Дәріс. АҚ-ты реттелетін электржетектер

Мақсаты: АҚ негізінде реттелуі мүмкін болатын ЭЖ түрлерімен таныстыру. Айнымалы токтағы электрқозғалтқыштың айналу роторының жиілігін былай анықтауға болады.

(9.1)

мұндағы f - қоректенетін кернеу жиілігі;

p_п – полюс жұптарының саны;

s – тайғанау.

(9.1) өрнегіне кіретін бір немесе бірнеше параметрлерді өзгерте отырып, АҚ-ң моментін және айналу жиілігін реттеуге болады. Қысқа тұйықталған машинаның айналу жиілігінің реттелуі (9.1) қатынасы негізінде полюс жұптарының санының қосылуымен үздікті (2:1, 3:2, 3:1 және т.б.) жүзеге асырылады. Қысқа тұйықталған машинаның статорының орамы секционирленген, қорытындысы (басталуы-аяқталуы) электр сымның ұстатқышы бар қорапта орналасқан және басқару жүйесінің релейлі-контакторлы бөлігімен коммутацияланады.

Полюстер жұптарының санының қосылу сұлбасының түрлері көп. Орамда кернеуді өзгерту қажеттігі кезінде орамдар байланысының үшбұрышты, екі үшбұрышты, жұлдызша - үшбұрыш және т.б. түрлері қолданылады. Реттеудің бұл түрі станок құруда, жүккөтергіш техникада (лифттар) және басқа салаларда кең таралған. Көпжылдамдықты электрқозғалтқыштың дайындалуының жұмыс сыйымдылығы жай машинамен салыстырғанда секционирленген орам орындалуымен өседі.

Электрқозғалтқыш айналу жиілігінің реттелуі, оның тайғанауының өзгеруі. ЭҚК немесе қосымша кедергінің АҚ роторы шынжырының кірісіне және электрқозғалтқыш статорының кернеуінің өзгеруіне де негізделген.

Қозғалтқыштың фазалық ротор шынжырындағы қосымша кернеудің өзгеруі электрқозғалтқыштың механикалық сипаттамасының түрін және сорғыштық агрегаттың айналу жиілігін де өзгертуге мүмкіндік береді. Реттеу тереңдігіне пропорционал тайғанау қуаты реттелетін реостаттарда жылу түрінде таралады.

Құрылғының аз құндылығы және шартсыз жайлылығы кезіндегі реттеудің бұл амалы жылдамдық реттеуінің тереңдігіне пропорционалды және тайғанау шығынының көбюіне байланысты үнемді емес. Әдетте олар аз қуатты қозғалтқыштар және АҚ жіберу режімдерінің жасалуы үшін қолданылады.

Электрқозғалтқыштың айналу жиілігінің реттелуі, оның статорындағы кернеудің өзгеруінен «кернеудің тиристорлы реттелуі - асинхронды қозғалтқыш» (КТР-АҚ, 9.1 в суретті қара) жүйесі арқылы жүзеге асырылады.

Асинхронды электрқозғалтқыштың айналу моменті электрқозғалтқышқа жүргізілген кернеу квадратына пропорционал. Кернеуді өзгерту кезінде критикалық тайғанау мәні өзгермейді, сондықтан максималды момент кернеудің кез келген өзгерулері кезінде критикалық тайғанаудың шамамен 0,1-0,2-ге тең болып келетін бір мәнінде ғана сәйкес келеді. Бұдан реттеудің салыстырмалы жіңішке аумағын осы реттеу амалын қамтамасыз ете алатын айналу жиілігі бойынша анықтауға болады. Жоғары тайғанаулы АҚ-ны немесе фазалық ротор шынжырына қосымша кедергі қосылуымен, сонымен қатар жылдамдық бойынша тұйықталған басқару жүйесін қолдану арқылы реттеу аралықтарын үлкейтуге болады.

Қызмет көрсетудің салыстырмалы арзандық және жайлық кезінде берілген нұсқаның негізгі жеткіліксіздігі болып тайғанау энергиясының қозғалтқышта таралуы, ал жүйенің қуат коэффициентінің -қозғалтқыш тайғанауының көбеюімен азаюы болып табылады.

Электржетекте асинхронды вентильді каскад сұлбасы бойынша (АВК - 9.1 д суретті қара) - электр қозғалтқыштың айналу жиілігінің реттелуі ЭҚК инверторға қарсы, фазалық роторлы асинхронды электр қозғалтқыштың роторының шынжырына түзетілген ток енгізілген. Ротордың тайғанау энергиясы, қоректендіретін электрлік торға, басқарылмайтын түзеткіш және тәуелді инвертордан тұратын АВК түрлендіргіші арқылы беріледі. Қорек көзінің номиналды кернеуінің АВК түрлендіргішіндегі номиналды кернеуден айырмашылығы болған жағдайда келісілген трансформатор қажет болады.

Берілген жүйенің негізгі құндылығы ПЧ-АД нұсқасымен салыстырғанда, жылдамдық реттеудің тереңдігіне сәйкес келетін түрлендіргіштің аз орнатылған қуаты және басқарудың жайлылығы болып табылады. Дұрыс сапа ретінде түрлендіргіште апат кезінде реттелмейтін режімге (роторды қысқартып) немесе резисторды ротор шынжырына енгізу кезінде төмендетілген айналу жиілікті режімге өту мүмкіндігі болып табылады.

Вентильді қозғалтқыш - жиілік түрлендіргішінен, синхронды электр қозғалтқыштан және оның роторының кеңістікте қалай орналасқанын көрсететін құрылғыдан (9.1 г суретті қара) тұратын электр механикалық жүйе. Түрлендіргіш тұрақты токтың анық көрсетілген түйіндерінде және басқару түзеткіштерінде және инверторда орындалады. Аз жиілікті аймақта инвертордың тиристорлы вентилдерінің коммутациясы ротор орналасуының берілуінің көмегімен жүзеге асады, ал 3-5 Гц жиілікті аймақта коммутацияланатын ЭҚК-ң көрсетілген түйіндерінің көмегімен электр қозғалтқыш өрістеріндегі кернеуден алынған коммутацияланатын жоғарғы өткізгішті ЭҚК бойынша жүзеге асырылады. Қозғалыс принципі бойынша бұл жүйе, коллектор және щеткалық аппарат функциясын тиристорлы инвертор және ротордың жағдайының датчигі атқаратын тұрақты токтың электрқозғалтқышына ұқсас.

Жиіліктік-реттелетін электржетек қозғалтқышының қорегі қоректендіретін тордың тұрақты жиілігі айнымалыға түрленетін жиіліктің вентилді түрлендіргіші арқылы іске асырылады (ЖТ 9.1 суретті қара). Түрлендіргіш шығысына қосылған электрқозғалтқыштың айналу жиілігі жиілігіне пропорционал өзгереді. Қазіргі уақытта айнымалы токтың жиіліктік басқару машиналарын жасау үшін қозғалыс принциптері, сұлбалық шешімдері, басқару алгоритмдері және т.б. ажыратылатын жиілік түрлендіргіштерінің әртүрлі нұсқалары қолданылуда.

Элементтік негіздердің және басқару техникаларының дамуы, жаңа датчиктердің пайда болуы, микропроцессорлық және компьютерлік басқарулар жиіліктік асинхронды электржетек жүйесінің үздіксіз толық жетілуі жеткілікті қарастырылған.

ЖТ-АҚ жүйелерінің құндылығына келесілер жатады:

- АҚ жылдамдық реттеуінің кең ауқымындағы жоғары ПӘК, алдыңғысы барлық реттеу аумағында ротордың аз өлшемді тайғанауымен жұмыс істегендіктен (тайғанаудың аз шығынымен);

- жылдамдық реттеудің бірқалыптылығының мүмкіндігін және талап етілген сипаттамаларды жасайтын және реттеу заңдарын қамтамасыз ететін реттеудің жақсы қасиеттері;

- қысқатұйықталған роторлы АҚ жүйесінде қолданылатын сенімділік.

 

9.1 сурет– АҚ-ты реттелетін электржетек жүйелерінің нұсқаулары

 

Жиіліктік реттеудің заңдары.

Статордың активті кедергісін елемегенде, идеалданған электр жетек үшін жиілікті реттеу кезіндегі кернеудің негізгі заңының өзгеруі төмендегідей өрнектеледі.

(9.2)

 

мұндағы: М_С1 және М_С2 – f₁ және f₂ жиіліктегі қозғалтқыш жұмысына сәйкес келетін статикалық жүктеменің моменті;

U₁₁ U₁₂ - f₁ және f₂ жиіліктегі қозғалтқыштағы кернеу;

Статикалық жүктеменің момент тұрақты болған жағдайда қорек көзінің кернеуі оның жиілігіне пропорционал өзгеруі қажет.

Бұл жағдайда идеалданған қозғалтқыш үшін аса жүктемелілік қабілеттілігі (М_к=const) сақталады және кернеудің өзгеру заңы төмендегідей түрде болады:

U₁/ f₁ = const, (9.3)

 

Жылдамдық реттеу процесінде қозғалтқыш білігіндегі қуат тұрақтылығы кезінде кернеудің өзгеру заңы:

, (9.4)

Статордағы кернеу желдеткіші жүктемелі кезінде төмендегі заң бойынша өзгереді:

(9.5)

Бұл жағдайға арналған механикалық сипаттамалар 9.2-суретте көрсетілген.