осындай жолмен айналдырушы магнит өрісін алу шарты орындалады: кеңістікте жылжитын және фаза бойынша ығысатын екі айнымалы магнит ағындары болады.  

Магнит өрісінің шеңберлі  айналымы болғаны тиімді болып саналады.

Егер конденсатордың сыйымдылығы қозғалтқышты жүргізіп жібергенде шеңберлі магнит өрісін туғызатындай болып таңдалатын болса, онда номинал жүктеме болғанда екінші ораманың тоғының өзгеруі конденсатордағы кернеуді өзгерткен болар еді, сондай-ақ екінші ораманың кернеуі мәні мен фазасы бойынша өзгереді. Нәтижесінде, айналмалы магнит өрісі эллипс түрінде болып (айналу кезінде ағын толықсиды), айналдырушы моменттің азаюына әкеліп соғады.

Күрделі қондырғының бағалануы – жіберіп жіберу шартынан жұмыстық шартқа ауысқанда (2.60 суретте штрихталған қосылыстар) конденсатордың бөліктерінің ажыратылуымен бағаланады – бұл жетіспеушілікті болдырмауға болады. Конденсатордың сыйымдылығының азайтуды центрден (ортадан) тебетін ажыратқыштардың  автоматты іске

                                        

               2.59 сурет                                                    2.60 сурет

  2.61 сурет

қосылуы арқылы (қозғалтқыштың айналу жиілігі 70-80 % номинал мәнінен) немесе уақыт релесінің әсерімен алуға болады. 

Екі фазалы қозғалтқыштар автоматтық құрылғыларда қолданылады, сонымен бірге басқарылмалы қозғалтқыштар ретінде қолданылады: айналу жиілігі немесе айналдырушы момент орамаларының біреуінің кернеулерінің нақты мәндерін немесе фазаларын өзгерту арқылы реттеледі. Бұндай қозғалтқыштар қысқа тұйықталған кәдімгі ротордың орнына статор мен қабатталған болатпен жасалған қозғалмайтын орталық өзекшенің (ішкі статормен) арасындағы тар саңылауда айналып тұратын жіңішке қабатты алюминийлі, іші қуыс ротор түрінде болады. Қуыс роторлы қозғалтқыштар өндірістік процестерді реттеу кезінде маңызы зор. 2.61 суретте осындай қозғалтқыштардың тұрақты тежеу моменті болған кездегі айналу жиілігінің басқармалы ораманың кернеуінен тәуелділігі көрсетілген.

Б. Бір фазалы асинхронды қозғалтқыштар. Бұлар бастапқы жүргізіп жіберуші моментті болдырмайды. Бірақ, егер бір фазалы қозғалтқыштың роторын сыртқы күштермен кез келген жаққа айналдыратын болса, онда онда бұл ротор өздігінен айналып, едәуір айналдырушы моментті тудырады.

Осыған ұқсас жағдайлар үш фазалы қозғалтқыштарда фазалардың біреуінің сақтандырғышы күйіп кеткен кезде болады. Бұндай бір фазалы қорек көзі болған жағдайда үш фазалы қозғалтқыш жұмыс істей береді. Бұл кезде қосылып тұрған екі орманың қатты қызып кетуін болдырмау үшін, қозғалтқыштың жүктемесі номинал жүктемесінен 50-60 % аспауы керек.

Бір фазалы қозғалтқыштың жұмысын, айнымалы магнит өрісі тұрақты бұрыштық жиілікпен  бір-біріне қарама-қарсы айналып тұрған, екі магнит өрісінің беттесу қорытындысы ретінде қарастыруға болады. Бұл өрістердің магнит ағындарының амплитудалық мәндері бірдей болады, машинаның айнымалы өрісінің магнит ағындарының амплитудалық мәндерінің жартысына тең болады; яғни . Қарапайым графикалық құрылымы (2.62 сурет) қарама-қарсы жаққа айналып тұрған екі бірдей ағындарының  қосындыларының нәтижесінде синус заңымен өзгеретін магнит ағынын алуға болады:

Бұл шарт, бір фазалы қозғалтқышта ротор қозғалмаған жағдайда ғана орынды. Айнымалы өрісті айналып тұрған екі өрістің қосындысы ретінде қарастыра отырып, осы екі өрістің әсерінен ротордың орамасында бірдей тоқтар болады деп қорытындылауға болады.  Ротордың тоқтары айнымалы өрістермен өзара әсерлесе отырып, бірін бірі теңестіріп тұрған, қарама-қарсы бағытталған екі бірдей айналдырушы моментті туындатады.

Екі моменттің теңдесуі роторды кез келген бағытта айналдырған жағдайда бұзылады. Бұл жағдайда өріс тудырған айналдырушы момент, ротордың айналған жағына қарай айналғанда, кері айналып тұрған өрістің моментінен едәуір үлкен болады, осының салдарынан  ротор өзі ғана емес, қандай да бір механизмді де айналдырады.

Ротор айналғанда қарсы әрекеттік моменттің әлсіреуі кері өрістің әлсіреуінен болады. 

Ротордың айналуына қарсы бағытпен айналатын осы өріске қатысты ротордың сырғуы:

   (*)

мұндағы S₁ – ротордың тура өріске қатысында сырғуы.

(*) өрнегі кері өрістегі ротордағы индукцияланған тоқтардың жиілігі жоғары болатынын, яғни тораптың екі еселенген жилігіне жақын екенін көрсетеді.

Осындай жиіліктегі тоқтар үшін ротордың индуктивтілікті кедергісі оның активті кедергісінен көп есе үлкен болады, осының салдарынан кері өрістегі индукцияланған тоқтар түгел дерлік таза реактивті болады. Бұл тоқтардың өрісі (2.62 сурет) осы өріске магнитсіздену әсерін болдырады және қозғалтқыштың кері өрісін де магнитсіздендіреді. Қорыта айтқанда, өте аз сырғу болғанда , машинаның қосынды магнит өрісі шеңбер түрінде болып, кері өрістің қарсы әрекеттік моменті өте аз болады.

Жүктеме ұлғайғанда, сырғудың S₁ өсуінен, бір фазалы қозғалтқыштың кері өрісінің тежелу моменті ұлғаяды да, осының салдарынан үш фазалы қозғалтқышқа қарағанда, оның жұмысының орнықтылығы аздау болады. Қосымша шығындардың әсерінен бір фазалы қозғалтқыштың ПӘК- і үш фазалы қозғалтқышқа қарағанда әлдеқайда төмен.

                             

2.62 сурет

Бір фазалы қозғалтқышты жүргізіп жіберу мәселесі, осы немесе басқа жібергіш (пусковой) құрылғыларды қолдану арқылы шешіледі. Екі фазалы қозғалтқыштың екінші орамасына ұқсас, бұл орама, қысқа мерзімдік тоқпен жүктелуге және жіберуден (пуск) кейін ажыратылуға есептелген. Қосымша орамамен тізбектеліп осы немесе басқа фаза ығыстырушы құрылғы қосылады.

                  

       ПАЙДАЛАНЫЛҒАН   ӘДЕБИЕТТЕР

1.     Харченко «Основы  электроники», Энергоиздат, 1982 г.

2.     Криштафович А.К., Трифонюк В.В. Өнеркәсіптік электроника негіздері, М.., Жоғары мектеп, 1984 ж.

3.     Өнеркәсіптік электроника негіздері (В.В.Герасимовтың редакциясымен), М., Жоғарғы мектеп, 1986 ж.

4.     Федотов В.И. «Электроника негіздері», М., Жоғарғы мектеп, 1990 ж. 

5.     Қалықов Б.Р., Исаханов М.Ж., Өмірзақов Ш.Қ. «Электр машиналары 

     және электр жетегі», Алматы, 2005 ж.