close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

3081 isahanov m.j elektr jetegi

код для вставкиСкачать
М. Ж. ИСАХАНОВ
I
1
*
1
I
Алматы, 2013
€ Л -3
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ
БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
М. Ж. ИСАХАНОВ
Оқулық
АЛМАТЫ, 2013
\Л8Ь
&-Щ Оі
ӘОЖ 621.3(075.8)
КБЖ 31.2 я73
И 83
Қазақстан Республикасы Білім және гылым министрлігініц «Оқулыц»
республикалық гылыми-практикалық орталыгы бекіткен
Пікір берушілер:
Р. А. Омаров - техника ғылымдарыны докторы;
И. Т. Алдибеков - техника ғылымдарының докторы, доцент;
Е. К. Умбеткулов - техника ғылымдарының кандидаты, доцент.
Л^
Исаханов М.Ж.
Электр жетегі: Оқулык. Техникалық мамандық алушы студенттер
мен магистрантарға арналған - Алматы: ЖШС РПБК «Дәуір», 201
222 бет.
‘
1
І8В^ 978-601-289-110-2
мэліметтер
теңдеулері
реттеу, өтпелі процесстер, жұмыс режимдері, электр қозғалтқыштың
таңдау
туденттер
магистранттарға арналған.
П'Г'ЫПОРI
сі
і
*
4;
_
ы ПМУ-яіің
і
ӘОЖ 621.3(075.8)
КБЖ 31.2 я73
ЬЬі.Пь»М* *!
Гі з
ц
ІМ Щ э|
І8В^ 978-601-289-110-2
Исаханов М. Ж., 2013
© ҚР Жоғары оқу орындарының
қауымдастығы, 2013
АЛҒЫ СӨЗ
Электр энергиясын механикалык энергияға айналдыратын
машиналарды электр қозғалтқыштары деп атайды. Электр қозғалтқыштар тұрақты жэне айнымалы электр тоғына арналып
шыгарылады. Олар негізінен механикалық энергия көзі ретінде
өндірістегі, темір жолдағы, автомобиль, теңіз, эуе және ғарыш
көліктеріндегі, ауыл жэне тұрмыс шаруашылықтардағы мыңдаған
машиналар мен тетіктерді қозғапысқа келтіреді.
Электр қозғалтқыш тар жұмысшы машиналарды немесе
механизмдерді қозғалысқа келтіруге жэне сол қозғалыс пен технологиялық процестерді басқаруға арналған электрмеханикалық жүйенің,
яғни электр жетегінің негізі болып табылады.
Электр жетегі технологиялық процестермен тығыз байланысты,
оның салдары электр жетегіне жетілдіруші эсер етіп келеді. Технологиялық қондырғыларға қойылатын талаптардың үздіксіз артуы
электр жетегінің тиісті дамуын, оның элементтік базасының жетілдірілуін қамтамасыз етті.
Өз кезегінде, электр жетегінің дамуы технологиялық ауқымға
да әсерін тигізді, бұрын болмаған жаңа мүмкіндіктер ашылып,
көптеген өндірістерді толық автоматтандыруға қол жетті. Ауыл
шаруашылығында электр жетектерді кеңінен пайдалану үдайы өсіп
келеді, негізінен алғанда жиіліктік реттелетін асинхрондық электр
жетектерінің таралуы мол. Бүл жағдай, ауылшаруашылық өндірісіндегі
қол еңбегінің үлесін азайтып, шығарылатын өнімдердің бэсекелестік
қабілеттерін арттырады. Қазіргі күндерде электр жетектері электр
энергиясының 70%-нан артығын түтынады, сондықтан бүл салада
энергия үнемдеудің негізгі потенциалы қорланған. Күн тэртібіне электр
жетектерін тиімді пайдалану мэселесі үздіксіз қойылып келеді.
Электр жетегі орындайтын операциялардың күрделігі мен көп
түрлі болуы жэне қүрамында электрондық, микропроцессорлық жэне
компьютерлік қүрылғыларды пайдалану, оны өте күрлелі техника
қатарына жеткізді. Оларды монтаждау, баптау жэне эксплуатациялаумен шүғылданатын мамандардың теориялық жэне практикалық
дайындық деңгейі жоғары болуы керек. Электрші мамандар автоматтандырылған электр жетегінің элементтік базасын, автоматты
басқарудың түйы қталмаған жэне түйы қталған ж үйелерінің
құрастырылуының негізгі қағидалары мен жұмысын жете білуге тиіс.
Сондықтан, электр жетегінің негіздерін оқып үйрену, оның заңдылық3
тарын біліп игеру электр энергиясын тиімді пайдаланудын алгашқы
шарты болады.
Оқулықта электр жетегінің теориялық негіздері, қозгалыс
тендеулері, механикалық сипаттамапары, бұрыштық жылдамдық пен
моментті реттеу, өтпелі процестер, жұмыс режимдері, электр қозгалтқыштың қуатын таңдау негіздері қарастырьшган.
Оқулық 5В081200-«Ауыл шаруашылыгын энергиямен қамтамасыз ету», 5В071800-«Электр энергетикасы» мамандықтарының қазақ
бөлімінде оқитын студентгеріне арналган, сонымен қатар оны басқа
да инженерлік мамандықтар 5В080600-«Аграрлык техника және
технология», 5В072400-«Технологиялык машиналар және жабдықтар», 5В0071700-«Жылу энергетикасы» үшін де пайдалануга толыгымен болады.
'
,,
Еңбек қазақ тілінде алгаш рет жарияланып отыргандықтан
кездесетін кемшіліктерді автор өз тарапынан мойындайды, және
оқулықты жетілдіру туралы ой-пікірлеріңізді, ұсыныстарыңызды
үлкен ризашылықпен қабьшдайды.
ҚазҮАУ
Алматы қаласы, Сәтпаев көш.,
№ 7 үй, 6-оқу гимараты.
«Инженерлік» факулыпеті.
4
1. ЖАЛПЫ МАҒЛ¥МАТТАР
1.1. Электр жетегі ұгымының анықтамасы
іН,
Электр жетегі дегеніміз - басқарылатын электрмеханикалық
жүйе. Бұл жүйенің міндеті электр энергиясын механикалық энергияға
және керісінше түрлендіру, сонымен қатар осы процесті басқару.
Электр жетегінің күштік жэне ақпараттық деп аталатын екі
арнапары бар (1.1-сурет). Бірінші арнамен түрлендіретін энергия
тасымалданады (1.1 -суреттегі жалпақ жебелер), екінші арна бойынша
энергия ағынын басқару, жүйенің күй-қалпы, қызметі туралы мағлүматтарды жинау, өңдеу жэне ақаулықтарды іздестіру жүзеге асырылады ( 1.1-суреттегі жіңішке жебелер).
Жогаргы денгейдін автоматты
баскару жүйесі
1.1-сурет. Электр жетегініц жалпы кұрылымы
Күштік арнаэлектрлік, механикалық бөлімдерден және міндетті
түрде байланыстырушы буын-электрмеханикалық түрлендіргіштен
құралады. Күштік арнаның электрлік бөліміне электр түрлендіргіштер
ЭТ кіреді. Электр түрлендіргіштер электр энергиясын қоректендіру
5
көзінен, яғни электр желісінен, генератордан, аккумуляторлық
батареядан және т.б. электрмеханикалық түрлендіргіш ке ЭМТ
жеткізеді, ал егер қажет болса, электр энергиясынын параметрлерін
түрлендіруді іске асырады.
М еханикалық бөлім электрмеханикалы к түрлендіргіш тің
қозғапмалы бөлігінен, механикалық берілістерден МБ, механикалық
энергия пайдалы ұқсатылатын қондырғынын жүмысшы бөлігінен
қүралады.
.
Электр жетегі бір жақтан электрмен жабдықтау жүиесі немесе
электрэнергиясы көзімен, екінші жақтан технологиялық қондырғы
немесе машинамен және ақпараттықтүрлендіргіш АТ арқылы жоғары
деңгейлі ақпараттық жүйемен, үшінші жақтан жиі түрде орындаушыадаммен өзара әрекетгеседі ( 1.1-сурет).
Электр жетегі ішкі жүйе ретінде аталган жүйелерге олардың
бөлімдері болып кіреді. Нақты алғанда, электрмен жабдықтау маманын
электр жетегі, эдетге электр энергиясын түтынушы репнде қызықтырса, технолог немесе машиналар конструкторын-механикалық энергия
көзі ретінде, АБЖ әзірлейтін және пайдаланатын инженерді оның
жүйесін технологиялық процеспен немесе электрмен жабдықтау
жүйесімен байланыстырушы жетілдірілген интерфейс ретінде қызықтырады.
'
Практика жүзінде механикалық энергиямен, қозғалыспен
байланысты барлық процестер электр жетегімен іске асырылады. Тек
қана, кейбір электрлік емес қозғалтқыштарды пайдаланатын автономдық көлік қүралдары: автомобильдер, үшақтар, кемелер ғана бүл
қатарға кірмейді. Аздаған өндірістік қондырғыларда гидрожетек, ал
одан да сирек пневмо жетек пайдаланылады.
Электр жетегінің соншалық кең көлемде таралуы электр энергиясының ең эмбебап энергия болуымен, оның кез-келген қашықтыкка
жеткізілуі мүмкіндігімен, пайдалануға түрақты дайындығымен, кез
келген энергия түріне жеңіл айналуымен тікелей байланысты.
Бүгінде аспаптық жүйелерде қуаты микроватт бірлігімен теңесетін электр жетегі пайдаланьшса, ал ірі газ станцияларында компрессор қондырғының электр жетегінің қуаты ондаған мегаваттқа жетеді.
Электр жетегінің айналу жиілігінің диапазоны да осындай
мөлшерде, мысапы жартылай өткізгіш кристалдарын тартып шығаратын қондырғының қозғалтқышының білігі ондаған сагаттарда
қозғалыс бірқалыптылығына қатаң талаптарды орындай отырып бір
6
ғанаайналым жасайтын болса, қазіргі заманғы жақсы деген станоктың
ажарлаушы дөңгелегінің айналу жиілігі 150000 айн/мин жетеді.
Қазіргі электр жетегінің қолдану аясы шексіз кең, жасанды
жүректен адымдаушы экскаваторға, желдеткіштен радиотелескоп
антеннасына, кір жуғыш машинадан икемді өндіріс жүйесіне дейін
қамтиды. Электр жетегінің технологиялық аямен тығыз өзара әрекеті
оның өзіндік ерекшелігі болып табылады жэне осы жағдай оның
дамып жетілуіне қуатты әсер беріп келеді. Технологиялық қондырғылар тарапынан үздіксіз өсіп келе жатқан талаптар электр жетегін
жетілдіру, оның элементтік базасын дамыту методикалық негіздерін
тереңдету қажеттіліктерін анықтайды. Өз кезегінде дамып келе жатқан
электр жетегі технологиялық аяға оң ықпал етеді, жаңа, бүрын қол
жетпеген мүмкіндіктерді қамтамасыз етеді.
Энергетикалық түрғыдан апғанда электр жетегі электр энергиясын бас түтынушы болып табылады, өркендеген елдерде ол барлық
өндірілетін электр энергияның 60%-нан астамын түтынады. Ал, бүл
жағдай, энергетикалық ресурстар тапшылығы кезінде электр жетегінде
және электр жетегі қүралдарында энергия үнемдеудің өткір мәселесін
көтереді.
Мамандардың есебі бойынша, энергетикалық ресурстарды
үнемдеу, мысалы 1 тонна шартты отынды үнемдеу, оны өндіруден екі
есе арзанға түседі. Ал келешекте бүл қатынастың өзгеретініне көз
жеткізу қиын емес: отын өндіру қиындай түсуде жэне оның қоры
сарқылып барады.
1.2. Электр жетегінің құрамы және міндеттері
Электр жетегінің күштік (энергетикалық) арнасын дәлірек
қарастырайық (1.2-сурет). Айталық, қуат Р желіден (Рг) жүмысшы
бөлікке (Р ) беріледі. Бүл процесс басқаруға келеді жэне қуатты беру
мен түрлендіру кезінде күштік арнаның әроір элементінде шығасылар
АР болады.
Электрлік түрлендіргіштің ЭТ міндеті қоректендіру көзінен Ж
берілетін кернеуі II тоғы / электр энергиясын қозғалтқышқа қажет
сипаттары V, 1 электр энергиясына түрлендіру. Түрлендіргіштер
басқарылмайтын: трансформатор, түзеткіш, параметрлік ток көзі жэне
басқарылатын: мотор-генератор, басқарылатын түзеткіш, жиілік
түрлендіргіш болып келеді. Олар, біржақты (түзеткіш) немесе
екіжақты (мотор-генератор, екі комплекті тиристоры бар басқарылатын
7
түзеткіш) өткізу қабілеті бар болып келеді. Түрлендіргш тң бір жақгы
Г т к із у қабілеті болганда және энергияның кері агыны (жүктемеден)
болганда тежелу энергиясын «агызу» үшін қосымша резистор Я
пайдаланылады.
1.2-сурет. Энергетикалық арна
Электр механикалық түрлендіргіш ЭМТ (қозгалтқыш) электр
жетегінде әрқашан болады, электр энергиясын (Ц 1) механикалық
энергияға (М, о ) және керісінше түрлендіреді.
М еханикалық түрлендіргіш (беріліс): редуктор, бұрамабүрандалық қосагы, шыгырлар жүйесі, айналшақ-бұлгақ механизм
жэне с.с. қозгалтқыштың моментімен М жылдамдыгын © технологиялық машинаның жұмысшы бөлігінің ЖБ моментімен Мм(күшімен
Ғ ) және жылдамдығымен сол#үйлестіруді іске асырады.
Түрлендірілетін энергияны сипаттайтын шамалар. кернеулер,
токтар, моменттер (күштер), жылдамдықтар электр жетегінің координаталары деп аталады.
Электр жетегінің негізгі міндеті - координаторларды басқару
болып табылады, ягни оларды технологиялық процестің талабына
сәйкес мәжбүрлі түрде багытты өзгерту.
Координаталарды басқару электр жетегі элементтерінің құрылымы рұқсат беретін шектерде іске асырылу керек және бұл жүйенің
жұмысыньщ сенімділігін қамтамасыз етеді. Бұл рауалы шектер әдетте
жабдықтарды шыгарушылар мен оларды оңтайлы пайдаланушылар
тагайындаган координаталардың номиналды мәндерімен байланысты
болады. Дұрыс ұйымдастырылган жүйеде координаторды (энергия
агынын) басқарганда барлық элементтердегі шыгасылар АР азаюга
жэне берілген сәтте жұмысшы бөлікке қажетгі қуат жеткізілуі тиіс.
8
Осы мәселелер, яғни эр түрлі электр жетектердің қасиеттері мен
сипаттамалары, қалыптасқан-статикалық және өтпелі-динамикалық
режимдерде олардың координаталарын қалай дұрыс басқару,
энергетикалық қасиеттерді қалай бағалау мен ақырында, электр
жетегінің күштік бөлімін қалай дүрыс жобалау оқу қүрапымыздың
мазмүнын қүрайды. Бүл кітапта электр жетегінің ақпараттың арнасына
жататын мәселелер қарастырылмайды. Біздің ойымызша, қазіргі
техникалық қүралдар керек болатын кез келген ықпал эрекетті іске
асыра алады. Біздің көңіл аударып қарайтын мәселеміз - электр
жетегінің басқару жүйесі қалай жүмыс істеуі керек екені, ал тэжірибе
жүзінде бүл қалай істелетіні қарастырылмайды.
Электр жетегінің күштік бөлімінің қүрылымына көз жүгіртсек,
зерттелмекші нысанның өте күрделі екенін түсінеміз, мүнда эр текті
элементтер: электрлік, электрондық, электрмеханикалық, механикапық
тоғысқан, басқарылатын процестер де қарапайым емес. Демек, пэнді
оқығандағы тиімділік негізгі қүбылыстарды терең түсініп, практика
үшін маңызды, қарапайым мәселелерді шеше білуце болмақ. Бүған
бір қатар шарттарды орындағанда қол жеткіземіз.
Біріншіден, нақты ереже бойынша өте күрделі нысандардың
модельдерімен жүмыс істеп үйрену, яғни нақты нысанның зерттелетін
қасиеттерін шағылыстырып көрсететін жасанды қарапайым
нысандармен жүмыс істей білу.
Екіншіден, тек қана қажетті нэрсені шағылыстыратын модельдерді пайдалануға тырысу керек, сонымен қатар бүл қажетгі, артық
та емес, қарабайыр да емес. Ал бүған айтарлықтай көңіл бөлінуі керек.
Үшіншіден, қайсыбір модельдің жасалу жағдайын қатаң түрде
сипаттау керек. Олай болмағанда, нәтижелердің мэн-мағынасы
болмайды.
Ең соңында, ең басты мэселені бөліп алып, аса маңызсыз жеке
мәселелерді шегіндіре білу керек. Атап айтқанда, бүл кітаптың мақсаты оқушының негізгі принциптерді, өлшемдерді, басты қатынастарды,
заңдылықтарды терең түсінуіне жэне оларды практика жүзінде
қолдана білуіне қол жеткізу.
1.3. Электр жетегінің қысқаша тарихы
Электр жетегінің даму тарихы электр машиналарының, аппаратгардың, түрлендіргіштердің жэне басқару қүрылғыларьгаың мақсатты түрде табиғи байланысқан үйлесімі жэне ол электр жетегін
9
Г е р 1 н “ і3 р ь ,? а т ь ж элГтрмёха„икаль,к'түрле„дірУді іске
" ЫРЭТэ
« * .« Ш
е
ӨД»УЬ, ХХіГгашрДЫН б ір ін іі жартысы„да
кабілетгі эле^р к о з ^ т к ь ,ШтаРдь,„ улплерж * —
механикалық
^ягтяппы ^лектр жсісі іпъ
-------- 1баскаРУ^бөліктері және с.с. ж а6дьж талга„ ч р а к т ы ток электр
оасқару
V . ____ —
,
ж. басталды. Онда Нева
Ш
Я Ш
I жүзінде пайдалану 1834-1838 ж. басталды
бұл
өзенінің ағысына қарсы қайықтың жүзуі іске асырылді
жұмыс академик Б. С. Якоби атымен байланысты болды. Жұмыс
элемдік белгілік алды, бірақ сол кездегі техникалық құралдардың^ ен
гальваникалық
бастысы қоректену көзі
жұмыс
жаркын
7
ө н е р т ш і қ ы ш и.
---------------
-
-
*
____
тары кең практикалық қолдану таба алмады. Тек XIX ғасырдың
70 жылдары ғана, праюгика жүзінде қолдануға болатын тұрақты ток
қозғалтқыштары әзірленіп Вена, Париж, Мюнхен көрмелершде
•
■■•
көрсетілді.
қажетті
айналмалы
құбылысы
Бұл, айнымалы токтың көп фазалы электр қозғалтқыштарын
жасаудың басын ашты және оған ең басты себеп М. О. Доливо-Добровольскийдің атақты жұмыстары болды. Ол 1888 жьшы айнымалы ток
фазалық жүйесін
ақтиын
фазал
қозғалтқышты әзірлеп шыгарды.
XIX ғасырдың соңы XX ғасырдың басы электр станцияларын
салумен, электр желілерінің дамуымен сипатгалады. Электр энергиясын орталықтан өндіру және бөліп тарату өндірістік электр жетегін
қапады
Бұрынғы пайдаланып жүрген айыл, арқан көмегімен энергияны
қозғалтқыштары
бар топтық жетек орнына топтық электр жетегі келді. Ол жабдықгарфабрикаі
.. .- --------- --~ - *
Л
л т• •
станциясыньщ, бу қазандарының немесе су доңғалақты гңдростанциясының болуьш керексіз етіп, ортапықгандырылған электр жабдыктауға - электр желілеріне негізделді.
- -
#
10
___ — _ .
^
^V •
I
Бұл жаңа енгізулер алғашында көпшілікте жете түсінбеушілік
туғызды, себебі жабдықтар күрделеніп қымбаттаи түсті, энергияны
сымдар бойынша едәуір қашықтыққа жеткізгенде елеулі шығасылар
болды.
0
Одан да артық жете түсінбеушілік жэне қарсылық XX ғасырдың
басында жеке, дербес электр жетегіне көшу туралы болды, яғни
энергияны механикалық жолмен бөліп таратуды электрлік жолмен
ауыстыру, электр қозғалтқышты жүмысшы машинаға жақындату
түсінбеушілік туғызды. Мүндай шешімдердің жағымды мысалдары
болуына қарамастан XX ғасырдың бірінші ширегі топтық жэне дербес
электр жетегі жақтастары арасындағы күреспен өтті.
25 жылдан артық созылған топтық жэне дербес электр жетегі
жарысының табиғи нәтижесі соңғының барлық жаңадан салынған
кәсіпорындарда толық жеңісімен қорытындыланды.
Осылай, электр жетегі механикалық жетектің барлық түрін
ығыстырып шығарды. Мысал үшін, электр қозғалтқыштардың қуаты
жалпы орнатылған қозғалтқыштардың қуатының 1890 жылы 5%
қүраса, 1927ж. - 75%, 1950 ж. - 100% жетті.
Жаңа салынған кәсіпорындарда электр жетегінің көптеген эр
түрлері пайдаланыла бастады. Аздау жэне орта қуатгы ретгелмейтін
электр жетектерінде қысқа түйықталған роторлы асинхронды қозғалтқыштар, ал үлкен қуатты электр жетегінде синхронды қозғалтқыштар орын алды. Реттелетін электр жетегі эр-түрлі болып
қалыптасты: реостаттық реттегенде немесе магнит өрісін элсіреткенде
қоздыру сүлбалары әр түрлі: тәуелсіз, параллель, тізбектей, аралас
түрақты ток қозғалтқыштары кеңінен пайдаланылды, сондай-ақ
фазалы роторлы асинхронды қозғалтқыштар, айнымалы токтың
коллекторлық қозгалтқыштары қолданыс тапты.
Орташа жэне үлкен қуатты реттелетін электр жетектерінде XIX
гасырдың соңында Вард-Леонарда үсынған жүйе (генератор-қозғаптқыш) көп қолданылды. Жүйе бірнеше электр машиналарынан
қүралганымен статика да болсын, динамика да болсын өте жақсы
реттеуші мүмкіндіктері болды.
Дербес электр жетегі көптеген технологиялық машиналармен
агрегатгардың дамуына, жетілдіруіне үлкен ықпал жасады. Ал, мүның
өзі ең бастысы қозгалтқышты жүмысшы бөлікке жақындату арқылы,
рабайсыз механикалық берілістерді жою арқылы, жылдамдықты
басқарудың механикалық жолынан электрлік эдіске көшу арқылы іске
асырылады.
Жұмысқа қабілетті электр жетегін жасаганға деиінл туындаған
автоматты басқару идеясы (Уагг-Ползунов идеясы) 1930 жылдардан
бастап электр жетектеріне бейімделіп қарқынды дамыды.
1940 жылдары дербес электр жетегінің электрмеханикалық
бөлімі, соның ішінде көп қозгалтқышты электр жетектер қазіргі
сипаттарын ала бастады. Олардың ерекшеліктері болып релелікконтакторлық басқару қала берді, дегенмен әр түрлі машиналық,
электронды-иондық, магниттік күшейткіштер: пайдаланылатын тұйық
құрылымдар қолданылатын үзіліссіз басқару жүйелері енгізіле
бастады.
1941 жылдан бастап әскери электр техникасы, атап айтқанда,
зеңбірек атысын, радиолакация қозғалысын басқаруға арналған
қадағалаушы арнаулы электр жетектері қарқынды дами бастады.
40 жылдардың ортасында трактор, автомобиль қозғалтқыштарының цилиндр блоктарын өңдейтін станоктардың алғашқы
автоматты желілері әзірленді, негізгі және көмекші өндірістік
процестері автоматтандырылған завод-автоматтар пайда болды.
статикалық
алғашқы
турлері тиратрон түрлендіргішті электр жетектер шығарыла бастады.
1949 жылдан бастап прокаттық стандардың басты жетегі ретінде сынап
түзеткіштері бар электр жетектері кеңінен ендіріледі.
1948-1950 жылдары практикалық стандардың бас асинхронды
қозғалтқышының ротор тізбегіне басқарылатын сынап түзеткіш
енгізілген вентильдік каскадтар шығарылды. Осы жылдары электр
зерттеу
конструкторлық
1950 жылдардың ортасында электр жетегінің теориясы мен
практикасы қалыптасып, бірнеше оқулықтар жарық көрді. 1953 жылы
баспадан шыққан М. Г. Чиликин «Общий курс электропривода» алты
рет қайталап шығарылып, мамандар дайындауға салмақты үлес қосты.
АҚШ -та жинақты маш ина негізінде энергияны электр
механикалық түрлендіру теориясының негізі қаланды, ол теория
соңынан басқарылатын электр жетегін дайындау практикасында
кеңінен пайдаланылды.
.^
чріщШ
Соғыстан кейінгі жылдары әлемнің жетекші зертханаларында
күштік электроника саласында алға шығу болды, ол дегеніңіз техниканың көп сапасын түбегейлі өзгертті, атап айтқанда, электр жетегінде
де айтарлықтай өзгеріс болды. 1948 жылы Дж Бардин мен В. Браттейн
2
(АҚШ) алғашқы транзисторларды шығарды. Электр жетегі
техникасына транзисторлар негізінде жасалған электрондық
басқарылатын кілттер енгізіле бастады.
1955 жылы Дж. Молл, М. Танненбаум, Дж. Голдей жэне
Голоньяк (АҚШ) күш салумен жасалған қуатты жартылай басқарылатын кілт-тиристор электр жетегі техникасына батыл ықпал етті.
Мыңдаған вольт кернеумен үлкен токтарға арналған тиристорлардың
пайда болуы рабайсыз, сенімсіз жэне үнемсіз сынап түзеткізгіштерден
және тиратрондардан бас тартып, түрақты ток электр жетегі тізбектерінде басқарылатын тиристорлық түзеткіштер қолдануға жол берді.
1970 жылдардың басында Ф. Блашке жариялаған жүмыстар
векторлық басқару (трансвектор жүйесі) деп аталатын магнит өрісі
бойынша бағдарланатын асинхронды электр жетегі жүйесін жасаудың
басын ашты.
1940 жылдардың басында А. А. Булгаков, М. П Костенко бастаған келешегі бар жиілікті-реттелетін электр жетегі саласындагы
жүмыстар жапғасып дами түсті. А. С. Сандлер жэне оның шәкірттерінің жұмыстарында 1970 жылдары тиристорлық негізде жиіліктүрлендіргіштер құру сұрақтары қарастырылды, жиілік түрлендіргіші
бар электр жетегін автоматты басқару принциптері қалыптастырылып,
бөлшектеп зерттелді.
1960-1970 жылдары М. Г. Чиликинніңжетекшілігімен адымдық
қозгалтқышты дискреттік электр жетектерін эзірлеу бойынша қарқынды зерттеулер жүргізілді. Дискретті электр жетектер, машина,
станок жасау жэне өндірістің басқа салаларына кеңінен енгізіліп,
техникалық жұртшылықтың құрметіне ие болды, реттелетін электр
жетегінің жаңа түрлерін эрі қарай жетілдіруге негіз болды.
Осы кезеңде вентилдік қозғалтқышты электр жетегі дамыды,
оларда коллектор ораманы түйістіріп-ажырататын жартылай өткізгіштер ротор орналасуына тәуелді басқарылатын кілттер тобымен
ауыстырылды.
Транзисторлар жэне оның негізіндегі көптеген құрылғылар
электр жетегін басқару жүйелері облысында бір қатар тиімді
идеяларды практика жүзінде іске асыруға мүмкіндік берді.
1950
жылдар ортасында Кесслер (Германия) ұсынған электр
жетегі координаторларын ілесінше түзетуі бар бағынышты реттеу
идеясы өте жемісті болды. 1960-1970 жылдары өндірісте кең қолдау
тапқан электр жетегін басқару құралдары кешені-УБСР-АИ аналогтық
жэне УБСР-ДИ сандық салалары жасалды.
13
1960-1970 жылдар шегінде АКШ-та шыгарьшган төрт разрядты
бір кристальды микропроцессор ІЫТЕЬ 4004 және багдарламаланатын
пап /■кпю РПР 14
сшіасында
логикалыкшнтроллер(Ш1К)РДР
И ^электр
е к т р жетегін басқару6астап
,
■
:
^релелерді каркынды турде ыгыстырып шыгара
бастады. Ал 1980 жылдары баскару сүлбасьшда 8 жане одан артык
релелер бар жүйелерді БЛК-мен ауыстыру зкономнкалык тдагыдан
тиімді бола бастады.
Баскарудын микропроцессорлык кұралдарымен БЛК дамуьша
қарай электр жетегінің ақпараттық бөлімі күрт өзгердг. координаторларды басқаруда функционалдық мүмкіндіктер өсе түсті, бірнеше
жүйелердің өзара және сыргқы оргамен өзара әрекетгер мүмкшдіктері,
нақтылы ақау іздеу, электр жетектің барлық элементгерін кез кедген
қалаусыз эрекеттерден қоргау мүмкіндіктері көтерілді. Соңгы 10-15
жылдар нарыққа шыққан 600А токқа, 1200 В кернеуге, 30 кГц жиш.юсе
арналган толық басқарылатын кілтгер және оларды басқару қүралдары, ягни күштік арнаның жаңа элементгік базасы электр жетепнщ
дамуына концептуалдық өзгеріс әкелді. Осы аспаптар шапшаң кері
„„«птопи йяп мпп^пьлапға бішктіріліп жиілік түрлендіргіштер қүруға
қүрылымы басқарылмайтын түзеткші
Ь-С фильтр-ендік-импульсі
(ШИМ) болып түзелді. Бұл
токтың ретгелетін электр жеі
модуль
дері нарыққа шығарыла бастады
әстүрлі емес электр машиналарымен
түрі
қынды игеріліп келеді.
жетектер
жүқа
шалы диэлектриктік қозғалтқыштар қолданылуда.Соңғы жылдары
әлемде ретгелмейтін электр жетегінен ретгелетін элекгр жетегіне көшу
үрдісі қалыптасып дамып келеді. Ретгелетін электр жетегін сораптарда,
желдеткіштерде, конвейерлерде және т.б. жаппай колдану жабдықтарының технологиялық деңгейін күрт көтеріп, қомақгы энергетикалық ресурстарды үнемдеуге мүмкіндік ашты.
14
1.4. Жаттыгулар
1.4.1. Айналаңызда электр жетегі қолданылатын көптеген құрылғылар бар. Солардан жақсы білетін біреуін таңдап алып, 1.1-суреттегі көрсетілген блоктарды, байланыстарды, техниканың көршілес
облыстарымен және шекараларды тауып көріңіз.
1.4.2. Электр жетегі құрамына ақпараттық арна (1.1-сурет)
немесе энергия ағынын басқарушы кейбір жүйе енеді. Әдебиеттерде
екі эртүрлі сөздерді кездестіруге болады: «Электр жетегін басқару
сүлбасы» және «электр жетектің басқару сүлбасы». Бүл сөздер тең
магыналы ма? Қайсысы дэлірек?
1.4.3. Күштік электроника саласындағы мамандар кей-кезде
электр жетегі деп электрондық түрлендіргішті айтады. ( 1.1-сурет),
электр машиналары саласындағы мамандар жиі электр жетегі деп
«әлдебір нәрселер тіркелген» машинаны айтады. Осы анықтамаларға
қандай түсініктемелер бересіз?
1.4.4. Қазіргі заманғы электр жетегінің дамуының негізгі
кезеңдерін көрсететін қысқаша реферат жазып қүрастырыңыз.
1.5. Түйін
Электр жетегі - электр механикал ық (міндетті түрде), электрлік,
механикалық түрлендіргіштердің жэне басқарушы (ақпараттық)
бөлімдерден қүралған жүйе, электр энергиясын механикалық
энергияға жэне керісінше, басқарылатын түрлендіруді іске асырады,
электрмен жабдықтау жүйесімен, жұмысшы машинасымен, жоғары
деңгейлі басқару жүйесімен өзара әрекеттеседі.
Қуаты мен айналу жиілігінің диапазоны 1012 артьшады.
Электр жетегі практика жүзінде технологиялардың барлық
түрлерінде қолданылады, тек қана электрлік емес қозғалтқыштар
пайдаланылатын салалар (авто көлік жэне с.с.) ғана бұған кірмейді.
Электр жетегі барлық өндірілетін электр энергиясыньщ 70%
артығын тұтынады.
15
2. ЭЛЕКТР ЖЕТЕГІ МЕХАНИКАСЫНЫҢ НЕГІЗІ
2.1. Қозгалыс теңдеуі
Қозғалтқыштың роторынан жэне онымен тікелей байланысқан
жұмысшы бөлігінен құралған
Бұл
М С лапикалш л
----------- Г
'
нақтылы: атап айтқанда, бір қатар сораптардың, желдеткіштердщ,
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
__
_
_
_
_
_.
1 Л 1 ГР
басқадаи
асырьшған
3 «/фзе^^жукт
Мс
2.1-сурет. Механикалық бөлімнің моделі
Суреттегі жүйеге екі момент түсірілген деп есептейік. бірі
М
механикалық бөлімдегі (үйкеліс) шыгасылар тудыратын статикалық
момент Мс эр бір моменттің өз мэні жэне бағыты бар. Жүйенің
к-гүм-япмг.кі Ньютоннын екінші заңымен анықталады:
± М ±М
=
,
<к
(2 .1)
мұндағы, со - бұрыштық жылдамдық; / - жинақ инерция моменті;
=
(2.1) теңдеудің оң бөлімі
динамикалық момент
болады. Ол, М жэне М с моменттердің алгебралық қосындысы нөлден
м
басқа болганда туындайды, динамикалық моменттің таңбасы мен мэні
16
үдеуді анықтайды. 2_,М = 0, яғни М және моментгері тең жэне қарсы
бағытталған режимдер қалыптасқан немесе статикалық деп аталады,
оларға о) = с о т і , соның ішінде сәйкес келеді.
*
0, режимдер өтпелі немесе динамикалық деп аталады
(үдеу, баяулау).
(2.1) теңдеудегі моменті практика жүзінде толығымен жүктеменің қасиеттерімен анықталады, ал М моментін тәуелсіз айнымалы
шама ретінде қабылдауға болады, оны қозғалтқыш қалыптастырады.
Бұрыштық жылдамдық со - тәуелді айнымалы шама, со(1) динамикалық режимдерде кез-келген нақты жағдайлар үшін (2. 1) теңдеуінің
шешімінен анықталады, ал статикалық режимдерде мына шарт
бойынша табылады ± М(со) ± Мс(со) = 0.
2.2. Механикалық сипаттамалар
(2.1) теңдеуіндегі М және Мс моменттері уақытқа, орналасу
жағдайына, жылдамдыққа тәуелді болады. Ең қызықтысы жэне
маңыздысы М және Мс моменттердің жылдамдықпен байланысы.
2.2-сурет. Механикалык сипаттамалардың мысалдары
ю(М) тэуелділігін қозғалтқыштың механикалық сипаттамасы,
ал со(Мс) тэуелділігін жүктеменің (механизмнің) механикалық сипаттамасы деп атайды. Электр жетегінің статикалық жэне динамикалық
режимдёрГн талдау үшін ең қолайлыжәне пайдалы аспап механикалық
сипаггамалар болып табылады.
іі- а і , -
С.ьайсемо
£
в6бЗ¥~
Моменттер мен жылдамдықтар эр түрлі таңбалы болуымен
механикалық сипаттамалар со-М жазықтығының 4 квадранттарында
орналасулары мүмкін. Квадранттарды I, II, III, IV рим сандарымен
белгілейді жэне белгілеу 2.2-суретте көрсетілгендей жоғарғы оң жақ
квадранттан басталып, сағат тіліне қарсы бағытта жүргізіледі. Осы
суретте асинхронды қозғалтқыштың (М) және орталықтан тебетін
машинаның (Л/) механикалық сипаттамалары келтірілген.
Шамалардың таңбасын қозғалыс бағытының бірін оң деп
қабылдай отырып анықтайды, мысалы сағат тілі бойынша +, немесе
жоғары қарай+, және с.с.
Қозғалыс бағыты бойынша бағытталған моменттер (қозғаушы)
жылдамдық таңбасымен бірдей таңбаланады (қозғалтқыш тың
сипаттамасындағы со0—идеал бос жүріс жылдамдығы; М^т —қысқа
түйықталу моменті, ал қозғалыс бағытына қарсы бағытталған
моменттер (тежеуші) жылдамдық таңбасына қарсы таңбаланады
(сипаттаманың қалған телімі).
Моменттерді активтік жэне реактивтік деп бөлу қабылданған.
Активтік моменттер қозғаушы да, тежеуші болуы мүмкін,
олардың бағыты жылдамдық бағытына тәуелсіз болады, мысалы
электр машинасы туғызған момент (2.2-суреттегі М), жүк туғызған
момент, серіппе туғызған момент жэне с.с.
Тиісті механикалық сипаттамалар төрт квадранттардың кез
келгенінде орналасулары мүмкін.
Реактивтік моменттер - қозғалысқа жасалған реакция, олар
қозғалысқа қашанда болсын қарсы бағытталады, яғни қашанда болсын
тежеуші болады: мысалы үйкеліс күштерден туындайтын момент,
ортадан тебетін машина туғызған момент (2.2-суреттегі М.) жэне с.с.
Олардың механикалық сипаттамалары эр қашанда екінші жэне
төртінші квадранттарда орналасады.
М еханикалық сипаттам аларды оларды ң қатаңды ғы мен
(3 - <іМ /(І(о бағалау қабылданған. Олар (2.3-сурет) абсолютті қатаң
/3 = со (1), абсолютті жүмсақ /3 = 0 (2), теріс /3 ■<0 (3) немесе оң /3 >- 0
(4) қатаң дықты болады.
Бірге қарастырылып отырған қозғалтқыш пен жүктеменің
механикалық сипаттамалары қалыптасқан режимдегі (статикалық
режимдегі) жылдамдықпен со Щ
1моменттің Мщч координаторларын өте
оңай табуға мүмкіндік береді. Нақтысында, егер жылдамдық осі
бойынша салыстырмалы М сипаттамасын айнадай шағылыстырса
18
(2.4 а-сурет), онда шағылысқан М. қисығымен қозғалтқыштың М
сипаттамасының қиылысқан А нүктесі қалыптасқан режимді
анықтайды. Олай болуы, М+(-М)-0 немесе ИМ-0 шарты орындалады,
АВ және ВС кескінділері тең болады.
2.3-сурет. Әр түрлі катандыкты механикалық сипаттамалар
а
б
2.4-сурет. Қалыптаскан режимді аныктау
Мүндағы оңай байқапатын жағдай, бір ғана операцияның орындалғаны - Мк екінші квадранттан бірінші квадрантқа ауыстырылуы.
Егер қозгалыс теңдеуін (2.1) келесі түрде (2.2) жазатын болсақ, бүл
операцияны жоюға болады:
19
±М ±М
тасо
= У—
(2 .2)
мұндағы, ± М к алдындағы «-» таңбасы жүктеме сипаттамасын аина
шағылысындай ауыстырғанды білдіреді (2.4 б-сурет)
Бүл эдіс электр жетегінде дэстүрлі түрде пайдаланылады, яғни
жалпы, эрине дұрыс (2. 1) өрнегінің орнына түрлендірілген (2.2)
өрнегін қолданады, бүл тек қолаилы эдіс екенін, сондаи-ақ М жэне
м
сипаттамаларының жай қиылысында қалыптасқан режим
К
орнауын есте сақтайды.
Әрі қарай, со{Мк) сипаттамасы эрқашан ордината осімен
шағылысқан түрде тұрғызылады, « ± » таңбалары қойылмайды, ал
қозғалыс теңдеуі келесі түрде жазылады.
*!
М -М к = 7 ^
ш
(2.3)
Қалыптасқан реж имнің координаталары соқал ж эне Мқад
қарастырылып отырған уақыт сәтіндегі машинаның білігіндегі қуатты
анықтаиды.
Р кал = М кал (Окаі
(2.4)
4
'
Қуат оң болуы мүмкін, яғни машинаның білігінен механизмге
беріледі (қозғалтқы ш ты қ режим) немесе теріс болады , яғни
алған
жэне жылдамдығы әр түрлі таңбалы болады (тежеу режимі).
Егер, элде-бір уақыт аралығында / жұмыстық нүкте со —М
жазықтығында бірнеше орындар алатын болса, яғни электр жетегі
бірнеше қалыптасқан режимдерде істеген болса, жүктемеге берілген
(оң) немесе жүктемеден алынған (теріс) механикалық энергияны
төмендегі өрнекпен анықтауға болады.
* И<) М
0
20
(2.5)
Мұнда «қал» индексі қойылмаган, өйткені қалыптасқан
режимдер қаншама көп болуы мүмкін және Р(і) - уақыттың кез-келген
функциясы.
Қозгалтқыш пен жүктеменің механикалық сипаттамалары
қалыптасқан режим статикалық орнықты бола алатынын анықтауга
мүмкіндік береді, ягни кез-келген кездейсоқ ауытқу әрекетінен кейін
жүйе бастапқы статикалық қалпына орала ма, (2.5 а-суреті), немесе
орапмай ма (2.5 б-суреті) анықтауга болацы.
2.5-сурет. Статикалық орныктылыкты анықтау
Бірінші жагдайда (2.5 а-суреті), кез келген кездейсоқ ауытқу,
мысалы жылдамдықтың төмендеуі (щ -< а)каі) қозгаушы моменттің
М тежеуші моменттен Мк артық болуымен бірге жүреді жэне тепетеңдік қайта қалыптасады, жүйе бастапқы қалпына қайтып оралады.
Екінші жагдайда (2.5 б-сурет) дэл сондай жылдамдықтың кездейсоқ
төмендеуі тежеуші моменттің артылуына экеледі де тепе-теңдік қайта
қалыптаспайды, жүйе статикалық орнықсыз болып табылады.
Механикалық сипаттамалар электр жетегі динамикасының
көптеген есептерін шешкенде маңызды жэне тиімді қүрал болады.
2.3. Моменттер мен инерция моменттерін келтіру
Жогарыда пайдаланылган жэне пайдалы мәлімет алуга мүмкіндік берген механикалық бөлімнің қарапайым моделі (2.1-суретті
қара) тікелей алганда электр жетектердің шектеулі сандарына гана
21
қолданыс табады. Әдетте, қозғалтқыш пен жүктеменің арасында
қандайда бір механикалық беріліс болады (1. 1-, 1.2-суретгерді қара),
яғни өзіндік моменттерімен жылдамдықтары бар эр түрлі б.ліюгер
орналасады. Кез келген нақты жүйені 2.1-суретгепдей қарапаиым
модельге келтіру үшін бірқатар операциялар орындалады. Бүл
операциялар, моментгермен жылдамдықтарды негіз ретінде таңдап
алынган білікке, әдетте қозғалтқыштың білігіне келтіру, моменттер
мен жылдамдыктарды келтіру деп аталады. Басқаша аитқанда, әлдебір
нақты механикалық жүйені, мысалы 2.6 а-суретге көрсеплген жүиен.
эквивалентгік жүйемен (2.6 б-сурет) алмастыру керек жэне сонда бүл
алмастыру жүйенің өзгеріссіз қалған бөлім інің (м ы салы -қозғшттқыштың) сипатына ықпал стпеу керек.
Келесі үйғарымдарды қабылдайық: жүйе қатаң, саңлаусыз,
негізгі бөліктерге қатысты инерция моменттері өзгеріссіз, аралық
біліктерге қатынасты моменттер нөлге тең, қозғалтқыш пен механизмнің жылдамдықтарының қатынасы і = со/сот жэне беріліс пайдалы әсер коэффициенті л тұрақты шамалар
в
2.6-сурет. М
жэне У жүк қозғалтқыштың білігіне келтіру көрінісі
22
Нақты және келтірілген жүктемелерде қозғалтқыштың тудыратын қуаты өзгеріссіз қалуы керек. Берілісте шығындар болмағанда
М т = М ксо = М мксот мүнда Мкм — механизмнің (жүктеменің)
білігіндегі статикалық момент.
Біздің жағдайда, шыгасылдар қозғалтқыш тарабынан
жабылғанда (М жэне со бір бағытты)
Л » I РжуП болады, яғни Я | Ш § И і М'к Щ
бүдан: М к -М т і(іг))
(2.6)
Шығасылар қашанда болса жүйенің қозғалыс тудыратын
бөлімімен жабылады, сондықтан қуат ағыны кері бағытта болғанда,
яғни жүктемеден қозғалтқышқа бағытталғанда:
К = (М ктп )И
(2.7)
Нақты және келтірілген жүйелерде кинетикалық энергия қоры
бірдей болуы керек
—
^жук^п 3(0
3 ЛП>К®
.
+ — - — = — + — - — немесе
Т
•2
//
, .£
(2.8)
Бүл жерде жеңілдік үшін берілістердегі шығасылар ескерілмеді,
эдетте егер жетектің жүмысында динамикалық режим басым орын
алмаса, ондай жағдай үлкен қателікке әкелмейді.
Келтіру үрдісі жүйенің бір элементі ілгерілемелік қозғалыста
болғанда, мысалы жүк көтергенде (2.6 в-сурет) де жүргізіледі. Мүнда,
жоғарыда айтылған ереже сақталады, келтірілген элементте қуат
өзгеріссіз қалады, алгашқы және келтірілген жүйелерде кинетикалық
энергия қоры бірдей болу керек. Егер қозғалысты қозғалтқыш
тудыратын болса:
М'ксо = т£у/г} яғни м ’ = т%д!7]
23
(2.9)
|олл-„и . у _ Жук көтеру жылдамдыгы; £ еркін
мұндагы, т - жүк массасы, V - жүк юіьү?
у
/
со
келтіру
радиусы;
құлау
.црпгия
корлары
н
теңестіргенде:
К инетикалы қ
энергия
«ч ү ғ
Т
'а ? І 2
ЛС\7С
= гпу-І2, ^
анықтаймыз:
І
ГПУ2
=
тпр2
и ЖГК
(2
-10)
I
■
0
Осы карастырылған қарапайьш моменттер мен (кұштер)
инерцня моменттерін (массалар) келтіру одіетері әр түрл. пракгикалык
есептеіадГш еш уге мүмкінлік береді. Кебінде, жүктеме-технологиялык
М КМ жэне М белгілі,
м а ш /ш и
-------- —
. -
■| щ
|т ц и
н
ал қозғатқыш пен берілісті берілген критерийлерге қанағаттатаңдап
V /_
_
_
_
_• _
_
_ _
_
_ГТГЛГҮ О П \ /
ІГ Р П Р ІГ
2.7-сурет. Центрифуга
Критерийлер талабы - минималь шығасылар (ең жоғары ПӘК)
немесе минималь масса, минималь құн және т.б., айтылған шектеулер
көлемінде-қол жетім жабдыктар, олардың каталогтық мәліметтері
24
болуы мүмкін. Кейде жүктеме мен қозғалтқыш белгілі болады да,
қойылган технологиялық мәселені ең жақсы қамтамасыз ете алатын
берілісті таңдап алу керек болады.
Мысал үшін келесі есепті қарастыруга болады. Инерциялық
моменті 3 белгілі, кедергі моменті мүлдем жоқ М мк = 0 центрифуга
жэне М -сот і қозғалтқыш берілген. Центрифугага максимал үдеу
беруді қамтамасыз ететін беріліс саны іот берілісті таңдап алу керек.
Яғни Е ц = сІа)и /сіі -> т а х
Центрифуга үшін қозғалыс теңдеуін (2.3) жазамыз.
Теңдеуге жоғарыда айтылған ереже бойынша берілістердегі
шығындарды есепке алмай центрифуганың білігіне келтірілген
М ц = М жэне 3 к шамаларын қойсақ:
ІМ = (гV , + ] 9
Осы өрнектен і бойынша туынды апып, оны нөлге теңей отырып
іздеген * анықтаймыз:
Ідіпп
Щ щц
п
Соңғы екі өрнек қозғалтқыш-беріліс-центрифуга жүйесінің
механикалық бөлімін жобалауға негіз болады.
2.4. Электр жетектің координаттарын реттеу
Электр жетектің негізгі бір міндеті оның координаттарын
басқару, ягни технологиялық үрдіс талабына сай жылдамдық пен
моментті мәжбүрлі түрде бағытты өзгерту.
Технологиялық процестің талабына сэйкес қозғалтқыштың
механикалық сипаттамасына эсер ете отырып, мэжбүрлі түрде жылдамдық пен моментті өзгерту, ягни реттеу, координаталарды басқарудың өте маңызды жағдайы болып табылады. Ал, координаттардың
25
біреуін басқасы тәуелсіз түрде өзгергенде керекті деңгеиде ұстап ^ ф у
ретгеудің жекелеген жағдайы болады. Жылдамдық өте жиі ретгелетш
координата болып табы лады , мы салы қозғалы с ж ағдай ы н а
байланысты көлік құралының жылдамдығын өзгерту керек болады,
сумен қамтамасыз ету жүйесінде керекті қысым жасау үшін сораптың
жылдамдығын реттеу қажет т.с.с.
Жылдамдықгы ретгеу ұғымын әр түрлі сипатгамалар паидаланылғанда (2.8 а-сурет) жүктеменің артуымен немесе төмендеуімен
туындайтын жылдамдықтың өзгеруімен, тіпті елеулі өзгеруімен
араластыруға болмайды (2.8 б-сурет).
а
®
2.8-сурет. Жылдамдықгы реттеу (а) және өзгерту (б).
Жылдамдықты реттеу механикалық сипаттамаларды бағытгы
қалыптастырумен байланысты болғандықтан мүмкін болатын бір
сипаттаманы негізгі ретінде бөліп қарастыруға болады. Әдетге негізгі
сипаттама ретінде қозғалтқыштың номинал шамаларына (кернеу,
жиілік, магнит ағыны және т.б.) сәйкес келетін табиғи сипаттамасын
қабылдайды.
Алда, қозғалтқыштың эр түрі үшін табиғи сипаттама алу шарттарын нақты белгілейміз.
Ал басқадай, жылдамдықты ретгеу үшін жасалатын сипаттамаларды жасанды сипаттамалар деп атайды. Олар әр түрлі техникалық,
экономикалы қ көрсеткіш терім ен ерекш еленетін тэсілдерм ен
қалыптастырьшады.
1.
Реттеу бағыты. Егер жасанды сипаттамалар табиғи сипа
тамалардан төмен орналасатын болса, онда бұл бір аймақтық реттеу
26
негізгі жылдамдықтан төменгі багыт болады, егер табиги сипаттамадан жогары орналасатын болса, бір аймақтық реттеу негізгі жылдамдықтан жогары багыт болады, егер табиги сипаттамадан жогары
да, төмен де орналасатын болса, екі аймақтық реттеу болады.
2.
Реттеу диапазоны - жүктеме моментінің берілген өзгеру шегінде максимал мүмкін жылдамдықтың минимал жылдамдыққа
қатнасы Д = а
/ й>тіп.
табнғи
табнғи
жасанды
ж асанды
а
б
2.9-сурет. Жылдамдыкты реттеу диалазонын анықтау
щ
2.9-суреттен жеңіл байқалатын жагдай: бірдей табиги сипаттамаларга жэне моменттің өзгеру шегіне АМ к айырмашылықтары үлкен
реттеу диапазондары сәйкес келеді. Бүл жасанды сипаттамалардың
қагаңдыгына байланысты, сондай-ақ қатаңдыққа тагы да бір көрсеткіш
- жасанды сипаттамадагы жылдамдықтың түрлаулылыгы тэуелді.
Түрлаулылық төмен (2.9 а-сурет) жэне жогары (2.9 б-сурет)
болуы мүмкін, ал кейбір жагдайларда абсолютгі қатаң сипаттамалар
/3 = со керек болады, сондай-ақ басқадай жагдайларда керісінше, өте
жүмсақ сипаттамалар (моментгі реттеу) қажет етіледі.
3.
Реттеудің жатықтыгы: бір-біріне қалайда ең жақын орналасатын жасанды сипаттамалар алу мүмкіндігі - жатық реттеу, ал
керісінше тек қана оірнеше оелгіленген сипаттамалар апу мүмкіндіп
сатылық реттеу болады.
4. Жасанды сипаттамалардагы рауалы жүктеме - электр жетегінің сенімділігн анықтайтын аса маңызды көрсеткіш. Қозгалтқыштың
27
рауалы қызуын анықтайтын ұзақ мерзімді рауалы жүктемені қарасТЫРаМТабиги сипатгамадағы рауалы жұктеме белгілі - ол козгалткыштыи номииал момеиті М,„ Есепті жеиілдету үшш жылу беру
өзгеруін есепке алмай-ак кұшгік тізбектег, рауалы ток кез-келген
жылдамдыкта козгалткыштын номинал тогына тен деп санаимыз.
Онда мэжбүрлі салқындатылатын қозғалтқыш үшш рауалы момент.
М рау ~ / ном Ф
■*
(2Л1)
тиісті жасанды сипаттамадағы қозғалтқыштың магнит ағынына
тәуелді болады.
Реттеу жүргізгенде:
ф —Фнш~соп$і, М роу~ І НОЛІФ ~ М ном
(2-11)
өрнекті үстірт бағалау рауалы жүктеме туралы жалпылама көрініс
береді жэне ол эр-бір нақты жағдайда дәлірек қарастырылу керек.
5.
Реттеу үнемділігі эр түрлі реттеу тэсілдерімен бірге қосарлана
жүретін энергия шығасыларымен бағаланады. Кейде, үнемділікті
үстүрт бағалауға болады. Ол үшін пайдалы қуатты Р2 = Мо) желіден
түтынатын қуатпен Р, салыстырады да элде бір ерекше нүктеде қуат
шығасын д р немесе пайдалы эсер коэффициентін (ПӘК) ? есептеп
шығарады:
Р
Р
« = -? - = ----- -—
' Р,
Р2 +АР
(2.12)
0 р түрлі тэсілдерді салыстырғанға реттеудің үнемділігінің
нанымды бағалары циклдік ПӘК негізделеді. Бұл ПӘК жетектің накты
жүмыс жағдайын есепке алып цикл Г1( уақыты бойынша анықталады.
ін
(2-13)
0
о
■
6.
Реттеуге кететін шығындарды оны жүзеге асыруға керекті
қосымша жабдықтардың қүны Сжа6 ретінде анықтауға болады.
28
Шығындардың тиімділігін олардың қайтарым мерзімімен бағалауға
болады.
Т каа ~ С ж аб I Ц Ж . Т Д
Ші
14)
мұндағы, ЦіУФСчТПО- реттеуді пайдаланудың жылдық тиімділік құны
Әр түрлі кәсіптік механизмдерінің жүктеме моменті өзгеруінің
жылдамдықтан тэуелділігі эртүрлі. Мысалы, көптеген механизмдер
реттеу тұрақты момент кезінде болатынын қалайды. Оларға жататындар: көтеру крандар, прокаттық стандар жэне т.б. Ал көптеген механизмдер реттеуді тұрақты қуат кезінде болғанын қалайды, оларға
металл кесу станоктары жатады.
Қозғалтқыштың рұқсат етілетін жүктемесі деп, қозғалтқыштың
тоғы номинапды тоққа тең жүктемені айтады. Онда рұқсат етілетін
момент, мысалы тұрақты ток қозғалтқыштың моментіне тең:
Мрук = кФІнаи
Момент реттеу тәсіліне тәуелді.
ЗоиаІІ
Р = С0П5І
2.10-сурет. Тэуелсіз қоздырылатын тұрақты ток қозгалтқыштың
екі зоналық реттеуінің сипатгамалары
Зона тұрақты момент кезіндегі реттеуге сәйкес. Шынында,
қозгалтқыштың магнит агыны номиналды кезінде реттеу негізгі тізбекте кернеу немесе кедергі өзгерту арқылы жүзеге асырылса, онда
якорь тогы номиналды болса, момент тұрақты болады:
29
Мт =кФІнт =соті = миач
Бұл зонада қозғалтқыш білігіндегі қуат сызығы заңдылық
бойынш а өзгереді, себебі ол бұрыш тық ж ы лдамды ғы на тура
пропорционал:
Р=М (д
Зона-ІІ тұрақты қуатпен реттеуге сэйкес, себебі бұл реттеу
магнит ағынын өзгеріу арқьшы орындалады. Бұл жағдайда номиналды
тоққа тең тұрақты ток кезінде, бұрыштық жылдамдығы өскен кезде,
магнит ағынын гипербола заңы бойынша өзгерту керек.
Ф
А
( Ц НОЛІ - һ о . Л )
КО)
А'
Мрүх, = кФІИ0М = —
0)
(О
м ном
(йном
(й
Бұдан бұп реттеу зонасында қуаттың тұрақты болып қалатыны
шығады, себебі:
СОП5 І.
2.5. Жаттыгулар
2.5.1. сызықтық жылжу үшін қозғалыс теңдеуін жазыңыз жэне
талдаңыз.
2.5.2. Егер ^ і ё і > А м /с 2 б о л с а рауалы жүктемені ш анықтаңыз
1000 Н
200 Н
150 кг
/~7
30
2.5.3.
I
Қозғалтқыштың білігіне келтірілген М
•
және о т
анықтаңыз
п =90 %
й'
^т=5 кгм
Э қоз.=0.5 кг м2
і=2
Мкм=400 Нм
2.5.4. Қозғалтқыштың білігіне келтірілген және анықтаңыз
0) п = 90 %
Қозғалтқыш
Уқоз.=0.5 кг -м2
___
1 Г
]1
і
Мсм=200 Н м
і,
М
т= 5 кг м
і=0.5
2.5.5.Алдыңғы 2.5.3. жэне 2.5.4. есептердің берілгені бойынша
механизмнің білігіне келтірілген анықтаң жэне анықтаңыз.
2.5.6. АИР160 84 қозғалтқышы жүкті 0,5 м/с жылдамдықпен
көтеру үшін редуктордың беріліс қатынасы қандай болу керек? Егер
ПӘК гі =0,85 болса, жүк көтергіш (жүкті көтеру-түсіру) қандай жүкпен
үздіксіз жүмыс істей апады?
0=0.5м
31
2 5 7 А112М2қозғалткышпайдаланатынцентрифугаға (М№ 0)
максималь ұдеу камтамасыз ететін редуктордыи б е р ш с саны
це
нтр
и
фуган
ы
ң
М=М
иом
анықтаңыз
Е
=
сісдц!
сіі
уақыттарын
бағалаңыз
және үдеу
V/ ц
]
Цешрофуга
Редухгор
*қоз
Қ озгаігщ ы ш
2.5.8. Моменттерді «акгивтік», «реаюгивтію>, «мэлімеггер аз» деп
сһл
белгілеңіз. (Таңбалардың жалпы ережесі пайдаланылады I М
V
0
и)
ш
Ц)
=:■;
. ""ТГ
о1
м
0
ЬІЗіШ
ш
ш
М
щ
Иі
)
м
-------------0
2.5.9. Электр жетегінде қабылданған қозғалыс теңдеуінің
с/н'
жазылуындағы «-» таңбасы нені білдіреді
т
2.5.10. Асинхронды қозғалтқыштың «механикалық сипаттамасьшың екі бұтағы» орнықты және орнықсыз деген тұжырым қатаң
ба? Оны қалай дәлірек тексереді?
2.5.11. Қозғалыс орнықты ма уМ -М к
19
2.6. Түйін
Электр жетегінің механикалық бөлімінің негізгі моделі - жаппы
білікке жапганган қозғалтқыштың роторы, ягни түсірілген М момент
жэне М■Вмоментімен эквиваленттік жүктеме (машинаның жүмысшы
бөлігі). Жалпы инерция моменті і болатын жүйе со жылдамдыгымен
айналады.
Қозгалыс теңдеуі
екі режимд» анықтайды:
қалыптасқан (статикалық), мүнда: с/уу/сУ/ = 0 және Ү М = 0 жэне
өтпелі (динамикалық) Мқозгалтқышпен жүктеменің механикалық
сипаттамалары; сипаттамалардың қатаңцыгы /? = сі\г / сісо.
Таңбалар ережесі: жылдамдық таңбасы тагайындалады,
қозгаушы моменттің таңбасы жылдамдық таңбасымен сэйкес, тежеуші
моменттің таңбасы жылдамдықтың таңбасына қарама-қарсы.
Активтік моментгер Мжэне Мқозгалыс туындатады (қозгаушы)
жэне қозгалысқа кедергі етеді (тежеуші) - қозгалтқыштың, жүктің,
серіппенің жэне т.с.с. моменттері; олар ю - М жазықтыгының төрт
квадраттарында орналасады.
Реактивтік моменттер әрқашан қозгалысқа кедергі етеді, олар
со —М жазықтыгының II және IV квадраттарында орналасады - үйкеліс,
серпінсіз материалдардың деформациясының т.с.с. моменттері.
Механикалық сипаттамалар қалыптасқан режимнің соті жэне
М ко1 координаттарын анықтайды, бүл - ордината өсінен шагылысқан
со(М к) сипаттамасымен <у(Л/)паттамасының қиылысқан нүктесі.
Негізгі қозгалыс теңдеуінде шагылыс операциясын «-» таңбасымен
есепке алады.
,
„
, ,
± М —[±М ) = і —— немесе эдетте М - М
сіі
тсһ*
- ./ —
сіі
Механикалық сипаттамалардың түрі қозгалыстың статикалық
орнықтылыгын анықгайды: егер қалыптасқан режимде сот, жэне М КО .1
орнықты нүктесімен кездеисоқ ауытқығанда жүиені қалыпты күиіне
қайтаратын момент артықтау болса - жүйе орнықты.
33
Егер жүктеме ротормен механикалық беріліс арқылы байланысқан болса, онда негізгі модельді алу үшін жүктеме моментін Мкм
жэне жүктеме инерция моментін 7 . қозгалтқыштьщ білігіне келтіру
операциясы пайдаланылады. Бастапқы және келтірілген жүйелерде
қуат Мсо жэне кинетикалық энергия 7<у2/2 өзгеріссіз қалу керек.
Қуат шығасы қозғалыс тудыратын элементпен жабылады. Моменттер
мен инерция моменттерін бастапқы жүйенің кез-келген білігіне
келтіруге болады.
Жылдамдық, момент, ток - электр жетектщ координаттары.
Реттеу-координаттарды мэжбүрлі түрде өзгерту, оны механикалық
ю(м)
немесе электрмеханикалық со(і) сипаттамалардың түрлеріне
сэйкес табиғи өзгерістермен араластыруға болмайды.
Координатаны реттеудің негізгі көрсеткіштері: табиғи сипаттамаға қатысты реттеу бағыты, диапазон, жатықтық, рауалы жүктеме,
үнемділік, реттеуге кететін шығындар.
34
3. ТҰРАҚТЫ ТОК ЭЛЕКТР ЖЕТЕКТЕРІ
3.1. Электр жетегінің турлері
Электр жетегінде негізгі элемент (электр энергияны механикалық энергияга түрлендіретін) электр қозгалтқыш болады.
Электр торабы 1Т*Л*
т х.Ғ,
аш
кех
3.1-сурет. Автоматтандырылган электр жетегінің
күрылымдык сұлбасы
Жүйе үш негізгі бөлімдерден қүралады:
а) өзінің ішіне жүмысшы механизмді ( ЖМ ), жүмысшы
машинаның орындаушы құралына электр жетегінің электр қозғалту
қүрылғыдан механикалық энергияны беру және жылдамдығын
өзгертуге арналған беру қүрылгыны (Бер. Қ) енгізетін механикалық
бөлік (МБ)\
б) электр қозғалту қүрылғы (ЭҚК) - электр энергияны механикалық энергиясына түрлендіретін электрмеханикалық түрлендіргіш
(ЭМТ);
в) күштік түрлендіргіштен (Т), басқару қүрылғыдан (БҚ) тапсыру
құрылғыдан (ТҚ) жэне кері байланыс бергіштерден (электрлік ҚБЭБ
және механикалық КБМБІ, КБМБ2) құралған басқару жүйе (БЖ).
Түрлендіргіш (Т) қозгалтқышты қоректендіру және басқару әрекетін
істеу үшін тағайындалған. Ол қозғалтқышқа берілетін токтың жэне
кернеудің түрін, жиілігін немесе электр энергияның сапа көрсеткіштерін өзгертеді.
35
Түрленгішті басқаратын ( Т), басқару құрылғы (БҚ), тапсыру
құрьшғьщан (ТҚ) тапсыру дабылдарды, ал электр жетегішң жэне
технологиялық процестерінің өтіп жатқан күйінің мэліметтерін, кері
байланыстардың бергіштерінен алады. Бұл бергіштердің көмегімен
қозғалқыштың тоғы, кернеуі, қуаты немесе оның басқа шамалары жэне
жылдамдық, момент, орындаушы құрылғының түратын орыны осы
шамаларға пропорционалды дабылдарға түрлендіріледі, ал олар, содан
кейін басқару құралға (БҚ) беріледі. Оның ішінде электр жетегінің
жэне технологиялық процестердің өтіп жатқан күйі тапсырылғанмен
салыстырьшады, ал егер де айырмашьшық болса, онда электр жетегінің
басқару қүрылғысы (БҚ) арқылы айырмашылықты талапталған
дэлдікпен жэне жылдам әсерлікпен жоюға бағытталған басқару дабыл
өндіріледі.
Әр түрлі электр жетектерді, олардың механикалық энергияны
тараіу эдістері бойынша негізгі үш түрге бөлуге болады: топты, дербес
жөне өзара байланысты.
Топты ЭЖ бір электр машина арқылы бірнеше жүмысшы
машинаның орындаушы құралдарын қозғалысқа келтіреді.
3.2 а-сурет. Электр жетектердің топтык және дербестік өзара
байланыстық сұлбалары
3.2 б-сурет. Конвейер жетегінін өзара байланыстық сұлбасы
36
Басқару дәрежесі бойынша электр жетектері:
A) реттелмейтін-бір гана өзгермейтін жылдамдыгы бар жұмысшы машинаның орындаушы құралдарын іске қосу үшін
Б) реттелетін-жұмысшы машинаның орындаушы құралына
өзгеріп тұратын жылдамдықты әсер етуге келтіру үшін;
B) багдарламалық басқарылатын, тапсырылган бағдарлама
бойынша басқарылады;
Г) бақылаушы - белгілі дәлдікпен жұмысшы машинаның
орындаушы құралдың жылжуын бақылау.
Автоматтандыру дәрежесі бойынша:
а) автоматтандырылмаған - қолмен басқарылаггын электр жетегі;
б) автоматтандырылган - шамапары автоматты реттелу арқылы
басқарылатын электр жетегі. Токтың түрі бойынша тұрақты және
айнымалы ток электр жетегі.
3.2. Электр қозгалтқымтардың және өндіріс механизмдерінің
механикалық сипаттамалары. Қалыптасқан режимдер
Өндіріс механизмдерін жұмысқа келтіретін электр қозғалтқыш
жұмысын қарастырғанда, ең алдымен электр қозғалтқыштың механикалық сипаттамалары өндіріс механизмдердің сипаттамаларына
сәйкестігін анықтау керек.
Өндіріс механизмінің сипаттамасы деп электр қозғалтқыш білігіне келтірілген жылдамдықпен механизмнің кедергі момент
арасындағы тэуелділікті айтады, яғни:
ю =(М").
Өндіріс механизмінің механикалық сипаттамасының эмпириялық формуласы:
Мк=М+ (М ^ -М ^ (а>/<оти)х,
(3.1)
мұнда, Мк - өндіріс механизмнің жылдамдығы со - тең кездегі кедергі
моменті, Нм\ М0- механизмнің жылжу бөліктері арасындағы қажалу
кедергі моменті, Нм; (Мкиач - номиналды жылдамдық сангм- кезіндегі
кедергі моменттің өзгеруін сипаттайтьга дәреже.
37
Бұл
тамаларын келесі категорияларға бөлуге болатынын көрсетеді.
а) жылдамдықтан тәуелсіз механикалық сипаттама (3.3-суреттегі
1
~
_________і і т ^ и т і \Л-Аси\ п п а м пыктан
Мұндай
крандар, лебедкалар, поршеньді сораптар, конвейерлер.
____ _
( ТІ/ОХ
жағдайда х
Бұл
ал
і . Мұндай
болады.
сипаттама (3 қисық). Бұл
М
сипаттама х
паттамалары
КоаДраішпа
---------*
жататындар: вентиляторлар (ауа үрлегіштер), ортадан тепкіш су
сорғыштар
і , сшзықсыз түсетін механикалық сипаттама (4 қисық). Бұл
жағдайда х=-1, ал кедергі моменті жылдамдыққа кері пропорционалды
өзгереді жэне механизмнің түгынатын қуаты түрақты болады. Мүндай
сипаггамалары бар механизмдерге жататындар: металл кескіш станоктар, металлургия өнеркәсіптерінде қолданатын орауыштар.
оо
3.3-сурет. Өндіріс механизмдерінің механнкалық сипаггтамалары
эқ механикалық сипаттамасы деп оның бүрыштық айналу
жылдамдығы мен айналу моментінің арасындағы тәуелділікті атайды,
яғни
ф
г
= /(М ).
ЭЖ-нің механикалық сипаттамасының қаттылығы деп электр
жетектің бүрыштық жылдамдығының айырмашылығына сәйкес келетін, электр-қозғалтқыштық қүрылғылардан өндірілетін электрмагниттік моменттер айырмашыпығының қатынасы, яғни:
38
м,-чш
*
ЬІ
Р -2)
ЭҚ-дың механикалық сипаттамаларын негізгі терттүрге бөлуге
болады:
а) абсолюттік қатты механнкалық сипаттама ({5-0) - бұл сипаттамада момент өзгерген кезде жылдамдық тұрақты болып қалады.
Мұндай сипаттама синхронды қозгалтқыштарда болады (7 түзу
сызық);
б) қатты механикалық сипаттама —бұл сипаттамада, момент
өзгерген кезде жылдамдық аз дэрежеде төмендейді. Мұндай сипаттама
тэуелсіз қозғалтқыштарда жэне механикалық сипаттаманың жұмысшы
бөлігіндегі жұмыс істейтін асинхронды қозғалтқыштарда болады (2
түзу сызық).
3.4-сурет. ЭҚ-тардың механикалык сипаттамалары
в) жұмсақ механикалық сипаттама-бұл сипаттамада жылдамдық,
момент өзгергенде едэуір төмендейді. Мұндай сипаттама тізбектей
қоздырылатын тұрақты ток қозғалтқыштарында болады (3 қисық);
г) абсолюттік жұмсақ механикалық сипаттама (п=0) - бұл
сипаттама кезінде, жылдамдық өзгерген кезде, қозғалтқыштың моменті тұрақты болып қалады. Мұндай сипаттама ЭЖ-нің бекітілген
жүйелеріне жұмыс істейтін тэуелсіз қоздырылатын тұрақты ток қозғалтқыштарда болады.
ЭҚ жэне өндіріс механизм қалыптасу режимде жұмыс істейтін
механизмнің кедергі моментімен ЭҚ айналдыру моменттері сэйкес
болуы керек, яғни М=МК.
39
ЭҚ-тың білігіндегі кедергі момент өзгерген кезде, оның жылдамдығы және моменті автоматты өзгеруі мүмкін, ал ЭЖ басқа
жылдамдықпен және жаңа пайда болған айналдыру моментімен
орнықгы жұмыс істейді. Бұл жағдайда автоматгы реттеуіш ретінде
ЭҚ ЭҚК-і қолданылады. Бұл жағдайды 3.5-суреттегі келтірілген
тэуелсіз қоздырылатын түрақгы ток қозғалтқышының механикапық
сипаттамасы 3 жэне өндіріс механизмінің (мысалы конвейердің) 7 және
2 сипаттамалары арқьшы көрсетуге болады. 1 сипаттама конвеиердщ
бос жүріс кезіндегі кедергі моментіне сэйкес. 2 сипаттама конвеиердің
жүктелген кезіндегі кедергі моментіне сәйкес.
Бастапқы бос жүріс кезінде М = М {, ал жылдамдық ю, тең.
Жүктеме өскен кезде жылдамдық азаяды, ал оған сэйкес ЭҚК те
азаяды. Сол себептен якорь тоғы, ал онымен бірге моментге өседі.
ЭҚ-тың моменттерінің теңдігі М = М 2-ге дейін өседі (со2 нүкте). Бұл
жаңа нүкте конвейердің механикалық сипаттамасына (2) және ЭҚ-тың
механикалық сипаттамасына (3) ортақ болады.
3.5-сурет. ЭҚ-тың және өндіріс механизмінің механикалық сипаттамалары
Статикалық тұрақтылық дегеніміз - тұрақталған режимдегі
жетек жұмысы, кездейсоқ әсерден жылдамдықтың тұрақталған
мэнінен ауытқуы кезінде жетек тұрақталған режим нүктесіне қайтып
келуі.
Егерде тұрақгалған режим нүктесінде мына шарт орындалса:
дМ дМк
-- ------ т-*-<0
дсо да)
40
л
(3.3)
электр жетегі статикалық тұрақты немесе:
- Рс<0,
(3.4)
Мысал ретінде тұрақты кедергі моментпен жүктелген асинхрондық қозғалтқышты қарастырайық. Бұл жағдайда нүктесінде:
дМ
дт
дМс А
дсо ~~В~
дМ
дМ с
део
део
ягни Режим тұрақты; ал 8 нүктесінде
А
С
0 < 0, яғни режим тұрақсыз.
3.6-сурет. Тұрақты кедергі момент кезіндегі ЭЖ-тің статикалық
тұрактылығын анықтау
3.3. Тұрақты ток электр жетектері
3.3.1. Әрекет принципі Негізгі теңдеулер
Кез келген коллекторлық тұрақты тоқ қозғалтқышының әрекет
принципі Ампер заңына негізделген: магнит индукциясы В магнит
өрісіндегі ток I жүретін өткізгішке сол қол ережесі бойынша бағытталған Ғ = В - М күш эрекететеді (3.7-сурет). Осы күш эрекетімен
41
жұп
айналады
ток багыты өзгермейтіндей және момент бірдей
___ •«« /чпг'лт,і гі отырады
қозғалтқышының
туғызған
векторымен кез-келген кандайда күрделі якорь орамаеындагы ток
^
______ Бұл бұрыш кпллектоодағы
анықталады
и д ^ д.
—і---------
*
болсын жағдайларға тәуелсіз.
ғ
3.7-сурет. Коллекторлық тұракты ток машинасының әрекет принципі
Магнит өрісіндегі қозғалған өткізгіштерде Фарадей заңына
сәйкес айналу электр қозғаушы күші туындайды (ЭҚҚ):
Ет
ҮП
В -£ -у
(3.5)
мүнла, V- оң қол ережесі бойынша бағытталған қозғапыстың сызық
тық жылдамдығы.
42
Кирхгофтың екінші заңына сәйкес орамдағы ЭҚҚ жиналып
түсірілген кернеумен теңгеріледі:
II - Е = ІК,
(3.6)
мұнда, Е —X Е от - жиындық айналу ЭҚК; К - ораманың кедергісі.
Тұрақты ток машиналары барлық электр машиналарындай
қайтарымды, яғни қозғалтқышта жэне генераторда болып жұмыс істей
апады.
Қызметі жағынан тұрақты ток электрмашиналары генераторлар
жэне қозғалтқыштар болып бөлінеді.
Тұрақты ток генераторлары технологиялық мақсаттарда тұрақты
ток қажет техника ауқымында: электролиз, электрлік дэнекерлеу, сонытұрақты
нылады.
Тұрақты ток қозғалтқыштарын көтеру құрылғылары үшін,
басқа реттелетін
қолданады
Құрылыста
тұрақты
діретін қуаты үлкен экскаваторлардың электржетегі үшін, сонымен
қатар аккумуляторларды зарядтау үшін жэне кей жағдайда электрлік
дәнекерлеу үшін қолданылады.
құрылысы
машинасының негізгі бөліктері: қозғалмайтын бөлігі - статор,
айналатын - ротор, якорь жэне подшипникті екі қалқан.
Статор станинадан, электрмагнит полюстері жұқа болат қаңылтырлардан жасалған, бір-бірінен жылтыр сырлы кілегеймен немесе
жұқа қағаз қаңылтырлардан оқшауланған өзекшелерден тұрады.
Өзекшелерге машинаның қоздыру орамасы болып табылатын, мыс
сымдарынан жасалған орауыштар кигізіледі.
Тұрақты ток машиналарында якорь деп аталатын машинаның
роторы электрмагниттің өзекшелері сияқты жұқа болат қаңылтырлардан құрылған цилиндрлік дене тәріздес. Машинаның якорінде
ораманы орналастыру үшін паздар жасалады, ораманың шығыстары
бір-бірінен және біліктен ток өткізбейтін материалмен - миканит
оқшауланып, коллектордың пластиналарына бекітіледі.
43
3.8-сурет. Тұрақты ток машинасының құрылысы:
/ - коллектор; 2 - щеткалар; 3 - якорьдің езекшесі; 4 - бас полюстің өзекшесі;
5 - полюстік орауыш; б - статор; 7 - подшипникті калкан; 8 - желдеткіш;
9 - якорьдің орамасы
Коллектордың сыртқы бетіне траверса арқылы машинаның
қозғалмайтын бөлігіне бекітілген щеткалар орналастырылады. Якорь
айналғанда онымен қоса коллектор да айналады, ал щеткалар °ньщ
бетімен сырғып, қозғалмайтын күйде қала береді. Якорьдің білігі
подшипникті қалқандарда бекітілген подшипниктерде айналады.
Егер бір емес, екі орамнан түратын орамды якорьге ораса және
ол орамдарды якорьде бір-біріне перпендикуляр етіп орналастырса,
ол кезде якорь айналғанда пайда болатын электр қозғаушы күштерінің
бір-бірінен фаза бойынша айырмашылығы болады. Бір орамда ЭҚК-*
нөлге тең болған кезде, екінші орамда ЭҚК-і максимал мэніне ие
болады.
Зауыттардың шығаратын тұрақты ток машиналарының якорінің
орамалары орауыштарының жэне коллектордың пластиналарының
саны айтарлы қтай көп болады. О раманың орауыш тары және
коллектордың пластиналары санының сәйкес артуымен генератордың
щеткаларында (шығысында) шамасы бойынша тербелісі өте аз
қосынды кернеу алынады.
Тұрақты ток қозғалтқышының айналатын моментінің ( М )
шамасы келесі қатынаспен беріледі:
М = кФ I ,
44
(3.7)
мұндағы, к - қозғалтқыштың тұрақтысы, оның құрылысына байла
нысты шама; Ф —магниттік ағын, Вб\ 1я —якорьдің ток күші, А .
Қозғалтқыштың жылдамдығы келесі теңдеуге бағынады:
п
Ц -
і як я
(3.8)
кФ
мұндағы, Кя - якорь орамасының кедергісі, Ом.
3.9 а-суретте келтірілген қоздырылуы параллель қозгалтқыш
желіге қозу орамасы желінің толық кернеуінің астында болатындай
жалганады. Сондықтан қозгалтқыштың магнит агыны жүктемеге
тэуелсіз түрақты болып қалады, ал якорьдің орамасындагы ток күші
жүктемеге пропорционалды түрде артады. Айналу жылдамдыгы көп
азаймайды.
а
б
3.9-сурет. Параллель (а) жэне тізбектей (б) қоздыру кезіндегі
электр козгалтқыштарының қосылу сұлбалары
Айналу жылдамдыгын реттеу қозғалтқышқа келетін кернеуді
өзгерту арқылы іске асырылады; якорьдің тізбегіне кедергіні енгізу
немесе магнит агынын өзгерту арқылы іске асырылады. Якорьдің
тізбегіне кедергінің енгізілуі қозғалтқыштың жылдамдығының азаюына әкеледі; жылдамдықты реттеу түрақты момент кезінде болады. Бүл
әдіс көтергіштер, жүкшығырлар, поршеньдік компрессорлар, сораптар
және т.б. үшін қолданылады. Бірақ бүл якорьдің барлық тогы өтетін
қосымша кедергінің қызуына байланысты елеулі шығындармен байланысты. Қозгалтқыштың айналу жиілігін реттеудің ең көп тараған түрі
магнит агынын өзгерту болып табылады. Бүл қоздыру орамасына
45
косылған реостат арқылы іске асырылады. Қоздырудың ток күші
қосы лған
р с и с іа і
_______ .
_____ ^ п р
қоЗҒаЛ ТҚ Ы Ш ТЫ Ң
айналу жиілігі артады. Бұл
б о л а д ы . Г С О С Т а і ІШД
~г--------лмІЯІІ. га х/пігрн
дын ТОК күшінін үлкен емес шамаеына>
» Р Ү
параллель электр қозғалтқыш
ыру орамасы
------- іүлкен
м
жэне реостаггағы ток кұшінін шамасы үлкен болмаиды.
қозғалтқышын
КШДЬШШІІШ
~----- Г
ретге көрсетілген сызба бойынша косады. Қоздырылуы тізбектеи
қозгалткыштар өзінін снпаттамаларымен
ш иди
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
__
_
_
_
_
_
ТТ'Т'1 /-І_ТТТТІЛ1 4
Ж е
.
-
______
жалғанған қозғалтқыштың
тогы отетіндіктен, қозгалткыштын жүкгемесінін артуымен бір мез. .
_______ „юііори па ПЙ1ТГЙартады.
I ІЛД^ ипшц
---- - в ,
и
Осыған байланысты мұндай қозғалтқыштар, біршшіден, аз аиналымдар кезінде үлкен айналу моментін көбейтеді (іске қосу кезінде) және
екіншіден, асқын жүкгемелік қабілетгілікке ие. Сонымен қоса, бшігінде жүктеменің азаюымен қозғалтқыштың айналу жиіліп жьшдам
артады және аз жүктеме кезінде (қалыптының 1/4-нен аз) оның
тұтастығына қауіпті жылдамдыққа ие болады. Бос жүріс, яғни жүктеме
жоқ кезінде сериестік электр қозғалтқыштарды мүлдем қосуға болмайды. Бұл серіктестік электр қозғалтқыштарының кемшілік қасиеті
болып табьшады.
Өзінің сипаттамалары бойынша бұл электр қозғалтқыштар
көтергіш көліктік құрылғылардың жетектеріне келеді. Олар электр
тартқышта (трамвай, троллейбус, электрлік темір жолдары) кеңінен
қолданьшады.
,
Құрылыстық практикада қоздырылуы тізбектеи қозғалтқыштарын қозғалтқыш - генератордан қоректенетін қуаты үлкен кейбір
экскаваторларда жэне аккумуляторлардан қоректенетш электрлік
тиегіштерде қолданылады.
Қоздырылуы тізбектей қозғалтқыштардың жылдамдықтарын
ретгеу қоздырылуы параллель қозғалтқыштарынан принциптік айырмашылығьі жоқ, тек қоздыру немесе якорьдің орамаларында ток
күшінің мэнін реостатпен өзгертілмейді, ол шунтгау арқылы өзгертіледі - осы орамалардан токты бөліп тастау.
Тұрақты ток қозғалтқыштарының айналу бағытын өзгерту үшін
(реверстеу) магнит өрісінің полярлығын немесе якорь орамасындағы
46
ток күшінің бағытын өзгерту қажет. Бұны сәйкес орамаг
немесе қоздырудың) ауыстырып қосумен орындайды.
тұрақты ток қозгалтқышының
механикалық сипаттамалары
Қозғалтқыштың якорі Я жэне қоздыру орамасы ҚО бір-бірінен
тәуелсіз түрленгіштерден I/ жэне I/ -лардан қоректендіріледі. Бүл
жағдайда қоздыру ток / Н якорь тоғынан / тәуелсіз. Механикалық
орь тізбегінде қүралған
теңдік теңдеуінен
Қозғалтқыштың байсалды режимде жүмыс
түсуі
электр
■V
.МВ*
ІГ=т+Е
(3.9)
мұнда, I —қозғалтқыштың якорь тізбегіндегі ток, А ;К - якорь тізбегінің
қосынды кедергісі (К +К) , Ом;
Е = кФсо,
мұндағы, к =
р ^
р - полюстердің жұп саны; И —якорь орамасының
өткізгіштер саны; а - якорь орамасының параллель тармақтары;
Ф - магнит ағыны, (Вб)\ а>- бұрыштық жылдамдық, (рад/с).
Егер де (3.9) тендеуге Е=кФсо қойсақ, онда қозғалтқыштың
жылдамдық тендеуі шығады:
С /- /- Д
~
іГ ф
~
(З Л 0 )
(3.10) тендеуі қозғалтқыштың айналу жылдамдығының якорь
тоғынан тэуелділігін көрсетеді. (0- / ( 1) тэуелділігін қозғалтқыштың
электрмеханикалық сипаттамасы деп атайды.
Механикалық сипаттаманы тұрғызу үшін, электр қозғалтқыштың айналу жылдамдығының моментінен тәуелділігін табу керек.
47
3.10-сурет. Тэуелсіз қоздырылатын тұракты ток козгалткышының
қосылу сұлбасы
■
Қозғалтқыштың моменті:
М = кФІ,
(ЗЛ1)
Егер де (3.10) теңдеуге (3.11) теңдеуінен І - т мэнін қойсақ,онда:
к-ф
к '-Ф
й
з
*
-
*
(
З
Л
2
)
немесе
®=—
С
(3. 13)
С
Ш
Н
мұндағы, с - кФ
3.11 -суретте тәуелсіз қоздырылатын тұрақгы ток қозғалтқыштың
якорь тізбегінің әр түрлі кедергілері үшін түрғызылған механикалық
сипатгамалар келтірілген.
„
Егер де М=0 болса, онда барлық сипаттамалар ординат боиында
жатқан со0нүктесі арқылы өтеді. Бүл нүктедегі бүрыштық жылдамдық
кедергіден тэуелсіз. Бүл жылдамдық мүлтіксіз бос жүріс жылдамдық
деп аталады. Ол:
0
*-Ф
К.<К3<К3<К4<К3
48
МцузМнМқі^
0
Мқгз м ®
3.11-сурет. Механикалық сипаттамалар
Егер де қозғалтқыш жүктемесіз со0жылдамдығымен жұмыс істеп
тұрса, онда оның білігінде кедергі моменті Мк пайда болғанда,
бұрыштық жылдамдық азаяды. Осы себептен ЭҚК-і Е азаяды, ал ток
1 жэне момент М ұлғаяды. Бұрыштық жылдамдық қозғалтқыштың
моменті М кедергі моментіне Мк тең болғанға дейін азаяды. (3.12)
теңдеудің екінші мүшесі
К
ф 2"
. ЩШ
ЭЖ-нің жылдамдығының
статикалық кұралуы деп аталады.
Қозғалтқыштың жылдамдық теңдеуін былай деп жазуға болады:
(о=(о0-Л(о
(3.15)
Табиғи сипаттама жьшдамдығының теңдеуі:
(3.16.)
Қосымша кедергі К якорь тізбегіне қосылған кезде жылдамдықгың төмендеуі
(3.17)
Бұл жағдайға сәйкес сипаттамалар, жасанды сипаттамалар деп
аталады.
49
Егер де (3.17) теңдеуді со0 бөлсек, онда жылдамдықтың азаюы
салыстырмалы бірлікте көрсетіледк
со0-со
Асо = Асо/о)0 = --------(3.18)
со0
3.5. ТэуелсЬ қоздырылатын түрақты ток қозгалтқыштың
тежеу режимдеріндегі механикалық сипаттамалар
тоқтату
қажет
өнімділігін, ал кей кезде өнімнің сапасьн анықтайды.
түрі
а) электр энергиясын желіге қайтару (рекуперативтік) арқылы
тежеу;
б) динамикалық тежеу;
в) қарсы қосу арқылы тежеу.
механикалық сипаттамалар 3 .12-суретте
келтірілген
п
Генераторлық
режим
сож
1
В-2^ Кз
Қозгалтқьшгтық
рехим
-М к
Ш
Қозгалтқьпптық
режим
IV
Генераторлық
режим
3.12-сурет. Әр түрлі тежеу режимдердегі тәуелсіз қоздырылатын тұрақты ток
қозгалтқышының механикалық сипаттамалары
а) электр энергиясын желіге қайтару (рекуперативтік) арқылы тежеу
Осы режим ЭҚ-тың жылдамдығы, мүлтіксіз бос жүріс жылдамн жоғары болған кезде болады. Қозғаптқыштың ЭҚК-і Е, кернеу
50
II-дан асып кетеді, ал ток /өзінің бағытын кері өзгертеді. Қозғалтқыш
желімен параллель генераторлық режимде жұмыс істейді, яғни ол
энергияны желіге қайтарады. Бұл мына теңцеуден көрініп тұр:
и -Е
, - ^
-(Е-ІІ)
- л і г л
<ЗЛ9>
ал сол себептен моменттің таңбасы керіге өзгереді де, тежеу болып
қалады. М =- кФІ. Егер де тежеу моментін Мт = -М белгілесек, онда
(3.19) теңдеудің (со>соп болғанда) түрі мынадай болады:
Мұндай тежеу режимі жүкті түсірген кезде көтергіш механизмдердің ЭЖ-терінде болады. Мұндай тежеу өте өнімді, себебі
қозғалтқыш білігінен келетін механикалық энергияны электр энергияқаитарады
б) динамикалық тежеу
Динамикалық тежеу режимі қозғатқыштың якорін желіден
ажыратып, кедергіге қосқан кезде болады (3.13-сурет), ал қоздыру
орамасы желіге қосылған күйінде қалады. Бұл режимде электр энергия
желіге қайтарылмайды, ол К , кедергіден жылу түрінде бөлініп
шығады. Қозғалтқыштың ЭҚК-нің таңоасы өзге
якорьге кернеу қосылмагандықтан якордің тогы:
мұндағы, К - якорь тізбегінің кедергісі.
Тежеу моменті динамикалық тежеу режимінде тең
к 2 Ф2
М т = кі = ------— 0)
к
Магнит ағыны Ф тұрақты болган кезде
51
(3.21)
КА
СО^—К г - М
т
ш
к
Е
і
о
I
—
қо
<У
3.13-сурет. Динамикалык тежеу сұлбасы
в) қарсы қосу арқылы тежеу
Мұндай тежеу режимі қозғалтқыштың орамалары бір бағытта
айиалғанда, ал якорь сыртқы моменттің эсерімен әлде инерциялық
күштерімен қарсы жаққа айналғанда пайда болады. Мысалы.
ал
——
' “ А -------- —я
л
х
^
туатын момент жетегі жүк түсу жаққа айналдырганда болады. Мұндай
режим қозгалтқыштың якорь орамасын (немесе қоздыру орамасын)
тез тоқтатуға, немесе айналу бағытын керіге ауыстырып қосқан кезде
Шл
механикалык
суретте көрсетілген.
қозғалтқыш
МКІ, қысқа түйықталу моментінен Мш кем
қосылады
Бүл жағдайда ЭҚ-тың жылдамдығы я
үлғаяды да, түрақтанған қалыпқа жетеді
/ =
Ц -Е
П
52
(3.22)
3.14-сурет. Қарсы қосу арқылы тежеудің механикалык сипаттамасы
Жүктің моменті ұлгайган кезде, ЭҚ-тың бұрыштық айналу
жылдамдыгы АВ сипаттамасына сэйкес азаяды, егер де жүктің моменті
қысқа тұйықталу моментіне М . тең болса, ЭҚ тоқтайды. Бұл жагдайда
( (0=0 болганда) қозгалтқыштың Э.Қ.К-ші Е=0, ал сол себептен ток:
/ =^
(3.22)
Жүк көтерген кезде кедергі моменті де өседі. Ал ЭҚ моментінен
жогары болган кезде қозгалтқыш қарсы жаққа айнала бастайды, ал
жүкті төмен түсіре бастайды. Момент Мк2 -ге тең болган кезде
сипаттаманың С нүктесіне сэйкес тұрақталган қалыпты жылдамдыққа
жетеді. Якорь қарсы жаққа айналгандықтан, ал магнит агынының
багыты өзгергендікген, ЭҚК-тің багыты да өзгереді.
/=
тендеуімен анықталатын ток қозгалтқыштық режимде
жогары болады, ал оган сәйкес ЭҚ қарсы қосу арқылы тежеу режиміндегі момент те ұлғаяды.
I
квадранттың А нүктесіне сәйкес жылдамдықпен істеп тұрга
ЭҚ-тың кернеуінің қайшылығын өзгерткенде ол ВС сипаттамасының
II квадранттағы В нүктеде жүмыс істеуге ауысады. Одан кейін тежеу
моментінің әсерімен жылдамдық азая бастайды. Жылдамдық нөлге
тең болғанда (С нүктесі) ЭҚ-ты желіден ажыратса ол тоқтап қалады.
Егер де ажыратпаса, жылдамдық қарсы багытқа ұлғая бастайды (III
квадранттағы С сипаттамасы бойынша). Айнапу бағыты өзгерген кезде
53
ал қозгалтқыштық
көшіпкайтадан желіні* кернеуіне карсы болады. ЭЖ кайтадан тұракты
жылдамдықпен козгалткыштык режнмде табнғи сипаттамада кері
айналу багытымен жұмыс істейді (ҒЕ снпатгамасынын Г нұктес).
ш
3.15-сурет. Қарсы косу аркылы тежеу режиміндегі қозғалқыштын
механикалык сипаттамасы
Егер де якорьдің шықпасында кернеудің қайшылығын қайтадан
өзгертсе,' онда
ЭҚ
қаитадан
----' *
і У іитптпг т
, .• * ! *»і
5
айналу жылдамдығының қарсы бағытқа ауысуы С К І сипаттамасы
бойьшша өтеді.
3.6. Тізбектей қоздырылатын тұрақты ток қозгалтқыштың
механикалық сипаттамалары
Электрмеханикалық сипаттаманың тендеуі:
1 3 -ІК
( о - ---------- ,
КФ
.
’" ь
лЛ
мұндағы, К - якорь тізбегі мен қоздыру орама кедергілерінің қосынды
кедергісі.
,
:■. ЙЩЩІ
Тәуелсіз қоздырылатын қозғалтқышқа қарағанда тізбектей
қоздырылатын қозғалтқышта магнит ағыны Ф токқа тәуелді.
54
+ ------- +
3.16-сурет. Тізбектей коздырылатын тұракты ток козгалткыштың
жалгану сұлбасы
3.17-сурет. Тізбектей қоздырылатын тұрақты ток қозгалтқыштың
магниттелу кисыгы
Егер де магнит жүйенің каныгуын есепке алмасақ, онда магнит
агыны мен токтың арасындагы тэуелділік сызықты деп есептеуге
болады, яғни Ф = а і.
Бұл жағдайда қозғалтқыштың моменті
М = кФІ = ±кҒ = тР
(3.23)
3.18-сурет. Тізбектей коздырылатын тұрақты ток козгалтқыштын
механикалык сипаттамасы
55
Бұрыштық жылдамдықтың теңдеуіне теңдеуден токтың мәнін
қойсақ, механикалық сипаттаманың формуласын табамыз:
м
0) ------- г
К
Л
— ------- /тт
т- у] МІ т
т
уіМ
р
(3.24)
Бұдан шығатыны, егер де магниттік тізбек қаныққан болмаса,
онда механикалық сипаттама қисық сызықпен көрсетіледі (3.19-сурет).
3.19-сурет. Тізбектей қоздырылатын тұракгы ток козғалтқышының моменті мен
бұрыштық жылдамдығының якорь тогына тәуелділігі
Табиғи механикалық сипаттамалар (3.24) теңдеумен тұрғызылған с ип аттамал ардан аиырмашылығы болғандықтан сипаттамалар
графаналиттік әдіспен түрғызылады. Табиғи механикалық сипаттамалар, әдетте каталогтарда келтірілетін п - /( I ) және М=Ч(І) табиғи
механикалық сипаттамалар арқылы тұрғызылады.
Жекелеген типті сериялы қозғалтқыштар үшін бұл сипаттамалар
салыстырмалы бірлікте беріледі: со* = /(Г ) жэне М =Х¥(Г). Осындай
эмбебап деп аталатын сипаттамалар 3.19-суретте көрсетілген.
Табиғи сипаттамаларды тұрғызу үшін келесі эдісті пайдаланайық.
Табиғи сипаттаманың теңдеуі:
ш =Ц-ІК,/кФ ,
мұндағы, К = К + К ^
немесе
56
(от= и / к Ф ( і - і к /ц )
(3.25)
Егер де якорь тізбегіне қосымша кедергі К (реостат) қосылса,
онда қозгалтқыш реостаттық сипаттамада жұмыс істейді, ол үшін
(0 =
(3.26)
і!
к* Ф
осы теңдеуді (2.18) теңдеуге бөлсек:
С0
Ц -ІК
(О
к
осы арадан шығатыны:
и - І ( К к + К р)
со
соҚ
ІГ-ІК
(3.27)
к
немесе салыстырмалы бірліктерде:
.
а>
0)
мүндагы,
К
К
-
Х-Г-К'
(3.28)
‘ і -г-к:-
якорь
тізб егін ің
салы сты рм алы
бірліктеріндегі жасанды кедергі:
п *
. *
й)
К, = — о) = —
*
К'
Ш
со
•
Чп_ I ' = 1
і
Реостаттық сипаттамаларды тұргызу тәртібі мынандай
57
Токтың Г кейбір мәнін альш, табиги си п ап ам ., ч * » » »
- ,м
табады Содаи кейін белгілі (3.28) тендсуі бойынша К = Я , , сондайІ к г бойыншабелгісіз ш / манін аныктаймыз. Дәл осы с и я д а , токтын
? б а с к а «н д ерін ен жылдамдыктьт белгісіз
, о , жоне т.б. керекп
мәндерін анықтаймыз]
' 2О^суретте тізбе кте й коздырылатын козгалткыштын табнгн /Г
3
.
.......
..........«гтттямялаоы.
көрсетілген
әдіс
бойынша
жэне К * реостаттык сипаттамалары
тұрғызылган
т
сипаттамалар
никалық сипаттамаларын ® - / ( м )
тұргызуга
(Ь
3.20-сурет. Тізбектей коздырылатын козгалткыштын табиги жэне реостатш к
электрмеханикалық сипаттамалары
3.21-сурет. Тізбектей қоздырылатын тұрақгы ток қозгалтқыштың табиги жэне
реостаттық механикалық сипаттамалары
58
3 . 7. Тізбектеи қоздырылатын тұрақты ток қозгалтқышының
тежелу режимдеріндегі механикалық сипаттамалары
Тізбектей қоздырылатын ЭҚ тежеудің екі режимі болады:
динамикалық тежеу жэне қарсы қосу арқылы тежеу. Динамикалық
тежеудің сипаттамасы, қозғалтқыштық режим сипаттамаларының
жалғасы ретінде теріс бұрыштық жылдамдық аймағындағы өтетін
жалғасы болады. Бұл 3.22-суретте 1 жэне IV квадранттарда өтетін
сипаттамалармен көрсетілген.
Егер де жүкті қозғалту моменті электр қозғалтқыштың қысқа
түйықгалу М моментінен үлкен болса ғана қарсы қосу арқылы тежеу
мүмкін болады.
Якорға келтірілген кернеуді қарама-қарсы өзгерту арқылы қарсы
қосу режимін құруға болады. Бұл жағдайда якорь тоғы өзгеріп, қоздыру
токтың бағыты өзгермеуі керек. Кернеу қарама-қарсы өзгерту кезіндегі
механикалық сипаттамапар 3.23-суретте келтірілген.
3.22-сурет. Әр түрлі режимдегі тізбектей коздырылатын қозгалткыштың
механикалык сипаттамалары
3.23-сурет. Қарсы қосу арқылы тежеу режиміндегі тізбектей қоздырылатын
козгалткыштың механикалык сипаттамалары
59
жэне тәуелсіз коздыру. Өзін-өзі коздырып тежеу кезінде (3.24-сурет)
қозғалтқыштың якорі және қоздыру орамасы желіден ажыратылып
кедергіге (резисторга) жалганады.
Е
3.24-сурет. Өздігінен қоздырылатын динамикалық тежеу кезіндегі тізбектей
қоздырылатын тұракгы ток қозгалтқыштың қосылу сұлбасы
Осындай жагдайлар үшін машинаның механикалық сипаттамалары 3.10-суреттегі II квадрантта келтірілген. Бұл тежеу әдісі кезінде
бастапқыда өте үлкен өзін-өзі қоздыру болады, ол кедергі моментінің
ырғақтауына апарады. Сол себептен механизмде қажетсіз соққылар
туады. Осы себептен 3.25-суретте көрсетілген сұлба бойынша ЭҚ-тьщ
тәуелсіз қоздырылатын динамикалық тежеу қолданылады.
Е
ҚО
3.25-сурет. Тэуелсіз қоздырылатын динамикалық тежеу кезіндегі тізбектей
қоздырылатын тұракгы ток қозгалтқыштың қосылу сұлбасы
60
ЭҚ тәуелсіз қоздырылатын генератор ретінде жұмыс істегендіктен оның сипаттамасы тәуелсіз қоздырылатын ЭҚ динамикалық
тежеу сипаттамасы сияқты болады. Бұл сипаттамалар сызықты болады
жэне бәрі де координат басында қиылысады.
қозгалтқыштың
жылдамдыгын
реттеу
(О
Ц -1К
(3.29)
к-Ф
(3.29)
теңдеуден үш эр түрлі бұрыштық жылдамдықты реттейті
тәсілдер шыгады:
а) қоздыру токты (магнит агынын) өзгерту арқылы;
б) якорь тізбегінің кедергісін өзгерту арқылы (реостаттық);
в) қозгалтқыштың якорь кернеуін өзгерту арқылы.
►
/ҮҮҮ\
+
/г т _ і
қо
ко
1
к
Л/
а) кедергі арқылы
б) кернеу реттеуіші аркылы
3.26-сурет. Магнит агынын өзгерту арқылы бұрыштық жылдамдықты
реттеуінің ЭЖ-нің сұлбалары
61
М ■
нады, сол
қоздыру орамасы козгалткыштын 2-2,5% куашн тұгы-
с Х г е н КОЗДЫРУ ТОКТЫ озгерту аркьшы реттеу ете ұнемд,
о,
а
м
I
О>0
О
ном
токты езгерту
аркылы бұрыштык жылдамдыкты
реттеудін механикалык сипаггтамалары
3.27-сурет. Қоздыру токты өзгерту
жылдамдыкты реттеудін электр
механикалык сипаттамалары
БұЛ ЭДНЩ
“**«** ------ И
жоғары реттеледі, ал рұқсат етілетін момент гипербола заңы боиынша
өзгереді жэне рұқсат етілетін қуат тұрақты болып қалады. со /(I)
электрмеханикалық сипатгамаларға қоздыру тоғы өзгерген кезде,
идеал бос жүрістің бұрыштық жылдамдығының эр түрлі мәндері
..»«>/> .-оттопі пп миіня опнекпен анықталады.
„
V
&0~ к-Ф
(3.30)
сипаттама үшін
3.27,3.28-суреттерде
Ф
ит
I9
- =Ф ждо
.
.
бос жүрістің бұрыштық жылдамдығы ©о ордината өсінде көрсетілген.
механикалық сипаттамалар
0 кезде электрмехаБұл мынадан шығады
>ің теңдеу түрінен:
0
/
ал мұнан токты белгілесек:
.
Ц -ІК
к-Ф
Ц_
К
62
Механикалық сипаттамалар ординат биікте бір нүктеде қиылысады, себебі магнит ағыны азайғанда, қысқа тұйықталу моментінде
азаяды
Мқ.т. =кІқ.т. Ф
(3.31)
К
1
Реттеу диапазоны 5:1 ден 10:1-ге дейін болады.
Жылдамдық ырғақтылығын берілген диапазон шекте реттеу
реостаттың саты санына тәуелді.
Бұрыштық жылдамдықтың тұрақтылығы жеткілікті жоғары
болады.
3.9. Тәуелсіз қоздырылатын түрақты ток қозгалтқыштың
бұрыштық жылдамдыгын реостаттық және импульстік
параметрлік тәсілмен реттеу
а)
г)
3.29-сурет. Бұрыштық жылдамдықты импульстік тәсіл арқылы реттеу
а) қосу сүлбасы; б) жылдамдықты қуыстылық ц йзгерту арқыпы реттегендегі
график; в) механикалык сипаттамалар; г) тиристорлық кілттің сүлбасы
63
Якорь тізбегіне қосылған қосымша кедергі
сұлбаға
іледі немесе кілтпен тұйықталады. К ^ қысқа тұйықталған
ажыра
ІІ^СМ^И
''-ГГ-------- тылған кезде ток және жылдамдық азаяды. Кілттщ коммутациясы
асырылады
Д і £>11\ 1 |
---- -----------г
' Бұрыштық жылдамдықтың орташа мэні жүктеме момент және
ажыратылған жэне оеютілген
ни баскаоү импүльстерінің қуыстылығына
,
Һ
8 -- ----- -
(3.32)
Һ + І 2
Егер де қозғалтқыштың білігіндегі жүктеме тұрақты кезінде ц
өссе, онда бүрыштық жылдамдықта да өседі, ал /и=1 болғанда (кілт К
түрақты жабылып түр) қозғалтқыш табиғи сипаттамада жүмыс істейді.
//=0 кезде қозғалтқыш К тұрақты қосылған реостат сипаттамада
жұмыс істейді (кілт К ажыратылып тұрады), // басқа мәндері кезінде
эквивалентті қосымша кедергі былай белгіленеді:
=к^ о -
Щ
(3-33)
Ал механикалық сипаттамалар мына теңдеумен белгіленеді
СО -
V
М,орт
к Ф
к Ф
3.10. ТәуелсЬ қоздырылатын түрақты ток қозгалтқыштың
якоріне берілетін кернеуді өзгерту тәсілі арқылы бұрыштық
жылдамдықты реттеу
М = ҺФ-І= соті
(3.35)
1 = 1поАі =сопі; ф = ф пам —сопі
Әр түрлі кернеу мәні кезінде қозғалтқыштың бүрыштық жьіл*
дамдығы:
64
*
Л
іКя)
Ю,------^ —
/->
-*<
г\
(3.36)
о = Ъ—±-------- 11
к-Ф
Олардың қатынасы:
(3.37)
Бұдан шығатыны: кернеу өзгерген кезде реттеулік сипаттамалар
бір-біріне параллель жатады, яғни қаттылықтары бірдей, ал ол
бұрыштық жылдамдықтың салыстырмалы жоғары тұрақтылығын
анықтайды (3.30-сурет).
V.
3.30-сурет. Әр түрлі кернеу
кезіндегі механикалык
сипаттамалар
3.31-сурет. Г-Қ жүйе бойынша
қосылган негіздік сұлба
Реттеу диапазоны
ном
1П
ІМ І-Кя)
65
(3.38)
Генерагор-козғалткьші жұйесінде генератор тұраеты жьщдамдықпен айналуға М1 АҚ арқьшы келтіріледі. Ал генератордын жане
ток
реттелетін козгалткыштын коздыру тізбектер. тауелсз ч р ак ть, —
коректенеді. Қозғалткыштын якорь -пзбепмен генератордын
көзінен
якорь тізбегі тікелей қосылады.
Генератордың электр қозғаушы күші:
Ег = кг а гг*.
О- Щ
ъг р»-” '
Г
ЭҚК-тердің тепе-теңцік тендеуі:
Е Г - Е = І ( К Г + К К)
(3.40)
немесе:
Е г - к - Ф - о ) = I ' ( Кг + КК)
Бұдан қозғалтқыштың бұрыштық жылдамдығы.
Ег
І ( К г + Кк )
к-Ф
к Ф
СО -------------------- ;— г
(3.41)
М = к - Ф І болғандықтан:
Ег
М ( К Г + НК)
а -Ф
ш к ф
(3.42)
)
2
Қозғалтқыштың магнит ағыны тұрақты болғанда
О) = О)0 —В М ,
мұнда,
( Кг + Кк )
(* •Ф )2
66
а)
■ Соп$і, Фк • иаг
м
3.32-сурет. Алмастыру сүлба (а) жэне механикалық сипаттамалар (б)
Бос жүріс кезіндегі бұрыштық жылдамдық мына формуламен
белгіленеді:
со0
Мәндері
•
Ег
*-ф
Е
Ег
к Ф
дейін өзгереді. ЭҚК-тің
•
мәндерінщ теріс мэнш генератордың қоздыру орамасының кернеуін
қарама-қарсы өзгерту арқылы табуга болады.
Қозгалтқыштың механикалық сипаттамалары төрт квадрантта
жатады, бұл жүйенің негізгі құндылыгы - реттеудің ыргақтылыгы.
3.11. Тәуелсіз қоздырылатын түрақты ток қозгалтқыштың
якорін шунттау тәсілі арқылы бүрыштық жылдамдыгын
реттеу
V —Е + 1ЯКЯ + 1к Як
С/ —I щКш + 1
67
(3.43)
(3.44)
Сэйкестендіруші түрлендіруді
I
өткізгеннен кейін табамыз.
Е = 1 7 - ^ Г - П *м + І Г Т І Г ^
Кш + Я К
К-ш +
іс
(3 -4 6 )
(3.46) теңдеудің сол жэне оң жағын С—кФ-ке бөлеміз және А
мәнін қойғаннан кейін электрмеханикалық сипаттаманың теңдеуін
табамыз:
1 я (К я +
)
ш = Ао>„- я
----- —
(3.47)
3.33-сурет. Тәуелсіз коздырылатын тұрақты ток қозгалтқышының якорь
орамасын шунттау сұлбасы
Қозғалтқыштың механикалық сипаттамасының теңдеуі:
.
I а (Л я + АКй-) '
0) = А а 0 — я ------ Щ
68
(3.48)
Егер де Кш = сопзі , Кк = уаг болса, онда ортақ нүктесі А бар
топтас сипаттамалары 3.34-суретте көрсетілген.
А
0
МЩ
3.34-сурет. Шунттық резистор К тұрақты, ал тізбектегі резисторды Я.өзгертіп
тұрған кездегі топтас механикалық сипаттамалары.
Сипаттамалардың қиылысқан нүктесі А тізбекті резистор арқылы ток өтпейтін жағдайға сэйкес. Бүл якорьдің бүрыштық жылдамдығы идеал бос жүрістің бүрыштық жылдамдығынан үлкен болған
кезде, яғни соа><о 0 , мүмкін болады.
Ал бүл жағдай якорьдің ЭҚК-і желінің кернеуін жэне якорь
тізбеғінің ішкі кернеу қүлауын толық теңгерғенде болады, яғни:
Е = ІГ + ІЯКЯ
(3.49)
Бүл жағдайда қозғалтқыш динамикалық тежелу режимінде
сыртқы резистор /?ш-қа жүмыс істейді. Якорьдің кернеуі нөлге тең
болғандыктан, / якорь тоғы:
(3.50)
69
(3 49) тендеуді (3.50) тендеуге койып жэне Е мен У-ды оларга
пропорцнонал . . және
мәндеріне ауыстырылып Л нүктедеп
бұрыштық жылдамдықты табамыз.
соА = --------
(351)
&иі
Егер де К = 0 болса, онда якорь кернеуі Кштәуелді емес және
якорь тоғы өзгерген кезде тұрақты болып қалады, сол себептен Кк = 0
кезі табиғи сипаттамаға сәйкес.
в
м.
Егер де К = оо болса, онда қозғалтқыш желіден қоректенбеиді
де сыртқы резистор і?ш-қа динамикалық тежеу режимінде жұмыс
істейді, ал сипаггама координата басынан өтеді. Кк-ның басқа мәні
кезінде сипаттамалар осы екі сипаттаманың арасында жатады.
Егер де і?. = сопМ, ал Кш= у с іт болса, онда топтас сипаттамалар
3.35-суретте көрсетілген.
сипаттама
АШ
т4Ь
3.35-сурет. Тізбекті резистор Кк тұрақты, ал шунттық резистор Кшөзгеріп тұрган
кездегі топтас механикалық сипттамалар
Бұл топтас сипаттамалар шунттық резистордың кедергісі якорь
тоғына әсер етпейтін ортақ нүктесі В бар. Бұл жағдайды тек белгілі
теріс бұрыштық жылдамдығы кезінде орындауға болады, яғни:
70
(3.52)
Бұл
иі
себебі якорьдің щеткаларының арасындағы потенциалдар айырмасы
нөлге тең.
Қозғалтқыш тұтынатын тоғы:
‘я
к
(3.53)
к
теңдеуге
мэнін қойып жэне £-мен {/-дың мэндерін сов жэне со0 мэндерімен
алмастырып табуға болады, яғни:
Кя
<*>в ~ -о>о —
(3.54)
А'
Кк тұрақты, ал Кшөзгеріп тұрған кезде шеткі жагдайларда 3.35суретте қалың сызықпен көрсетілген екі сипаттаманы табамыз.
Егер де Кш - 0 болса, онда қозғалтқыш динамикалық тежеу
режимінде жұмыс істейді, ал сипаттама табиғи сипаттамаға параллель
болады.
Егер де Кш= <х>болса, онда шунттық резистор ажыратылғандай
болады, ал қозғалтқыш резистор К бар реостаттық сипатгамада жұмыс
істейді. /?щ-ның аралы қ мәндері кезінде қалған сипаттамалар
көрсетілген екі сипаттаманың арасында жатады.
3.12. Тізбектей қоздырылатын тұрақты ток қозгалтқышының
бүрыштық жылдамдыгын реттеу
а)
Якорь орамасын шунттау арқылы бұрыштық жылдамдықты
реттеу
3.37-суретте келтірілген сұлба бойынша бұрыштық жылдамдық
якорьдің кернеуін азайту, магнит ағынын өзгерту жэне реостатты
реттеу арқьшы жүзеге асырылады.
7
қо
3.37-сурет. Якорь орамасын шунттау аркылы қозгалтқыштың
бұрыштық жылдамдығын реттеу
Егер де резистор Кшкедергісін өзгертіп тұрэтын болсақ, ондағы
ток / тұрақты десек, онда эр түрлі / . = / + / , қоздыру тоғы туады.
* 3.38 а, б-суретте қозғалтқыш осы сүлба бойынша қосылған
кездегі механикалық сипаттамалар көрсетілген.
К = о с кезде якорь тізбегінің Кқ кедергісі бар резисторды
қосқандағы сипаттама болады.
^Егер де К = 0 болса, онда якорь кернеуі нөлге тең болады, сол
себептен сипаттама координата басынан өтетін түзу сызық Кк = о с болса,
қозгалтқыш желіден ажыратылған болады да, ол моментті қүрмайды.
Егер де К =0 болса,онда Кшмен Кятізбектері параллель қосылған
кездегі сипатгама болады.
И
3.38-сурет. Якорь орамасын шунттаган кездегі тізбектей қоздырылатын
тұрақты ток қозгалтқышының сипаттамалары
72
3.37-суреттегі сұлба бойынша реттеу шектері (2.5-3): 1 болады.
Қоздыру ораманы шунттау арқылы бұрыштық жылдамдықты
реттеу сұлбасы 3.39-суретте көрсетілген.
ҚО
ГҮҮҮ\
Ія
3.39-сурет. Қоздыру ораманы шунттау арқылы бұрыштык
жылдамдықты реттеу сұлбасы
Бұл сұлба бойынша бұрыштық жылдамдық қозгалтқыштың
магнит ағынын өзгерту арқылы орындалады, себебі якорь тоғы Ія
тұрақты кезде резистор Кшарқылы қоздыру токты І =Ія- Ішөзгертуге
болады. Магнит ағынының азаю себебінен негізгі жылдамдықтан
реттеу жоғары жасалады.
Жүктеме тұрақты кезде қозғалтқыштың бұрыштық жылдамдықты реттеу шектері 2:1.
сигаттама
О
М
3.40-сурет. Қоздыру ораманы шунттау арқылы бұрыштық жылдамдықты
реттеу кезіндегі механикалық сипатгамалар
73
3.13. Жаттыгулар
1 -мысал
Тәуелсіз қоздырылатын П62 тұрақты ток қозғалтқышының
_
_
Р
=
1
А
кПт
V
=220
В
,
I
=73,5
А
п=1500
об/мин
құжаттық мэліметтері. г - і -т
т-[=0,865 1^=0,65 кг.м2 ^
Осы мәліметтер бойынша:
тұрғызу
қажет
"т
2. Іске қосу диаграммасын тұрғызып
сатыларын есептеу керек. Статикалық кедергі момент номиналь
М =М
3. Якорь тізбегіне қосымша кедергі К=1,2 Ом жалғағандағы
қозғалтқыш тың динам икалы қ тежеу реж им індегі механикалық
сипаттамаларьш тұрғызу керек.
,
•
4. Қарсы қосу арқылы тежеу режимінде жылдамдық номиналь
болғанда қозғалтқыштың алғашқы тежелу моменті М = 2 Мн болу үшін
якорь тізбегіне жалғанатын қосымша кедергінің Кх мәнін анықтау
керек.
Шешімі
1.
Қозғалтқыштың табиғи механикалық сипаттамасы: со
М=0, (0 =(йи М=Миэ нүктелері арқылы өтетін түзу сы зы қ болып
табылады.
" *:
Идеаль бос жүріс жьшдамдығы:
<0=11
0
пШШ
* н
Магнит ағыны Ф =соп$і болғанда, кфи коэффиценті
кФн =Ен/сон'=(У
I
К
)
/
со
;
1 и н «
н7
Якорьдің кедергісі:
К=0,5(1-Ш1І;
Номиналь жылдамдық:
сои Щ н/30
74
Олардың мәндерін анықтаймыз:
^ Е к =3>14. т =15
'
30
30
Кя = 0,5(1 - 77„р н / І н * 0,5(1 - 0,865)220 /7 3 ,5 = 0,202 Ом
кфи = ІР Н~ І Л ) / ( 0 м= (220 - 73,2 ■0,202) / 1 5 7 = 1,31
а>0 =1]и/ кфн = 220 /1,31 = 168 с 1
Қозғалтқыштың электрмагниттік моменті:
Мт = кфнІн = 1,31 ■73,5 = 93,6 Нм
Қозғалтқыштың білігіндегі номиналь момент
М н6 =Рн/сон= 14000 / 1 5 7 = 89,3 Нм
Бос жүріс шығындары моменті:
М0 = М т- М н6 = 93,6 - 89,3 = 7 Нм
Есептеу нәтижелері: 1. со0=168 с ‘, М=0, 2. <а=157 с 1, Ми =96,3
Нм екі нүктелері бойынша түрғызылған қозғалтқыштың механикалық
сипаттамасы суретге көрсетілген:
75
2. Іске қосу реостатын есептеудің графикалық әдісін паидаЛаНаМр'еостаггь,к сипаггамаларды тұргызу үшін қозғалткыштын іске
косьшу моментті М ^ .2 .,.2 , 5) М„,МШН 1,1... 1,3) М „ араиыкгарында
өзгереді деп қабылдзимыз.
. = І2...2,5)М„ =(2...2.5)96,3 = (192.6...240.8) Н.«
\
*
Сипаттамаларды тұрғызу үшін:
Мта =220 Нм,
МЩ =120 Нм деп қабылдаймыз.
Іскё косу диаграммасын тұрғызу ретгері суретте көрсетілген.
I
ш
160
140
100
100
50
Ш
40
Ю
25
30
100 113
130
ГЗ
230
210 «
М-
Ондағы ав кесіндісі қозғалтқыштың якорінің кедергісіне сэикес
келеді.Сондықтан кедергінің масштабы:
76
тШ= К „Щ/ а в = 0,202 / 2 0 = 0,0101 Ом / мм
Диаграмма бойынша іске қосу реостатыньщ сатыларының
кедергілері:
Я, =с!е тг = 58 ■0,0101 = 0,586 Ом
/?,« = ссі ■т.г = 31 0,0101 = 0,313 Ом
К3 = Ьс-тг = 17 0,0101 = 0,172 Ом
Іске қосу реостатының жалпы кедергісі:
Кг =ве тг = 106■ 0,0101 = 1,07 Ом
3. Д инам икалы қ теж елу реж им індегі қозғалтқы ш ты ң
механикалық сипаттамасы координаттар басы арқылы өтетін түзу
сызық болады және
а,= (К, + К,)М., / (кФ.)’
теңдеуімен анықталады.
Сондықтан, К =7,2 Ом болғандағы механикалық сипаттаманы
тұрғызу үшін жылдамдық номиналь болғандағы тежелу моментін
анықтаса жеткілікті болады.
Мт= ~(кФн)2а>„/ (Я, + Я,) = - ( І.ЗІ)1■157 /(0,202 + 1.2) = -192 Нм
1-суретте қозғалтқыш тың динамикалық тежелу кезіндегі
механикалық
сипаттамасы көрсетілген.
4. Қарсы қосу арқылы тежеу режимінде якорь тоғы
теңдеуімен анықтапады.
Мұнда, қозғалтқыштың электр қозғаушы күші ЕҚҚ желі кернеуімен тізбектей бағдарлас болады.
Жалғанатын қосымша кедергінің мәні:
77
я , = ( у + £ ) / / , - Д , = ( У . + * фл ) / Л " ~ '
я
= ( 2 2 0 + 1 , 3 1 - 1 5 7 ) / 2 - 7 3 , 5 - 0 , 2 0 2 = 2,7 Ом
мұндағы, 1 - 2 % М=2 Мн шартына сәйкес;
Фн = сопзі, Е = ЕнкФно)н, со —о)н■
-суреттегі
2
-механикалық
сипаттама
мынандай
2
нүктелер
1
арқылы түрғызылған.
1. ю=-со0 =-168 с-‘, М=0;
Щ Щ Ж
2. со=«> =157 с-‘; Мю=2-Мн=-192 Нм
Қарсы қосу арқылы тежеу режиміне 2 механикалық сипагта
маның <шв» телімі сәйкес келеді.
Қозғалтқыштың білігіндегі тежелу моментті:
Мт.б =Мтэ +М0 =192+7=199 Нм
Мысал
қозғалтқыш ы
бКвт,
қүжаттық
11=220 В, 1 = 36 А, п=1435 айн/мин, Кя =0,566 Ом, К ^ -0 ,3 Ом.
Әмбебаб сипаттамасының мэліметгері кестеде келтірілген.
кесте
,0.2
0.4
0.6.
0.8
1,0
1.2
1.4
1.6
1.8
0.1
М'
» -"|
0.3
0.5
0.74
1,0
1.3
1.55
1.85
2.1
1.5
1.2
1.08 ! 1,0
0.92
0.88
0.85
0.82
т
00
2.2
Осы мэліметтер бойынша:
Ш
•5
1. Момент М=0,7 Мн болғанда, жылдамдық со=0,8 шиболуы үшін
якорь тізбегіне жалғанатын кедергінің К мәнін анықтау керек.
2. Қозғалтқыштың табиғи және реостаттық механикалық сипаттамаларын тұрғызу керек.
78
Шешімі:
Тізбектей қоздырылатын қозғалтқыштың механикалық сипаттамасын құжаттық мәліметтерімен эмбебап сипаттамасының негізінде
есептеп тұрғызады. Әмбебап сипаттама 1 кесте мэліметтері бойынша
тұрғызылады. Мұнда ток сипаттамалары бойынша қозғалтқыштың
моментімен М жылдамдығын со анықтайды.
Белгіленген нүкте: М=0,7 Мн, а>=0,8 оонарқылы өтетін сипаттама
үшін якор тізбеғіне жалғанған қосымша кедергі Кг шамасын мыадай
қатынастан анықтаймыз.
т.
Ер
Цн- І ( К , + К „ + К ху
Ф=соті болу үшін Щ щ . Теңдеуге есеп шарты бойынша
сор=0,8 со^, 1 ^ 0 , 7 8 / , М(1) қисығынан М ^ —0, 7 Мн шарты бойынша,
(йт=1,08
со(1) қисығынан Щ =0,78 шарты бойынша мәндерін қойып
Кг анықтаймыз.
/
\
/
/-
*х =
0)т ь\ I,бер
/
/
220
0,8-89
/ч /,0 5 -в 9 Л 0 ,7 5 іб
V
0,8а)м
1, 08(0
\/
\
ин
0,781
Н
0,566 - 0,3 I= 1,8 Ом
2.
Әмбебап сипаттаманы және жоғарыда жазылған қатынастарды
пайдалану арқы лы қозғалтқы ш ты ң табиғи ж эне реостатты қ
механикалық сипаттамамаларын түрғызамыз.
Оларды түрғызу үшін мэліметтер кестеде келтірілген.
кесте
I
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1.6
1.8
м
0,1
0,3
0,5
0.74
1
1.3
1,55
1,85
2.1
ш
2,2
1,5
\л
1,07
1
0,92
0,88
0,85
0,82
/=Л ,
7,2
14,4
21,6
28,8
36
43,2
50,4
57,6
64,8
79
Қозғалтқыштың номиншіь моменті.
М
(Он
6000
89
67.4Н м
Сипаттамалар суретге көрсетілген
'ч
і
3.13.1 Рекуперативтік тежеу со>©0 болғанда орын алады,
ябе жүзінде оны қалай іске асыруға болады?
3.13.2 Қарсы қосу арқылы тежеудің механикалық сипаттамасын
сызып көрсетщіз.
л
3.13.3 Д инамикалы қ тежеу сұлбасы н ж әне механикалық
сипаттамасын сызып көрсетіңіз.
..М
3.13.4 Тізбектей қоздырылатын тұрақты ток қозғалтқышы
қандай тежеу режимдерінде жұмыс істей алады.
80
3.13.5 Қарсы қосу арқылы тежеу режиміндегі тізбектей қоздырылатын қозгалтқыштың механикалық сипаттамаларын сызыңыз.
3.13.6 Тәуелсіз қоздырылатын тұрақты ток қозғалтқышының
бұрыштық жылдамдығын реттеу тәсілдері.
3.13.7 Қоздыру тогын өзгерту арқылы жылдамдықты реттеудің
электр механикалық сипаттамаларын сызыңыз.
3.13.8 Қоздыру тогын өзгерту арқылы жылдамдықты реттеудің
механикалық сипаттамалары.
3.13.9 Тізбектей қоздырылатын тұрақты ток қозғалтқышының
механикалық сипаттамасының теңдеуі жэне сызбасы.
3.13.10 Тізбектей қоздырылатын тұрақты ток қозғалтқышының
қарсы қосу арқылы тежеу режиміндегі механикалық сипаттамалары.
3.13.11 Кернеуді өзгерту арқылы бұрыштық жылдамдықты
ретгеу тәсілінің механикалық сипаттамалары.
3.13.12 Генератор-қозғалтқыш жүйесі арқылы жылдамдықты
реттеу механикалық сипаттамалары.
3.14.Түйін
Тұрақты ток электр жетегінің қалыптасқан режиміндердегі
қарапайым моделі:
Ампер заңының
М =/гф ,
Фарадей заңының
Е=к(р(й,
Кирхгофтың екінші заңының
V - Е=ІК,
және Ньютонның екінші заңының
М - М =0
негіздерінде алынды
Шыгындар моменті кедергі моментке жаткызылды, якорь реакциясы болмады, магнит агыны тек кана коздыру тогымен аныкталды,
якор тізбегінің кедергісі түракты деп қабылданды.
Тәуелсіз қоздырылатын козгалтқышты кернеу көзінен коректендіргенде ЭҚК Е ішке енгізілген табнги реттеуші ролін аткарады,
соның нәтижесінде әрқашан М = М, шарты орындалады. Механикалық сипаттамапар көлбеу тұзу сызыктар болып шықты.
Электр жетегі қозғагқыштық режимнен {Мш>0, Ш>0), басқа:
мултіксіз бос жүріс (М=0. © =С00), кысқа тұйықталу М ЩАІЩ а § 0 ,
рекуперативтік тежеу (желімен параллель генераторлык режимде
М а < 0, Ш > 0, ЕІ > 0 Е > І і , динамнкалық тежеу (желіден тәуелсіз
генераторлық режимде М <о< 0, 11 = 0 , қарсы қосу арқылы тежеу
(желімен тізбектелген генераторлық режимде Ма>< 0, II > 0, ЕІ > 0
жұмыс істей алады.
; * .щ | | |
Тізбектей қоздырылатын қозғалтқыштың (Ф =аІ) механикалық
сипаттамасы гипербола тәрізді, мүлтіксіз бос жүріс режимі және
рекуперативтік тежеу болм айды , д и н ам и к ал ы қ тежеу машина
магнитсізденбейтін (Ф>Ф ) және кедергі К. критикалық мәннен аз
шамада болғанда, өздігінен қозу арқылы мүмкін болады.
82
4. АЙНЫМАЛЫ ТОК ЭЛЕКТР ЖЕТЕКТЕРІ
4.1. Лсинхронды қозгалтқыштар
Асинхронды қозғалтыш деп айнымалы ток электрлік энергияны
механикалық энергияға түрлендіретін, роторының айналу жылдамдыгы жүктемеге тәуелді болатын машинаны айтады. Асинхронды
қозғалтқыштар үшфазалы, екіфазалы, бірфазалы болады және екі
негізгі бөліктен түрады: статор және ротор.
Статор - қозғалтқыштың қозғалмайтын бөлігі (4.1 а-сурет).
Оның ішкі жағынан паздар жасалған, оларға фазалық орамалар
орнатылады.
Үшфазалы асинхронды қозғалтқышта үш орама болады. Олар
бірдей жасалған жэне 120°-пен орналасқан. Орамалар арқылы:
' Ж
Р
-
,
(4.1)
жиілігімен айналатын магниттік өрісті тудыратын үшфазалы ток өтеді.
Мұндағы п - айналу жиілігі, мин
{ - айнымалы ток жиілігі, Гц;
р - полюстер жұбының саны.
€
4.1-сурет. Асинхронды қозгалтқыштың құрылысы.
а - статор; б - ротордың кысқаша тұиыкталган орамы (тиіннің торы);
в —жиналган түрдегі ротор; 1 —клеммалык калқан; 2 —станин; 3 —орама,
4 - өзекше; 5 —табан
83
Ротор —қозғалтқыштың айнапатын бөлігі. Ол қысқаша тұйықталган жэне фазалық бола алады. Қысқаша тұйықталган роторлы
қозгалтқыштарда орама шеттерінен тұйықталган мыс немесе құйылган
алюминий стержендер түрінде жасалган (4.1 б, в-сурет).
Фазалық роторлы қозгалтқыш тарда соңгысының фазалық
орамалары болады (4.2 в, б-сурет). Олар статор орамасының түріне
байланысты болады жэне фазаларының саны да сонш а болады.
Орамалары «жұлдызша» жалганады, ягни шыгыстары бір нүктеге
жапганган, ап бастары білікке бекітілген мыс сақиналарга жалганады.
Мұндай қозгалтқыштарда роторлық орамалы реостатпен іске қосу
кезінде тізбектей жалгауга немесе оны жүмыс істеп түрганда қысқаша
түйыктауга мүмкіндік беретін қүрал болады.
а
в
4.2-сурет. Фазалык роторлы асинхронды козгалткыш:
а - жаппы түрі, 6 - қозгашқыштың контактіпі сақинапы роторы
Қүйынды токтарга шыгындарды азайту үшін асинхронды қозгалтқыштардың статорлары мен роторы жеке бір-бірінен оқшауланган,
қалыңдыгы 0,5мм электротехникалы қ болат қаңылтырлардан
жасалган.
| \ ;
^
Егер қозгаптқыштың статорлық орамаларын үшфазалы айнымалы ток желісіне қосса, онда статордың ішінде айналмалы магнит
өрісі пайда болады. Бұл өріс бір уақытта статор мен ротордың орамаларын қиып өтеді. Статорлық орамаларда орамның ток күшін анықтайтын теріс ЭҚК-тері индукцияланады.
-Ш и
Роторлық орамаларда ЭҚК индукцияланады, оның әсерінен
орамаларда токтар өтеді. Ол токтар статордың айналмалы магнит
өрісімен әсерлесіп айналу моментін тудырады, осының нәтижесінде
ротор статордың өрісінің айналу жагына қарай айнала бастайды.
Демек, ротор айналганда оның айналу жиілігі статор өрісінін
айналу жиілігінен аз болу керек. Осыдан қозгалтқыш асинхронды
84
деген (біруақыттылы емес) деген атқа ие болды. Статордың өрісінің
айналу жиілігі п мен ротордың айналу жиілігінің л, айырмашылыгы 5
сырганау деп аталатын шамамен сипатталады:
п —п.
т -------1
(4.2)
п
Асинхронды қозғалтқыш үшін сырғанау бірден нөлге жақын
шамаға дейін өзгереді.
Қозғалтқышты іске қосқанда, ротор қозғалмай түрғанда (і=1),
ротор орамасының айналатын магнит өрісімен қиылысу жиілігі ең
үлкен болады. Ротордың орамаларында үлкен ток күшін әкелетін ең
үлкен ЭҚК-тері индукңияланады. Ротор орамаларының токтары өзінің
айналмалы магнит өрісін тудырады, ол өріс статорды айналдыратын
магнит өрісіне қарсы бағытталады жэне оны азайтады. Нәтижесінде
теріс ЭҚК-і азаяды, ал статор орамаларындағы ток артады. Іске қосу
тогы номинал токтан 4-7 есе артық болады.
Қысқаша түйықталған роторлы қозғалтқыштардың роторының
айналу жиілігі полюстар жүбын ауыстырып қосу арқылы немесе
кернеудің шамасын өзгерту арқылы реттеледі.
Фазалық роторлы қозгалтқыштың айналу жиілігі ротордың
орамасына қосылган реостатпен реттеледі. Реостаттың кедергісін өзгерту арқылы ротордағы ток күшін өзгертеді, бүл кезде ротордың өрісі
өзгереді, сонымен қатар ротордың және статор өрістерінің эсерлесу
күші өзгереді. Демек, сырғанаудың шамасы өзгереді.
4.2. Синхронды машиналар
Синхронды машиналар көбінесе генератор ретінде пайдаланылады. Синхронды электр қозғалтқыштары асинхронды қозғалтқыштарға қарағанда сирек қолданылады, олар тек берілген қуат пен
жүмыс режимінде тиімді болғанда ғана қолданылады.
Машина роторының жылдамдығы статордың орамасындағы ток
тудыратын айналмалы магнит агыны жылдамдығымен бірдей болады,
яғни ротордың айналуы және магнит ағынының өзгеруі синхронды
болады, сол себепті бүл машинаны синхронды теп атайды.
Синхронды машина асинхронды машина сияқты қозғалмайтын
статордан жэне қозғапатын ротордан түрады. Статордың үшфазалы
асинхронды қозғалтқыштың статорынан айырмашылығы жоқ. Ротор
айналатын электрмагнит түрінде болады, оның орамапары түрақты
токпен қоректендіріледі.
85
Кұрылыс жағдайында жетегі іштен ж ану козғалткышынан
болагын синхронды генераторлар жьшжымалы злекгрл.к станциялар
үшін қолданылады.
.
Синхронды қозғалтқыштардын механикалы қ сипаттамасы
абсолютті қатаң болады, яғни айналу жылдамдығы тұрақты болады.
індірісте және құрылыста бұл қозғалтқыштар компрессорлық және
сораптық қондырғылардың жетектері үш ін, сонымен қатар тас
ұнтақтау мен экскаваторлардың жетеғі үшін қолданылады.
4.3. Асинхронды электр жетегінің қарапайым моделдері
Асинхронды машинаның жалпы түрдегі жұмыс істеу принципі
мынадай: машина элементтерінің бірі - статор белгілі бір жылдамдықпен қозғалатын магнит өрісін тудыру үшін қолданылады, ал басқа
элементтің тұйықталған өткізгіш контурларында 1 роторда магнит
өрісімен әсерлескенде күштердің (моменттердің) пайда болуын және
токтардың жүруін тудыратын ЭҚК пайда болады. Бұл құбылыстар
өріске қатысты ротордың синхронды емес - асинхронды қозғалысы
кезінде болады, сол себепті машиналардың бұл түрін - асинхронды
деп атайды.
Статор әдетте бірнеше паздарда орналасқан катушкалар түрінде
орындалады, ал ротор - «ақ тиін торы» (қысқаша тұйықталған ротор)
түрінде немесе бірнеше катушкалар (фазалық ротор) түрінде (катушкалар бір-бірімен жалғанған жэне білікте орналасқан сақиналарға
шыгарылып, олар арқылы сырғитын щеткалардың көмегімен сыртқы
резисторларға тұйықталған) орындапады.
(
і
Қүрылымдық және физикалық құбылыстардың қарапайымдылығына қарамастан асинхронды машинадағы процестердін толық
математикалық сипаттамасы күрделі болады:
- біріншіден, барлық кернеулер, токтар, ағын ілінісі - айнымалы
шамалар, олар жиілікпен, амплитудамен, фазамен немесе сәйкес
векторлық шамалармен сипатгалады;
- екіншіден, қозғалатын контурлар әсерлеседі, олардың кеңістікте өзара орналасуы өзгереді;
<- Уч)
Ш ЩШ
- үшіншіден, магнит ағыны магниттеу тогымен бейсызықты
байланысқан (магниттік тізбек қаныгады), ротор тізбегінің активті
кедергілері жиілікке тәуелді (токты ыгыстыру эффектісі), барлық
тізбектердің кедергілері температураға тэуелді жэне т.с.с.
86
Асинхрондыэлектр жетегіндегі негізгі құбылыстарды түсіндіру
үшін асинхронды машинаның қарапайым моделі қарастырылады.
4.3.1. Айналатын магнит өрісін алу принципі
Статорда айнымалы ток і. = Ітзіп(£>і, (со = 271/]) өтетін орама
(орауыш) А-Х (4.3<з,б-сурет) орналассын. Осы токтан пайда болған
магнит қозғаушы күш (МҚК) Ғ . орамының өсімен пульсацияланады
(4.3в-суреттегі көлденең штрих жебелері).
ҒА = Ғ т 8іпШ
4.3-еурст. Машинадагы айналатын магнит орісініц пайда болуы
Егер 90° бүрышпен орналасқан орамды (орауышты) ВҮ қосса
және ол арқылы ів = Ітсош і тоғын жіберсе, онда МҚК ҒЙосы орамның
өсі бойынша пульсацияланады (тік жебелер):
Ғв = Ғтсоза>І
Нәтижелік ЭҚК-інің векторының модулі:
87
(4.3)
ғ = :Ш Ш ‘=
ғ * =
с
о
т
1
(
4
,
4
)
Оның а фазасы келесі шарттан аныкталады
1§ а
=^-=іёО)1
(4.5)
•
•
Сонымен, қабылданган шарттарда, яғни кеңістиете екі орамның
п
- бұрышына жэне уақыт бойынша
-ге токтың ығысуы кезінде,
2
нэтижелік МҚК-інің векгоры со = 2 я /, бұрыштық жьшдамдығымен
айналады, мұндағы /) - орамдардағы ток жиілігі.
Ж алпьГалғанді р полюстар жұбы (р= /.2,3...) бар машина үшш
(0 0 , (рад/с), синхронды бұры ш ты к ж ы лдам ды ғы , яғни өрістщ
анықталады
(4 6 )
Р
п0 айналу жиілігі, айн/мин:
і
^
»„ =
(4.7)
Яғни 1'=50Гц желіден қоректенгенде синхронды айналу жиілігі
машинаның құрьшымына байланысты 3000, 1500, 1000, 750, 600...
айн/мин бола алады.
. |
(4.1) және (4.2) өрнектердің принциптік сипагггамасы бар: олар
берілген машина үшін өрістің жылдамдығын өзгертудің бір ғана
мүмкіндігі барын көрсетеді жэне ол - Щкоректену көзінің жиілігін
өзгерту.
й
88
>/ ..лйййі
4.3.2. о) = &0 кезіндегі процестер
Ротор со0 жылдамдығымен айналсын, яғни оның орамалары
магниттік өрістің күштік сызықтарын қимайды және процестерге
елеулі әсер етпейді.
Жуықталған, бірақ кейде пайдалы жақындауда статор фазасының орамасын белгілі бір идеалды орауыш түрінде қарастыруға
болады, ол орауышқа айнымалы кернеу щ = V т\ зіпШ берілген. Әрі
қарай біз не бас әріптеріне сэйкес басқа да синусойдалы өзгеретін
айнымальшарын белгілейміз, егер олардың эсер етуші мэндері керек
болса, не жоғарьща нүктені қосумен, онымен біз 1)т = УІ2ІІ амплитудасы жэне ф фазасы бар уақыт бойынша өзгеретін вектор туралы
айтылатынын көрсетеміз.
Берілген Ц\ кернеуі Е\ өздік индукцияның ЭҚК-імен теңесетіні
анық (4.4 а,б-сурет):
£ ,= 4 ,4 4 0 /;^ *
(4.8)
,
мүндағы м>- ораманың орам саны; ко —ораманың нақты орындалуына
байланысты коэффициент.
а)
б)
в)
4.4-сурет. (о = (0 кезіндегі асинхронды машинанын идеапдандырылган моделі (а),
векторлық диаграмма (б) және магниттелу қисыгы (в)
Магнит ағыны берілген кернеумен, жиілікпен жэне ораманың
шама-шарттарымен анықталады деп санауга болады:
89
ф * ------ Чі -------И
4 ,4 4 / ,™ ,^
/і
(4.9)
Статордың орамасындағы (фазадағы) ток - магниттелу тогы
кезін д е тек м агн и т ағы ны м ен ж ән е м аш и н ан ы ң м агн и ттелу
сипаттамасымен аныктапады (4.4 в-сурет).
С ериялы қ м аш иналарда V Г и ы ж эне Ш Я Щ зш д е , яғни
номиналды магнит ағыны кезінде бос жүріс тогы І10 әдетте статордьщ
I номиналды тогының 30%-40%-ът құрайды.
’
І Н
4.3.3. Жүктелген кездегі процестер
Білікті жүктеген кезде 1 1 со0; | жэне | б жылдамдықгарының
айырмашылығын сырғанаумен сипаттайды.
со0 -со
(4.10)
со 0
Енді ротордың тізбегінде электрмагниттік индукция заңына
сэйкес ЭҚК Е'г пайда болады:
Щ
з
С
?
(
4
1
1
)
М үн да ж эн е эрі карай ш тр н х п ен к ел тір іл ген ш ам алар
орамаларының
белгіленеді, олар
_____________ _______________________ ____________________. . .
л
п
ч
м
о
п
о
п
и
и
и
и
^
І
П
Л
Р
М
Шыққан
Ы
?
Кедергісі К ' жэне индакгивтілігі
келесщеи анықталады:
•
90
<412)
рогордын тізбегінде ток / 2’
/
;
=
£
!
немесе қарапайым түрлендірулерден кейін
г
•'2
т
-
(
К
У
8
)
2
+
(
Х
2
)
2
’
(
4
1
3
)
мүндагы, Хг жиілігі кезіндегі екінші ретті ораманың шашырауының индуктивті кедерпсі.
фаза
сына сэйкес теңдеуді алдық (4.5-сурет), онда статордың да шамашарттары
жэне Х{ ескерілген. Бүл қарапайым модель арқылы
орныққан режимдерді симметриялы қоректенілетін симметриялы
қозгалтқыш кезінде талдауга болады.
4.5-сурет. Асинхронды козгалткыштың алмастыру сұлбасы
4.3.4. Энергетикалық режимдер
М еханикалық сипаттаманы алу үшін, электр маш иналар
курсында жиі пайданылатын, магниттеу контурын қыспақтарга
шыгаратын модельді қарастырады (4.6 а-сурет).
М = кФ І2а = кФІ2 со8 \|/ 2 болгандықтан, мүндагы І2а - ротор
*д>
.і
тогының активті қүраушысы, Ч^2 - Е2 жэне / 2 арасындагы бүрыш.
М($) механикалық сипаттама туралы түсінікті үш көбейткіштің
әрқайсысының 5-ке тэуелділігін бақылау арқылы алуга болады.
91
а)
СО З
%М
С05У.
б)
4.6-сурет. Асинхронды машинанын карапайым
алмастыру сұлбасы (а) және сипаттамалары (б)
Магнит ағыны Ф бірінші жақындауда (4.4)-ке сэйкес 5-ке тэуелді
емес (4.6б-сурет). 5=0 кезінде ротордың тогы (4.8) нөлге тең жэне
Ш
түрде
қатынасына ұмтылады
(4.6 б-сурет). А лмасты ру сұлбасы арқы лы соңғы көбейткішті
болады
С05\\>2
(4.14)
( ку ) 2 + ( Х і ) 2 '
+0С
5 аз шама болғанда
мэні ±7-ге жақын жэне |
нда асимптотикалық түрде нөлге ұмтылады. Үш көбеи
көбейтіндісі ретінде момент 5 = 0 кезінде нөлге тең (а)-(о0- идеалды
максимумдарына — критикалық
>іс Мк максі
М
критикалық
кейін үшінші көбейткіш арқылы нөлге үмтылады
92
Механикал ық сипаттаманың теңдеуін механикалық және электрлік шамалар арқылы берілетін ротордың тізбегіндегі шығасыларды
теңестіру арқылы алуға болады. Желіден тұтынатын қуат, К -дегі шығасыларды ескермегенде, электрмагниттік қуатпен шамалас болады:
Р\ * Рэм = Мс0 0,
Біліктегі қуат келесідей анықталады:
Р2
Мсо.
Ротордың тізбегіндегі шығасы:
АР 2
Р1
Р2
М(0 0
М €0 =>М(й03 = Р,5
1
(4.15)
немесе электрлік шамалармен берілгенде:
2
Д Р>
осыдан:
М
щ
)
2
т
Соңғы өрнекке (4.8)-ден I / қойып, және М=/($) функциясының
экстремумын жэне оған сәйкес М және 5 тауып, келесі теңдеуді
аламыз:
МК
2М к( 1 + а$к)
+ 2аз.
(4.16)
мұндағы а=Я/К'2:
3
1
/
2
2и /?, ± 4 $ +7*1 + Хі )2
93
(4.17)
Практикада кейде а - 0 деп алады
гі ^прпгіг.ін ескермейді. Бұл эдет
бұл аз қуаттар,
түрге
алады
М
(4.19)
3£/
Мк
( 2&ъХк)
5к
(4.20)
(4.21)
*«•
мұидағы, ХкI Х {+Х2' - машинаның шашырау индуктивті кедергісі.
(4.16) тендеуінде, 5« $ ^ кезінде, бөлімінде бірінші мүшені ескермеуге болады жэне жұмыс учаскесінде механикалық сипаттаманы
келесі түрде алуға болады:
М *
(4.22)
4.6 б-суреті ж эне (4.16) ж әне (4 .1 7 ) өрн ектері бойынша
асинхронды қозғалтқьшітың механикалық сипагггамасының қатандығы
айнымалы болса, жұмыс учаскесінде Й < 0 , ал И >
кезінде - оң
болады.
Асинхронды электр жетегі тұрақты ток электр жетегі сиякты,
тұрақты ток электр жетегіндегі энергия ағы ны ны ң таралуымен,
қозғалтқыштық жэне үш тежелу режимінде жұмыс істей алады (4.7сурет).
94
идеадды
босжүріс
4.7-сурет. Асинхронды электр жетегінің энергетикалык режимдері
Рекуперативті тежеу (р.т.) қозғалтқыш активті моментпен со>со0
жылдамдығымен айналған кезде болады. со жылдамдығымен ротор
айналғанда өрістің со0 айналу жылдамдығын азайтса, онда рекуперативті режим болады. Бұл жерде активті моменттің ролін айналатын
ротордың инерциялық массаларының моменті атқарады.
Кері қосылумен тежелуді (к-қ.т.) алу үшін екі фазасын орындарымен айырбастау қажет (4.8-сурет). Бүл кезде өрістің айналу бағыты
өзғереді, машина кері қосу режимінде тежеледі, одан кейін реверстеледі (кері айналады).
1
1
2
м
4.8-сурет. Асинхронды козгалтқыштың реверсі
95
Бұл
М
И
Н
а
М
і і і ч
. с
и
і о
і і \
і -----------------------
желіден ажыратылған айньшалы ток асннхронды қозгалткыштын
желідсн аж н
^ ------- қозғалтқыштың статорына I
тұрақты ток берілген. Бұл режим бірқатар жағ,
2й
і^тгяпткыш желіден ажыратылганнан
ъілуы қажет.
. .
Стшордын орамасына берілетін ч р а к г ы ток кеніс-пкге козғалтудырады
малы ЭҚК пайда болады, онын әсершен аинымалы ток өтеді.
Стагордын жэне ротордын өрістері қосылып, нэтижелік ор.ст.
береді, нэтижесінде бұл өріспен ротор тогьіның эсерлесуінен тежелу
моменті пайда болады. Қозғалтқыштың білігінен келетін энергия бұл
• ~А ^
• _ _ яш />
ГТА ГГТ
V
- ат
■
■
I
I
■
_
I
таралады
Динамикалық тежеу режимінде статордың өрісі қозғалмаиды,
жазылады
1 1 * 1
и
и
і
и
и
і
-------------------- *
,
,
и
00
5 = -------
(00
механикалық сипаттамалар
орындалады:
М~
Щ
мұндағы,
Г2
Іжв =
Іт -
2 М К,ОТ
“
'
(4.23)
т/2 у 2
экв)Х
(4.24)
ІФІ( Х а + Х і У
статор орамалары жұлдызша жал ғанғанда
жэне 11кв = —- / т статор орамалары үшбұрышша жалғанғанда;
5” ” = Ү + Х{ •
96
"
(4'25)
Қанықпаган машина кезінде Х^ »
9
калық тежеу режиміндегі з
елеулі аз болады.
Х \ болгандықтан, динамикритикалық сырганау зя сырганауынан
4.4. Асиихронды қозгалтқыштың механикалық
сипаттамалары
Асинхронды қозгалтқыштың механикалық сипаттамаларын
тұргызу үшін алмастыру сұлбасын пайдапанады (4.9-сурет).
II
4.9-сурет. Асинхронды козгалткыштын алмастыру сулбасы
Мұнда: 5_
науы; й>о=
І7стп
60
0)0-0)
5 - асинхронды қозгалтқыштың (АҚ) сырга_
немесе °>о=----- - синхронды бұрыштық аиналу
р
жиілігі, мұнда, й - желінің жиілігі (50Гц); р - полюстердің жұп саны.
Келтірілген алмастыру сұлба бойынша екінші ретті ток үшін
мынадай болады:
и 1
айналдыру моменті:
М = —I-----
теңдеу (4.26) теңдеуге қойып, табамыз:
97
(4.27)
м >
і»0[(Л і + Л2/ / 5)2+(Ар1+ ^
2/)'
(4.28)
<м
О-ге тең деп шіып, қозғалткыштың моменті мшссимші
Ш
(критикалық) болғандағы 5к критикалық сырғанау мэнін анықтаимыз:
5=±
(4.29)
5 мэнін (4.28) тендеуіне қойып, Мк моменттің максимал мэні
к
үшін өрнекті табамыз:
.
у
м
згу,
(4.30)
макс
2(0о
«+»- таңбасы қозғалтқыштық режимге, ал «-» таңбасы желімен
параллель істейтін генераторлық режим жұмысына жатады.
Қозгалгқьшпық
М
р ежим
Қар сы қо су
*
і арқыпы тежеу
*
режимі
4.10- сурет. Асинхронды қозгалтқыштың механикалык сипаттамалары
4.10-суретте асинхрондық қозғалтқыштың механикалық сипаттамасының ерекше нүктелері көрсетілген.
98
1) V 0, М
і) - АҚ синхронды жылдамдыкта;
2) V V ;М ~ М
- номинал моментпен номинал жылдамдықка
3 ) з • з ; М шМ —ктгалткыштық режимдагі чаксимал момснт;
2 Мж(I + оіа)зк
4 ') а ш1 , 0 ; МшМ« ~ І , + і , ?7і
->
ч
бастапкы
жүпгізу
момент;
(14 2о)
11
.
5) з = -х, М —М —желімен параплель істейтін генераторлық
режим жүмысына жататын максималды момент.
Максималды момент ротордын активтік кедергісінен К; тәуелсіз,
ал ротордың кедергісі үлгайган сайын, критикапық сьфганау да өседі.
Осы себептен фазалы роторлы АҚ-тың ротор тізбегіне кедергі қосқан
кезде М н қисыгы да сырғанау өскен жаққа ыгысады.
к
м
4.11-сурет. Фазалы роторлы асинхрондық қозғалтқынпын табиғи
және реостаттык механикалық сипаттамалары
4.5. Тежеу режимдеріндегі АҚ-тың механикал ық
сипаттамалар ы
Асинхрондық қозгалтқышын тежеудің үш негізгі әдістері бар:
а) қарсы қосу аркылы тежеу режимі;
б) генераторлык тежеу режимі;
в) динамикалық тежеу режимі.
99
а) қарсы қосу арқылы тежеу режимі
Егер де ротор айналып тұрган кезде статордын магнит өрісінің
айналу багытын екі фазалык сы мдарды н орындарын алмастыру
арқылы өзгертсек, ондаол өріс роторгатежеу әрекетін көрсетеді. Ротор
магниттік өріске қарсы айналгандыктан сырганау з>1 болады. Егер
де ротордың сақинасы бар болса, онда қарсы қосу тогын шектеу үшін,
ротор тізбегіне К активтік кедергі қосады.
.
^ е
4.11-суретте ротор тізбегіне әр түрлі К ^ қосымша кедергілер
қосылган кездегі қарсы қосу режиміндегі асинхронды машинаның
механикалық сипаттамалары келтірілген.
табиги сипаттама
4.11-сурет. Қарсы қосу режиміндегі АҚ-тың механикалык сипатгамалары.
Қарсы қосу арқылы тежеу режимі механизмдерді тез тоқгау үшіп
қолданады. Оның құндылығы, айналу жылдамдыгы аз болган кезде
үлкен тежеу моменттерді құруы. Тежеу процесі кезінде қозгалтқыш
электр энергияны коректену көзінен алады, ол энергияны қозгалтқыштың жэне ротор тізбегіне қосылган реостаттың активггік кедергілерінде жылу ретінде бөлініп айналага тарап кетеді. Ротордың айналу
жьшдамдыгы нөлге дейін төмендеген кезде қозгалтқыиггы желіден
ажыраіу керек, әйтпесе ротор қарсы багыт жаққа айнапып кетеді.
б) генераторлы қ тежеу режимі
Генераторлық тежеу режимі ауыр жүкті түсіру кезінде пайда■ -■ ч.-- .
■
ланады, мысалы: жүкті кран арқылы түсіру кезінде. Қозгалтқыш оұл
жагдайда, түсіру бағытқа сәйкес қосьшады да, жүктің жылдамдыгы
синхронды айналу жиілік п - ге жақын шектеледі, ал жүктін қамданган
энергиясы желіге беріледі.
•' I
100
Қозгалтқыштық режимнен генераторлық режимге, ротордың
айналу жиілігі и7-ге, магнит өрісінің айналу жиілігі п^-ден асқан кезінде
автоматты түрде өтеді.
Генераторлық режимнің механикалық сипаттамасын қозғалтқыштың механикалық формуласына теріс сырғанауды қою арқылы
кұруға болады (4.12-сурет).
Генераторлық режимде қозғалтқыштық режимдегі максималды
моменттен 30-40% үлкен болады, себебі генераторлық режимде
> Vг ал сондықтан магниттік ағын және максималды момент күші
ұлғаяды.
4.12-сурет. Генераторлык режимдегі АҚ-тың механикалық сипаттамасы
в) динам икалы қ тежеу режиіиі
Динамикалық тежеу режимі кезінде қозғалтқыштың статоры
желіден ажыратылады да, екі фазасы тұрақты ток көзіне қосылады
(2.22-сурет). Қаралып отырған режимде асинхрондық машинаның
жұмысын сараптасақ статордың орамасынан өтетін Іқ қоздыру токты
эквиваленттік айнымалы ток I алмастырады. Эквиваленттік ток
магниттік қозғаушы күшті тудырады, яғни, Ғ га = Ғқ, жалпы жағдайға
байланысты эквиваленттік айнымалы токтың мәнін анықтаймыз:
/ = с і ., мүндағы коэффициент с статор орамасының қосылу сүлбасына және фазаның орамасына тәуелді.
Егер де магниттеуші контурдың индуктивтік кедергісін X. = сопзі
деп есептесек, онда:
м
5
,кт ~ 2а).(Хт+ X2')'
101
=
I
*
*
'
Х т+ Х '
НОС
4.13-сурет. Динамикалык тежеу режиміндегі АҚ-тын косылу сұлбасы
Қаралып отырған режим үшін механикалық сипаттамаларды
(4.13-сурет) мына теңдеу бойынша түргызуға болады:
2 М кр
М
X > X , болғаны қтан 5
т
I
ҺР '
. кедергі К2 м әні өзгермегенде,
к:
8кр =т ;— 7Г7, неғүрлым аз болады.
л ,+ л 2
5
4.14-сурет. Динамикалык тежеу режиміндегі АҚ-тын
102
м
е
х
а
н
и
к
а
л
ы
к
сипаттамалары
Динамикалық тежеу моментінің механикалық сипаттамалар
түрін реттеуді келесі мэндерді өзгерту арқылы іске асыруга болады:
- статор орамасындагы қоздыру токты
негұрлым ток /. үлкен
болса, соғүрлым максималды момент үлкен болады;
- ротор тізбегіндегі қосымша кедергі Кқос арқылы, активтік
Кедергіні: неғүрлым К үлкен болса, согүрлым қисық жоғары жатады.
Мысалы, 4.14-суреттегі қисық 1 - қоздыру токқа ІкІ және
қосымша К кедергіге сәйкес; қисық 2 - 1' токқа және кедергіге
сэйкес; кисық 3 - / токқа жэне кедергіге сэйкес.
4.6. Синхронды қозгалтқыштың механикалық
жэне бүрыштық сипаттамалары
2яТ\
(О0= ----- — =
СОП5І
р
а)
00
қозгалтқыш
режимі
гёнератор
режимі
0
н
М
4.15-сурет. Механикалык (а) жэне жүргізіп жіберу (б) сипаттамалары
Синхронды қозгаптқыштың (СҚ) роторында жүмысшы орамасынан басқа түрақты токтан қоректенетін, арнайы жүргізіп жіберу
орамасы болады. Осы ораманың көмегімен қозғалтқыш асинхрондық
қозғаптқыш сияқты жүргізіледі, сондықган қозгалту режимдерінде
асинхрондық сипаттамаға үқсайды. Жүргізу ораманың кедергісі үлкен
болса, онда жіберу моменті де жоғары болады. Қоздыру орамасын
түрақты токқа қосқаннан кейін қозғалтқыш синхрондыққа енеді.
103
4.16-сурет. СК-тын векторлык диаграммасы
4.17-сурет.
* 0 кезіндегі СҚ-тын векторлык диаграммасы
СҚ-тын активтік қуаты:
Р = 3Шсозф
(4.31)
I
Қозғалтқыштың тұрақты жұмыс істеуін қарастырсақ, моменттін
А/ЭҚК пен кернеу арасындагы Өбұрышынан тәуелді екенін білу керек.
СҚ-тың моментінің Өбұрыштан тәуелділігін бұрыштықсипаттама деп
атайды, ігни М = {(Ъ).
Векторлық диаграммадан (4.17-сурет) шыгады:
і/ со$ф = Е соз(ф-Ө
АВС үш бұрышынан көрінетіні:
.,
Соя ( ф-Ө) —АВ / АС = Шп& /IX,
104
ІІ со$(р = ЕІІ
IX,
Бұл табылған көріністі (4.31) қойсақ, онда шығатыны
(4.32)
X,
Ал электрмагниттік моменттің теңдеуі
М=
Бұрыш Ө =
(4.33)
болса, момент максималды болады
ы макс - ЪЕи
у яғни, М= МмаксзіпВ
а>0Х.
Өном =25°-30°.
м лшкс
1
о
1
Іш
ном
90°
180’
4.18-сурет. СҚ-тың бұрыштык сипаттамасы
105
(4.35)
4 . 7. Айнымалы ток хк к т р жетектерітң бгрыштық
жылдамдыгын рвмітву
Айнымалы ток козгалткыштардын кенінен колдану себебі болгандығы және салмаш
мен габарнтінің аздыгы. Сонымен катар, бұрыштык жылдамдыкгы
11
Г
_______ г т і Г Л Г 1 Т І Т к - У П Я П П Я П П к Іқұралдарды
1ГЯ*ЯГРТ
қажет
кылмайды.
-;' .' .• &А
Асинхронды қозғалтқыштын бұры ш ты қ жылдамдығын реттейтін тәсілдердін ең көп қолданылатын түрлері:
а) реостаггық реттеу;
щ
б) полюстер санын өзгерту;
|
в) қоректендірілетін кернеудің жиілігін өзгерту;
Г) баска машиналармен және түрлендіргіштермен асинхронды
^п^гяпткышты каскадқа қосу.
4.7.1.
- --
Реостаттық жэне импулъстік реттеу
Түрақгы ток қозғалтқыштары сияқты ротор тізбегіне резисторды
болады
болады
и *
■■■ ” г—і ----- г •
*
Егер де механикалық сипаттам аны ң бөлігін сызықты деп
қаттьшық коэффиценті
М »°«
(4.з6)
^НОМ.Р
мүнда: 5яоіір - номинал моментке сәйкес реостаттық сипаттамадагы
сырганау.
| .; *;> -/У & £ а^ Н
Егер де реттеу диапазоны мынаган тең деп есептесек,
25 =
= о
106
5,аД
(4.37)
ом
онда, Р г - ( В -1 + 5
Неғұрлым реттеуші резистордың сатылары көп болса, соғұрлым
реттеудің ырғақтылығы жоғары болады.
Өзін-өзі салқындататын фазалы роторы бар АҚ-тың рұқсат
етілетін моменті бұрыш тық жылдамдығы азайған кезде мына
теңдеумен анықталады:
(4.38)
Қозғалтқынтың тұрақты шығындары (статор мен ротордың
өзекшелеріндегі шығындар, механикалық және сейілу өрістерімен
тудырылатын шығындар) жүктемеге тәуелді емес.
Ауыспалы шығындардың (статор мен ротордың орамаларындағы шығыңдары) мынаған тең:
АҚ + АР2 = М й)05 + М й)0
(4.39)
мұнда, 5 - табиғи сипаттамадағы сырғанау.
Сонымен, жүктеме моменті тұрақты кезінде ротор тізбегіндегі
шығындар тайғанауға пропорционал, ал статор тізбегіндегі шығындар
тайғанауға тәуелді емес.
Негізгі қуат резисторда реттеуде жоғалады. Мысалы, егер де
қозғалтқыштың жылдамдығы номинал жылдамдыққа қарағанда екі
есе азайса, ондажеліден тұтынатан қуаттың жартысы реттеу резисторларында жогалады.
Реостаттық реттеудің кемшіліктері:
а) жылдамдық реттеудің сатылыгы, ал бұл жағдай бекітілген
автоматты басқару жүйелерді қолдануға жағдай туғызбайды;
б) жылдамдықтың аздығы;
в) энергияның үлкен шыгындары.
Бірақ өзінің қарапайымдылығының арқасында реостаттық
реттеу дағдылы қолданылуы орын алып отыр, мысалы кіші немесе
107
орташа қуатты (100 кВт-қа дейінгі) сораптардың, желдеткіштердің,
көтеру-тасымалдау құралдардың жетегінде қолданылады. Статордың
немесе ротордың тізбектеріне резисторларды кіргізу арқылы ыргақты
сатысыз бұрыштық жылдамдықты реттеу автоматтандырылган ЭЖтерде жүктеме момент өзгерген кезде берілген бұрыштық жылдамдыкты тұрақты ұстауга немесе ЭЖ-нің тоқтау алдында жылдамдықты
алдын ала төмендетуге қолданатын импульстік параметрлік реттеуді
іске асыруға болады.
Қосымша кернеулерді статор тізбегінде (барлық үш фазада)
импульстік реттеудің АҚ-ты қосу сұлбасы 4.19а-суретте, ал әр түрлі
қуыстылық кездегі механикалық сипаттамалар 4.19б-суретте көрсетілген.
I
Г;
АО
’|
г г
&ҚОС
О
мном
М
4.19-сурет. Роторы кысқа тұйықталган АҚ импульстік параметрлік реттеу кездегі
баскару сұлбасы (а) жэне механикалық сипаттамалар (б)
е =1 кезде (екі жаққа өткізетін жартылай еткізгіш немесе
түйіспелі кілттер /Г-үздіксіз бекітілген) қозгалтқыш резистор К.ІЯБМ
Бг
тұрақты қосылуына сэйкес жасанды сипаттамада жұмыс істейді
(кілтгер К ажыратылгаи).
Статордың активтік кедергісі өскен кезде максималды моменттің
және критикалық тайганаудың, механикалық қаттылық коэффициенттің жэне бұрыштық жылдамдықтың тұрақтылыгының азаюы
шыгады.
Егер де фазалы роторы бар қозгалтқышты қолдансақ, онда қозғалтқыштың пайдалануы дұрысталады. Бұл жағдайда бұрыштық
жылдамдықты реттеу салдарынан туатын қосымша шығындар машина
сыртындагы қосымша резисторларда бөлініп шыгады, сондықтан
тәуелсіз желденетін қозгалтқыштың рұқсат етілетіи моменті номинал108
ды моментке тең болады. Импулъстік параметрлік жылдамдықты
реттеу кезіндегі фазалы роторы бар АҚ-тың қосу сұлбасы 4.20-суретте
көрсетілген.
Қосымша резистор Ккос түзеткіш Т арқылы ротор тізбегіне
тегістеуші реактор /,-мен тізбектеп қосылады. Резистор К кілт арқылы
(түйіспелі немесе тиристорлы ) м езгіл-м езгіл қосылып және
ажыратылып тұрады.
Кілт К бекітілген кезде (г = 1) қозғалтқыш Кэ=0 сэйкес
сипаттамада жұмыс істейді, ал кілт К ажыратылган кезде (е = 1) және
КэшК кезде қозгалтқыш реостаттық сипаттамада жұмыс істейді.
Жұмыс зонасы екі сиіТаттаманың арасында жатады.
м
4.20-сурет. Фазалы роторы бар АҚ импульстік параметрлік реттеу кезіндегі
баскару сұлбасы (а) және механикалык сипаттамалары (б)
4.7.2 Асинхронды ЭЖ-нің бұрышпгық жылдамдыгын
полюстер санын өзгерту арқылы реттеу
Асинхронды қозғалтқыштың бұрыштық жылдамдығының
формуласынан
.
'Ү 2 л /і(і-5 )
аі - о)0{\ - з ) -------------- шығады.
Р
Егер де қоректендіретін желінін жнілігі тұрақты болса, ал
тайганау 5 аз өзгерсе, онда бұрыштық жылдамдықты полюстердің р
жұп санын өзгерту арқылы реттеуге болады.
109
Полюстердің жұп саны бүтін сан болгандықтан, бүрыштық
жылдамдықтың реттеуі сатылы болады. Полюстерді өзгерту статор
орамасында жасалады жэне оны орындау үшін эрбір фазалық орамада
бөлек жартысында токтың бағытын өзгерту арқылы орындалады. 2:1
қатынасқа полюстер санын өзгертуге арналған жартылай орамаларды
қосу сүлбалары 4.21а-в-суретте көрсетілген.
4.22 а-д-суретте ең көп қолданылатын статор орамалардың
аудару сүлбалары көрсетілген. Бір полюс сандардан басқа полюстер
санға аударған кезде айналу бағыты өзгермейді. 3.1-кестеде статор
орамалардың эртүрі үшін магниттік индукциялардың қатынастары
келтірілген, 4.21а-д сурет бойынш а біркелкі полюс саны 1 деп
белгіленіп, ол қос полюс саны II деп белгіленген.
о)
г
,
г
4.21-сурет. 2:1 қатынасқа полюстер санын өзгерту сұлбалары
110
Асинхронды қозғаптқыштың электрмагниттік моменті:
М = т ха>К рФІ2 с о з ^
4.22-сурет. Статор орамаларын ауыстырып косу сұлбалары
111
(4.40)
Сурет
№
4.22а
4.226
4.22в
4.22г
4.22д
Қос полюс саны (4.2-суретте
1
11 белгіленген)
Жартылай
Фазалардың
орамалардың
қосыуы
қосылуы
Тізбектей
У
//
У немесе Д
тізбектей
У
немесе
параллель
У немесе Д
тізбектей
У немесе Д
немесе
параллель
--------------------------
--------------------------
м II
мI
Біркелкі полюс саны (4.22- вп/в,
суретте I белгіленген)
катын
асы
Ж артылай
Фазалардың
орамалардың косыуы
косылуы
Параллель
УУ немесе 0,58
1,0
Д
тізбектей
немесе
параллель
1,16
Д
Параллель
У немесе Д
1,73
тізбектей
У немесе Д 2,0
немесе
параллель
-------------------------- / / --------------------------
в II
вI
Демек, әр полюстер санынажауап беретін, статор орамаларының
әр түрлі қосылу сұлбалары бар қозғалтқыштардың моменттері, эрбір
жатады
механикалық
сипаттамалар көрсетілген.
АҚ бұрыштық жылдамдығын қоректендіретін кернеудің жиілімынадан шығады
со
V « £, = кФ/х жиілік өзгерген кезде магнит агыны да өзгеруі
керек, себебі жиілік азайганда магнит агыны үлкейеді де, қозгалтқыштың магнит тізбегі қанығады, оған сәйкес АҚ-тың тоғы жэне
температурасы кенет өседі, ал жиілік үлкейген кезде магнит ағыны
азаяды да рүқсаг етілетін момент азаяды. Жиіліктік түрлендіргіштердің
шығысында жиілік жэне кернеудің амплитудасы өзгертіледі.
Жиіліктік түрлендіргіштер электрмашиналық және вентилдік
болып екі түрге бөлінеді.
4.24-суретте түрақты токтың аралық козі бар электрмашиналық
сүлбасы
үаг,/, = үаг
112
------------------ ----- р.
------------- 7
а)
5) және д >
г) және д)
4.23-сурет. Асинхронды электр жетегінің статор орамаларын ауыстырып-косу
сұлбаларына сәйкес механикалык сипаттамалары
4.24-сурет. Түракты токтың аралык көзі бар электр машиналык жиілік
түрлендіргіштің сұлбасы
Түрлендіргіш желілік кернеудің тұрақты жиіліктегі айнымалы
тогын реттелетін тұрақты кернеуге түрлендіретін агрегаттан (Қ1, Г1)
құралады. Тұрақты кернеуді реттеу үшін Г1 генератордың қоздыру
тогын өзгертіп тұру керек. Қ2 қогалтқыштың бұрыштық жылдамдыгы
Г1 генератордың кернеуі өзгерген кезде ыргақты реттеледі, ал онымен
бірге Г2 синхронды генератордың бұрыштық жылдамдығы реттеледі.
Г2 генератордың бұрыштық жылдамдыгы өзгерген кезде, оның қоздыру тогытұрақты болган кезде, генератордың жылдамдығын, кернеу-
дің жиілігін жэне амплитудасын өзгертеді. Г2 генератордан ҚЗ - Қ5
асинхронды қозгалтқыштар тобы қоректенеді. Генератордың қоздыру
тогының багытын өзгерткен кезде, АҚ-тардың айналу багыты өзгереді.
Г2 генератордың және Қ2 қозгалтқыштың қоздыру тоғы тұрақты
болғанда, оның бұрыштық жылдамдығын өзгерту арқылы шығу
кернеуі II//2 —соті заңы бойынша автоматтық түрде реттеуге болады.
К2 тұрақты ток қозғалтқыштың бұрыштық жылдамдығын Г1
генератордың ЭҚК-і номиналды болғанда, резистор К2 арқылы
қоздыру токты азайтуға да, үлкейтуге де болады, бұл жағдайда Г2
генератордың кернеуінің жиілігі және амплитудасы өседі.
Егер де АҚ-тардың жиілігі реттеліп тұрган түрлендіргіштен
тұтынатын қуаты Риаитең болса, онда ЖТ-тің жалпы орнатылған қуаты
тең:
*
ж
т
~
*
к
\
+
*
г
і
+
^
к
і
+
^
Г
2
—
*
Р
н
о
м
Бұл жағдай электрмашиналық ЖТ-тің кемшілігіне жатады.
Екінш і кемш ілік - бөлек м аш иналарды ң ЯӘ /Г-терінің
кобейтіндісімен белгіленетін ЖТ-тің ПӘК-\нщ төмендігі. Мысалы,
еғер де әрбір машинаның толық жүктеме кезінде ПӘК-і 0,9 болса, онда
ЖТ-тің коминалды ПӘК-і тең 0,94=0,66. Асинхронды ЖТ ретінде 4.25суретте көрсетілген сұлбаны қолданады. Мұнда негізгі түрлендіргіш
ретінде фазалы роторы бар АҚ қолданылады.
4.25-сурет. Аси нхронды ЖТ-тің сұлбасы
114
АЖТ-тің статоры АТ автотрансформатор аркылы айнымал ы ток
желісіне қосылады. Бұл АЖТ-тің кірісіндегі кернеудің амплитудасын
реттеуге жагдай тугызады. АЖТ-тің роторы білік арқылы Г-Қ жүйе
бойынша бүрыштык жылдамдыгы реттелетін Қ2 қозғалтқышпен
байланысқан. Екінші реттік (роторлык) тізбек жиілігі ( және
амплитудасы 17} реттелетін кернеу көзі болады.
АЖТ-тің шығысындагы жиілік тең:
(4.41)
мұнда, 7
о) -Қ 2 қозғалтқыштыңбүрыштықжылдамдыгы;
Т2 - қоректендіру желісінің жиілігі.
(4.41)
теңдеуге " + ” таңба ротордың айналу багыты статордың
магнит өрісінің айналу багытына сэйкес кезінде, ап
таңба кері
кезіңде алынады. Олай болса, ротор өріске кері айналганда и > / г
бірдей айналса = / ;. Ротордың қозгалысы кезінде (2 = / ' .
Ротор өріске кері айналган кезде, жүктемеге АЖТ-тен берілетін
энергия, М2 қозғалтқыштың білігінен түсетін механикалық энергиямен АТ автотрансформатор жагынан АЖТ-тің тұтынатын энергиясының қосындысына тең. Ротор өріспен бірдей айнапған кезде статорға
түсетін энергияның бір бөлігі жүктемеге, ал бұл жагдайда генератор
режимінде жұмыс істейтін М2 қозгалтқышқа беріледі. Бұл бөлік Қ1
машина арқылы желіге қайтарылады.
М2 қозғалтқыштың білігінен түсетін Р және қоректендіретін
желіден түсетін Р2 активтік қуаттардың бөлінуі статор мен ротордың
жиіліктеріне пропорционалды, яғни:
(4.42)
һ
Р г У г -/\)
(4.43)
һ
немесе:
Рг
/,
115
I
мұнда, Й| - АЖТ-тің шығысындагы тұтылатын қосынды қуат. Егер
де АҚ-тардың орнатылган қуаты Ршшболса, онда ЖТ-тің орнатылған
қуаты (/=100 Гц, ~ 50 Гц кезде) тең.
■г
‘
Р Ж„Г= Р қ і +Р..+Р
л^ .+ Р А1
лт=
1
қ2Л Р АЖЖ
—0.5Р
+0.5Р
+0.5Р
+Р
+0.5Р
=
ЗР
9
ном
ном
9
нам
нам
ш
нам
пам
Вентилді-электрмашиналық жиіліктік түрлендіргіштің сүлбасы
4.26-суретте көрсетілген.
Мүнда тиристорлардан жиналған статикалық басқарылатын
түрлендіргіш (түзеткіш) БТ тұрақты жылдамдықты айналдырушы
түрлендіргіш агретаттың орнына қолданылады. Басқарылатын
түрлендіргіштен ауыспалы жылдамдық агрегаттың Қ1 қозгалтқышы
қоректенеді.
, ■
Бұл жағдайда ЖГ-тің ПӘК-ті аздап өседі, бірақ та сенімділігі
жоғары емес, ЖГ-тен басқа екі машинаның (Қ1 қозғалтқыш жэне Г
генератор) қажеттілігі кемшіліктерге жатады, сол себептен электр
машиналық түрленгіштердің қолданылуына шек қойылады және
тиристорларды немесе транзисторларды қолдану негізінде статикалық
түрлендіргіштерді құруға қажеттілік туылады.
4.26-сурет. Синхронды генераторы бар вентильді-электр машиналык жиіліктік
түрлендіргіштін сұлбасы
116
Статикалық жиіліктік түрлендіргіштердің екі негізгі түрі бар:
а) тікелей байланыспен;
б) тұрақты токтың аралық көзімен.
Тікелей байланыспен түрлендіргіш жоғары жиілікті төмен
жиілікке түрлендіреді. Ол қарсы - параллель топтарға қосылған бөлек
басқарылатын 18 тиристордан құрылады (4.27-сурет).
Түрлендіргіштің негізіне түзетудің үш фазалы нөлдік сұлбасы
жатады, әрбір фазалы екі қарсы қосылған түзетушілерден кұралады.
4.27-сурет. Тікелей байланысы бар жиіліктік түрлендіргіш
Түрлендіргіштің шығу кернеуінің бірінші жарты кезеңінде токты
түзету топтары, ал екінші жарты кезеңінде инверторлы топтары өткізеді. Түрлендіргіштің шығысындагы кернеудін реттеуі вентилдердің
қосу бүрышын өзгерту арқылы эрекеттенеді.
Мүндай түрлендіргіш түрінің қүндылықтары:
а) энергияны бір дүркін түрлендіру, сол себептен жоғары
ПӘК-\ ( 0,90-0,98 маңында);
б) шығысында жиіліктен тәуелсіз кернеудің амплитудасын
реттеудің мүмкіншілігі;
в) реактивтік жэне активтік энергияның желіден қозғаптқышқа
және кері ауыстыруға болатындығы;
г) коммутациялық конденсаторлардың жоқтығы.
Ал кемшіліктері:
а)
шығыстық жиіліктің (0 ден 40% желінің жиілігіне дейін) реттеуіне шек қойылады;
117
I
б) вентильдердщ саны көп;
в) қуат коэффициентінің аздығы(0 .8 -ден аспайды).
Өнеркәсіп ЭЖ-лер үшін ең кең қолданылатын статикапық жиіліктік түрлендіргіш түрі - түрақты токтың аралық көзі бар түрлендіргіш (4.28-сурет).
4.28-сурет. Тұрақты токтың аралық көзі бар статикалык
түрлендіргіштің құрылымдык сұлбасы
Түрлендіргіш екі күштік элементтерден-басқарылатын түзеткіш
БТ және инвертор И-ден қүралады. 5Г-тің кірісіне жиілігі 50 Гц-ке
тең айнымалы ток реттелмейтін кернеу беріледі; БТ-Үщ шығысынан
//инверторға түрақты реттелетін кернеу беріледі, ал инвертор түрақты
кернеуді амплитудасы жэне жиілігі реттелетін кернеуге түрлендіреді.
Түрлендіргіштің ішіне түзеткіштің басқару ТББ жэне инверторлық
басқару ИББ блоктары кіреді. Бүл сүлбада шығысындағы кернеудің
амплитудасы жэне жиілігі бөлек реттеледі. Бүл жагдайда ЖТБ тапсырылған жылдамдықтың блогі арқылы ЛД-тың қысқыштарындағы
кернеудің эсер етуші мэнімен жиіліктің керекті арақатынасын сақтауға
болады.
• ■: 'V ' , ' ' ■
... і
Бүл түрлендіргіш қоректендіретін желінің жиілігінен жоғары
да, төмен де реттеуге рүқсат етіледі, оның ПӘК- і жоғары ( 0.95-ға дейін)
болады, габариттері кіші, сенімділігі жоғары жэне жүмыс істегенде
дыбыссыз болады.
Жиіліктік басқаруды таңдау үшін 4.29-суреттегі көрсетілген
алмастыру сүлбасын қолданайық.
Сүлбада келесі белгілеулер алынған:
118
а) статор кернеуінің салыстырмалы жиілігі: а =
Iмом
б) абсолюттік тайганаудың параметрі немесе ротордың
. . . д /.
Аю р
салыстырмапы жиіліп: ’ШШшт 5 = — = —•
’
«>,
а ’
ч
^
) статордьщ салыстырмалы кернеуі: У =
с/деш
Қозгалтқыштық момент:
(4.44)
— X
3||
±)
Чі
ТпеС
±
4.29-сурет. Жиіліктік ретгеудегі АҚ алмастыру сұлбасы
Екінші ораманың тогы және кедергілері:
2а
2 1а
20а
+ 2Л
0 а \+2'„2
23 Оа
(4.45)
мұнда:
\
Ш = Я. + >.ог;
2 20 = Я': ^ + Р ‘2а -
+ іх'2
/
Түрлендірілгеннен кейін табамыз:
31/2 у-
кв
_ 3Ц І У Қ р
ОХІмаи [Ьг +с2а-)р2 +2 К^а/З+Іс/2 +е1а 1]Л[
^,.йи АахР)
НП.Л 9 '
119
Ъ = Л, (1
мұнда,
і г 2);
к
Щ * е —1 + г , , Г[ жэне г 2
с —х 0т; ^
статормен ротордың сейілу коэффицненттері:
дс,
х '
7- —_!_
7“ = ——
хі “
және 2
*о
*о
Г - жалпы сейілу коэффициенті:
г = г, + г 2 + г ,г 2
Абсолютгік критикалық сырганау:
2
.
_ 2 _2
пг \а + е а
Рк[а) = ± 2
Ь2 + с ^ а
Максималды момент:
1 Ж
3 V НОМ
2 іу 2
1
ііі ш ішиіишіаі
__
__________
|
. .V - ..,у
Р " «***
^
: :
Бұрыштық жылдамдықтың жиілікті реттеу тәсілі өте үнемді
жэне реттеу қасиеттері бойынша қысқа тұйықталган АҚ (ең қарапайым, сенімділігі зор және арзан ЭҚ) тұрақты ток ЭЖ-нен кем
түспеиді
4.8. Жаттыгулар
3-мысал
Фазалы роторлы 4АК 160$4 асинхронды қозғалтқышының
құжаттық мэліметтері мынадай: РН= И Квт, пн=1435 айн/мин,
У|ь=380/220 В, І 1Н=22,4 А, Еж=305 В, 1^=22 А, Щ =0,865, ц к = 3
Осы мэліметтер бойынша:
120
1.Толық Клосс өрнегін пайдаланып сырғанау шамасы 8 = 0 ден
8=2 дейін өзгергендегі қозғалтқыштың табиғи механикалық сипат-
тамасын есептеп тұрғызу керек.
2.Ротор орамының номиналь кедергісін анықтау керек.
3. Ротор тізбегіне Кх=0,6 Ом қосымша кедергі жалғағанда
сырғанау шамасы көрсетілген шектерде өзгергендегі реостаттық
механикалық сипаттаманы тұрғызу керек.
4. Тежелу режимінде М6е =М н болғанда жылдамдық
= 0 ,2 5 й)н болатын ротор тізбегіне жалганатын щ кедергіні
анықтау керек.
Шешімі:
1. Толық Клосс өрнегі мынадай болып жазылады.
2 Ма (і + ^ )
М= с
Іі
мұндагы, I
_ я
І Ш
30 ^
с
.
’
3,14*1435, Ш
зо
Номиналь момент:
Рн 11000
М и ШШШМ------- = 73,2Нм
н соИ
150
Критикапық момент:
М к = М КМ Н =3*73,2 = 219,6Нм
Номиналь сырғанау:
_
пв
п
Н
1500-1435
_
5 =■
---------------= 0,043
"
п0
1435
Критиккалық сырганау:
121
н ~Мк + \]М К2 + 25н (М к —1)—1]
0, 043 3 + ^/э2 - н 2 * 0 , 4 3 ( 3 - 1 ) - і ]
1 - 2 5 Н(Л/К- 1 )
0,3
1 - 2 * 0 .0 4 3 ( 3 - 1 )
Осы нэтижелерді Клосс өрнегіне қойып есептік өрнек аламыз
М =
571
5
0,3
.
+— +6
Қозғалтқыштың сипаттамасын тұрғызу үшін есептік өрнек
бойынша алынған нэтижелерді кестеге жинаймыз.
кесте
0,04
§н
ір
0,3
0,5
0,7
1
1.2
1,4
104, ! 93,3
2
1,6 | ~ Ц ~
2
3
|
М, Нм
0
73,2
184
219,
6
199
170
135
И 7,
7
= ^0(1-5,)С"'
15
7
150
133,
5
110
78,5
47,1
0
•
0
0,12
0,42
0,82
138
1,93
2,76
15
7
138,
2
92
26,7
59,7
-146
-276,3
Зр
Ь
=V
* / '
31,4
68,2
843
77
-125,6
-157
94Д
2. Ротор орамының номиналь кедергісі:
г , „ = І Л „ З О р м З =0і340в
л/312Я 2
л/3*222
3.
Моменттің мәні белгілі болса, сырғанау мәндері қатынас
ротор тізбегінің кедергілерінің қатынасындай болатындықтан реостаттық сипаттаманы тұрғызу үшін мынадай өрнекті пайдаланған қолайлы:
т2Н
0,34
е’
мүндағы, 8 е- табиғи сипаттама бойынша М -моментіне сәйкес
сырғанау;
122
8 р- реостаттық сипаттама бойынша сол М-моментіне сәйкес
сырғанау.
Есептеу нэтижелері 1-кестеге жиналды, реостаттық сипаттама
1-суретте көрсетілген.
150
1
[
ү
4
N
100
ч
Я х = С
■Г ч
30
г=
0
5
0
г
>
__________ /
0
г а х « * ч г ч < 5ь р
X
■
*
■
1
V
Г
Ш
20
1
"
!
0
0
]
т
~
у
/
/
~
V
Т
~
100
4. Берілген Мы момент пен жылдамдықтың собер мәндерін алу
үшін ротор тізбегіне жалғанатын қосымша кедергінің Кх шамасын
мынадай өрнек бойынша анықтаймыз:
щ
§
— —і
Ш • I
1
'ШШ
мұидағы, Ьр ~ —
= 9,46 Ом
0,043
1500+0,25*1435
Н
,
Сондай-ақ, М =Мя болгандықтан 8 е= 8 й = 0,043.
Тежеу режиміндегі (Кх= 9,46 Ом) механикалық сипаттама
суретте көрсетілген.
машинада
қарастырыңыз. Ондағы токтар мен орамалар қалай ығысуы керек?
4.8.2
Үш фазалық машинаның магнит өрісінің айналу бағытын
кері бұру үшін (реверс) не істеу керек?
123
»
4.8.3 Асинхрондық машинаның алмастыру сұлбасын сызыңыз?
4.8.4 Асиихрондық машинаның алмастыру сұлбасы бойынша
векторлық диаграмма тұрғызыңыз.
4.8.5 А синхронды қ маш инаның табиғи м еханикалы қ
сипаттамасын тұрғызыңыз.
4.8.6 Асинхрондық қозғалтқыштың динамикалық тежеу режиміндеғі механикалық сипатгамасын тұрғызыңыз.
4.8.7 Асинхронды және синхронды қозғалтқыштардың құрылымдары мен жұмыс істеу қағидаларындағы айырмашылықтар
қандай?
!.>' = .іГ'; ' 1 / ]
4.8.8 Синхронды қозғалтқыштың векторлық диаграммасын
сызыңыз.
4.8.9 Синхронды қозғалтқыштың механикалық сипаттамасын
сызыңыз.
І
4.8.10 Синхрондық қозғалтқыштың бұрыштық сипаттамасын
сызыңыз жэне мән-магынасын айтыңыз.
4.8.11 Асинхронды қозғалтқыштың бұрыштық жылдамдығын
реттеу тәсілдерін айтыңыз.
4.8.12 Реостаттық реттеудің кемшіліктері қандай?
4.8.13 Импульстік реттеудің басқару сұлбасын және механикалық сипаттамасын сызыңыз.
4.8.14 Асинхрондық қозғалтқыштың бұрыштық жылдамдыгын
полюстер санын өзгерту арқылы реттегендегі механикалық сипаттамаларды сызыңыз.
'
4.8.15 Жиіліктік ретгеудің түрлерімен сұлбаларын сызыңыз.
4.8.16 Ж иіліктік реттеудегі асинхрондық қозғалтқыш тың
алмастыру сұлбасын сызыңыз.
4.9. Түйін
Екі фазалық қозғалтқыштың магнит өрісі со0 = 2 п /х/ р, бұрыштық жылдамдықпен оның орамасының екі шаргысы кеңістікте 90°-қа
және ондағы тоқтар уақыт бойынша 90° ығысқан жағдайда айналады.
Осындай кеңістік жэне уақыттың ығысу қағидасы айналмалы
өріс алу үшін үш фазалық немесе ш-фазалық маш иналарда да
сақталады.
;
.
Егерротордыасинхрондықжылдамдықпен (ео = со0) айналдырса, ол машинаның жұмысына эсер етпейді, орамдарға берілген кернеу
өзінің индукция Еқк теңеседі:
' 1‘ ’
124
С/, * £ , = 4,44^7/ еаквб
<р»
Бұдан, егер статор орамдарының кедергісін ескермесе
= соті, магниттену тогы берілген магнит агынында маши-
номиналь тоқтың 40-30% құрайды.
Жүктеме берілгенде соФ а>0, ротор орамдарында ЭҚК пайда
болады, ток туындайды ол магнит өрісімен әрекеттескенде момент
туады, момент шамасы сырганау 5 = со —а>0 / со0 болганда жүктеме
моментімен теңгеріледі.
Моменттің сырғанауга тәуелділігінің М = (рІ2соз ср2 координаталары 8и;—МК экстриум мәні бар, өйткені іс жүзінде өзгермейтін
магнит ағынында ротордың ЭҚК-мен тоғы сырганау 8 өсуімен қатар
өседі, ал соз ср2 нөлге үмтылып азайады. Механикалық сипаттама
жүмысты бөлімінде түзу сызыққа жақындау М »
■ -■5 .
К
Асинхронды электр жетегінің энергетикалық режимдері түрақты
ток жетегідей, динамикалық тежеу режимі, статор орамдарын түрақты
тоқпен қоректергенде іске асады.
Қысқа түйықталған роторлы қозғалтқыштар үшін катологтық
мәліметтерде номиналь кернеу, жиілік, қуат, айналу жиілігі, ПӘК жэне
соз (р2 қатар, іске қосылу тоғы мен моменттің, сондай-ақ критикалық
моментттің еселіктері беріледі. Олар қозғалтқыштың табиғи сипаттамаларын түрғызуға қолайлы мүмкіндік береді.
Қысқа түйықталған роторлы қозгалтқыштардың негізгі
кемшілігі олардың координаталарын реттеудің шектеулі мүмкіндігі.
Кэдімгі қозғаптқыштың өрісінің жылдамдығын тек қанажиілікті жэне
тиісті кернеуді өзгерту арқылы реттеуге болады. Бүл реттеу екі
зоналық, негізгі жылдамдықтан жогары С/, = сопзі, ( / х> / хном),
125
Ретгеу диапазоны ашық құрылымдарда ( 8 ч - 10): 1, жатық, төмен
қарай реттегенде шекті жүктеме М < М наи, жоғары қарай реттегенде
Р < Ріюи, салыстырмалы түрде қымбатжиіліктіңтүрлендіргішті қажет
етеді.
П арам етрлік реттеу (
(
/
/і = /і ном) едәуір арзандау
тиристорлық кернеу реттеуіш болғанда пайдаланылады, іс жүзінде
үзақ мерзімді режимге жарамсыз, соның өзінде жүктеме желдеткіштік
сипатта болғанда [Мк ~ со2), шығындар сырғанауға тэуелді АР2 = Р\8
болғандықтан жэне олар қозғалтқышта сейілетіндіктен шекті жүктеме
М шек 1 { М Иа Л а * ) / 8
Ш
ЭЗаЯДЫ.
Фазалы роторлы қозғалтқыштар түрақты ток жетегіндегідей
реостаттық реттеуді сондай көрсеткіштермен пайдалануға мүмкіндік
береді. Үлкен қуатпен реттеу дапазоны аз болғанда сырғанау қуатьга
АР2 = Ң 5 желіғе немесе негізгі қозғалтқыш білігіне қайтаратын
каскадтық сұлбалар пайдаланылады. Синхрондық қозғалтқышты
электр жетектерінде «магниттік серіппе» эффектісі пайдаланылады,
ротор статордың айналмалы магнит өрісіне Ө бүрышына қалып
отырады, генераторлық режимде Ө бүрышына озып отырады. Жиіліктік реттеу ғана мүмкін болады.
126
5. ЭЛЕКТР Ж ЕТЕГІНІҢ БҰРЫШ ТЫҚ ЖЫЛДАМДЫҒЫН
ЖӘНЕ МОМЕНТІН АВТОМАТТЫ РЕТТЕУ
Реттеудің диапазонын кеңейту үшін жэне дәлдікті көтеру үшін
тұйықталған реттеу жүйелері қолданылады. Тұйықталған реттеу жүйелерінде сыртқы ауытқулар әсерлерінің орнын жабу, қозғалтқыштың
бұрыштық жылдамдығын немесе моментін жоғарғы дәлдікпен қажетті
шекте ұстау автоматты түрде орындалады.
5.1-сурет. Тұйыкталмаган Г-Қ жүйенің механикалык сипаттамалары
5.1-суретте механикалық сипаттаманың қаттылығын жоғары
ұстау және реттеу диапазонын кеңейту үшін генератордың ЭҚК-ін
жүктеме өскен кезде үлкейту керек.
Автоматталған реттеу жүйесі сыртқы кері байланысты қажет
етеді: кемінде жүйеде шығысын кірісімен қосатын сыртқы байланысы
болуы керек. Бұдан басқа автоматталған реттеу жүйенің бөлек элементтердің шығындарын кірістерімен қосатын ішкі кері байланыстары
болады.
ч
Сыртқы кері байланыстар қатаң және иілгіш түрлерге бөлінеді.
Қатаң сыртқы кері байланыс өтпелі және қалыптасқан режимдерінде,
ал иілгіш-тек өтпелі режимде әсер етеді. Оң және теріс сыртқы кері
байланыстар болып ажыратылады. Реттелетін шама үлкейсе, оң кері
байланыс оны одан бетер үлкейтеді, ал теріс - азайтады. Кері
байланыстар кернеудің, токтың, моменттің, жылдамдықтың, бұрылу
бұрышының мәніне немесе туындысына пропорционалды тәуелді
ІІІ'
ШІІ:1 2 7
Ш -''
:■
-і'
сигналдарды жеткізеді. Автоматталған реттеуді орындау үшін кері
байланыстың сйгналын өлшеу керек, ал содан кейін кернеу түрінде
болатын нәтижені кернеу түрінде берілген реттеу шамасының мэнімен
салыстырып, (алгебралык қосындыны тауып) нәтижені реттеліп
жатқан объектіге жіберу керек. Әдетте, өлшеу күралдың реттеуіш
қүралға эсер ететін энергиясы жеткіліксіз болғандықтан күшейткіш
қүралдың қажеттігі іуады. Айтылған элементтер (күшейткіш, өлшегіш
жэне реттеуіш қүралдар) реттеу үрдісін орындайды да, реттеуіштің
жабдығына кіреді.
Сонымен, автоматталған реттеу жүйесі реттелетін объектіден
жэне реттеліп жатқан шаманын өзгеруіне эсер тигізетін реттеуіштен
қүралады.
5.1. Кернеу бойынша қатаң теріс кері байланыснен бұрыштық
жылдамдықты автоматты түрде реттеу жүйесі
Жүйенің құрылымдық сұлбасы 5.2-суретте келтірілген.
+
а)
б)
5.2-сурет. Құрылымдық сұлба (а) жэне козгалтқыштың
сипаттамалары (б)
128
Қалыптасу режимінде жүйенщ барлық элементтері теңдеулерінің түрі мынадай болады:
£ кір
/ . = £ш /тап ШШ,
к
Ет = кк кт Vк
Vқ =Ет - 7ІКт ,
х
(5.1)
V% =ЕЧ + ІК%
Еч=с(о,’
М=ЕІ,
мүнда, кк ^ Ь /У кір, Щ =Ет/Ык-күшейткіш К және түрлендіргіш Г-ның
күшейткіш коэффицийптері;
Е , Е —түрлендіргіш Т -ның және қозгалтқыш /(-ның ЭҚКтері; К , К - түрлендіргіш пен қозгалтқыштың кедергілері;
а = й ,/11 - кернеу бойынша кері байланыстың күшейту
коэффицие
Түрлендіруден кейін жабық жүйедегі механикалық сипаттатеңдеуін
к
к
О
* К * т и т .п
_ М
шшж т
Я« +/?к(і
+
а/г>
)
*V
К- т )
ж й ш і*
<5-2)
к Ъ
Я + Я Қ(\ + ак \
(0= т ""-г- м — ш
с (1 + акс ) |
с 1+ акс)
(5.3)
мүнда, к=кккт
5.2. Якорь тогы бойыніиа қатаң оң кері байлапыспен
бүрыіитық жылдамдықты автоматты реттеу жүйесі
Жүйенің қүрылымдық сүлбасы 5.3-суретге келтірілген.
Күшейткіштің кірісіндегі сигнал кернеулерінің қосындысымен
белгіленеді:
Цкір= и +тапр і (' К . +/ К лк),
к
к Т+к^
129
(5.4)
(5.5)
а)
к
Ут. г
1Iі
ққо
т
Шт ♦ Лг)
б)
со
і
ІҺапі^Міапл
М(І)
5.3-сурет. Құрылымдық сұлба (а) жэне козгалтқыштың сипаттамалары (б)
(4.1) сияқты теңдеулер жүйесін алып, сәйкес түрлендірулерді
өткізіп, тұиықталған жүиенің механикалық сипаттамасының теңдеуін
табуға болады:
4
^ ?
''
(К
к
+
Ят
)(1
К
с/3)
со = Кси *>°» _ м
С
с
(5.6)
2
Егер де күшейткіш пен түрлендіргіштің күшейту коэффициенттері түрақты деп есептесек, онда қозғалтқыштың сипаттамалары
тура сызық болацы. (4.5) Теңдеудің бірінші мүшесі II тапсырьшган
кернеуге пропорционалды өте оңды бос жүріс режиміндегі бүрыштық
жылдамдықты белгілейді (2 жэне 2' сипаттамапардагы <в0 жэне <ов
нүктелер).
Статизмді анықтау үшін (4.5) теңдеудің оң жагындагы екінші
мүшесін (М кезде) бірінші мүшесіне бөлу керек:
1 тап
130
(5.7)
Егер де /? кс -1 болса, онда 8=0 болады (сипаттама 3) егер де
> 1 болса, онда сипаттама ұлгайған сызық болады (сипаттама 7), егер
де < 1 болса, онда сипаттама төмен түсетін сызық болады (сипаттама
2).
жылдамдыгы б
жылдамдықты
\еу жүйесі
Біліктегі жүктетие өскен кезде қозғалтқыштың айналу жиілігі
төмендейді, ал сонымен 7’/ ’-дың, қозғалтқышпен бір білікте
орналасқан, сигналы төмендейді.
77^-дың якорінен алынатын кернеу қозғалтқыштың бүрыштық
айналу жиілігіне пропорционалды. Тапсырылған сигнал бұл кезде
тұрақты болғандықтан, К күшейткіштің кірісіндегі сигнал үлкейеді,
ал сондықтан Т түрлендіргіштің ЭҚКА үлкейеді, жетегінің бұрыштық
жылдамдығының құлауын автоматты түрде компенсациялайды.
Жүйенің құрылымдьщ сұлбасы 5.4-суретте көрсетілген.
Сұлба үшін теңдеулердің жүйесін құрайық:
£7кір = £ /тап -і(0,9
Ет 11Йс Vкір.
Vк =Ек + І К ш9,
Vқ =Е
-ІКт
Щт
Е = ссо,
М=сІ
(5.8)
мұнда, І=1/Кб /(о - жылдамдық бойынша кері байланыстың беріліс
коэффициенті.
Сәйкестелген түрлендірулерден кейін тұйықталған реттеу
жүйесіндегі механикалық сипаттамасына арнапған теңдеуді аламыз:
Ц
Щш»
со =
1 + ік
к
с ( 1+ у л ) ’
(5.9)
мұнда, к=кс /с - барлық жүйенің беріліс (күшейту) коэффициенті;
Кя =Кт +Кк
131
I
Беріліс коэффициент К тұрақты кезде қозғалтқыштың сипаттамалары тура сызықты. Оң жақтың бірінші мүшесі қозғалтқыштың
IНН
ІМ
ал
жүктеме моментінің өзгеруімен пайда болған бұрыштық жылдамдықтың құлауын анықтаиды
п/
к
0 -*
т
1
ТГҚО
б)
М (І)
5.4.-сурет. Құрылымдык сулба (а) және қозгалткыштың
сипаттамалары (б)
5.4 суретте көрсетілген: к кезеңцегі снпаттама /Л-ның шеткі
ажыратылған
Күшейту коэффициентінің
түзету қүрылғыларды немесе түрақтандыру кері байланыстарды
(әдетте теріс иілгіш) кіргізу қажет болады, ал олар жүйені орнықты
қылады және өтпелі үрдістердің сапалары керекті болуын қамтамасыз
етеді. Жоғарьща қаралған жүйелердің ең үлкен ретгеу диапазоны 200:1.
фор
Бүл реттеу жүйенің статизмін (М -М ит>
бойынша анықтайды:
ш м 1ЮЛ4
132
(5.10)
5.4. Тиристорлық кернеу реттеуіші арқылы асинхронды ЭЖ-дың
бұрыштық жылдамдыгын автоматты түрде реттеу
5.5-сурет. Тиристорлық кернеу реттеуіші аркылы жылдамдығы реттелетін
асинхронды электр жетегінің кұрылымдык сұлбасы
5.6-сурет. Механикалык сипаттамалар
ТР тиристорлық бұрыштары а БЖ басқару жүйемен өзгеріледі,
БЖ кірісіне күшейткіш Ку-лан тапсырылган кернеу Отап кернеумен
жылдамдық бойынша теріс кері байланыстың кернеуі айырмашылығына тәуелді сигнал беріледі.
Кері байланыс ТГ апынады: IIкб = / (о,
мүнда, со - 7!Г-дың беріліс коэффициенті.
133
Механикалық сипаттама 1 тиристорлардың ал, минималды қосу
бұрышына сэйкес [отіп = ^ ( 5 )], <р(з) = (ртеи:
г'+х х ‘
0
Х.+Х
(К^ / з ) 2 + ( Х 0 + ( Х 0 = Х ‘))
(р = агс(§ -------------------------/
5
° ( К * / 5 ) 2 + ( Х 0 + Х 2!)
мұнда, г - уІ(Кг' / з) + (Х 2 )2
Механикалық сипаттама 2 а =1350 ең үлкен қосу бүрышқа
сәйкес. Қүрылымдық сүлбага сәйкес мынадай теңдеуді жазуға болады:
Механикалық сипаттаманың шектеріндегі со. және со2нүктелерді
алып, мынадай теңдеулерді жазуға болады:
“^ „ - К . к с и - ү с о , ) ,
(5.12)
іш8ЯВ ао~ І КІітап-т>-
Й11
мүнда, Щ|§?| жылдамдыққа сәйкес тайғанау, ал (р($х) мэнін (5.12)
теңдеуден табамыз.
к
)
_ Дщах ~
У к е р
к
\
У
(
а
)
г
-
с
о
х )
;
Қаралған жүйе үшін реттеу диапазоны (15-20):1 тең
134
5.5. Түрлендіргіш-қозгалтқыш жүйеде электр жетегінің
моментін автоматты түрде реттеу
Тәуелсіз қоздырылатын тұрақты ток электр жетегінің моментін
реттеу үшін ток бойынша сызықсыз қатаң теріс кері байланыс
қолданылады. 5.7-суретте бұл реттеудің негіздік сұлбасы көрсетілген.
кко
+
5.7-сурет. Жылдамдық бойынша кері байланысы жэне ток кесуі бар катаң теріс
кері байланысы бар бұрыштық жиілікті автоматты түрде реттеу
жүйенің негіздік сұлбасы
Жылдамдық бойынша кері байланыс қозгалтқыштың сипаттамасының бірінші учаскесінде істейді, ягни жүктеме тогы / кесу тогынан Ітсаз болганда, (І<Ікес), және екінші учаскесінде
кезінде.
Кесу ток бойынша теріс кері байланысы қозгалтқыштың тогы
кесу тогынан асқандажұмыс істейді. Бұл кері байланыс жүйеге белгілі
дәлдікпен токтың немесе моменттің тұрақтылыгын ұстап тұруга
жагдай тугызады (Ф-сопзі кезінде).
Түрлендіргіш Г-ның (мысалы, магниттік немесе тиристорлық
түзеткіш) екі басқару формасы бар: потенциометр /77-ден түсетін
тапсырылган 1^тап сигналдық және СТ тахогенератордан түсетін
жылдамдық бойынша IIкб теріс кері байланыстың сигналының
айырымына пропорционалды басқару сигналы бар БОІ орама П2
135
потенциометрден түсетін тіректік кернеу V жэне Кш кедергіде
қозғалтқыш Л/тоғына пропорционалды кернеу қүлауының айырымына
V диод арқылы қосылған Б 02 басқару орамасы. Бүл кернеудің
айырымы ток І>Ікес аққан кезінде Ғ. магниттік қозғаушы күшке қарсы
бағытталған Ғтмагниттік қозғаушы күшті қүрады.
!
а>
5.8-сурет. Бұрыштық жиілік жэне ток кесу бойынша жүйеде істейтін
қозгалткыштың механикалық сипаттамалары
Сипаттаманың екінші учаскесінде ( / > / те кезінде) жылдамдық
бойынша теріс кері байланыспен бірге ток бойынша теріс кері
байланыс жүмыс істейді. Бүл жағдайда нәтижелі сигналды былай
жазуға болады:
‘
..>• :••■••,«
4М Н Я Н
= и ™"р Ш
г
бо\
_
IV. IС/Ш
ОІІI кк60 ) - к т( І - І кк)
У
мүнда, К ^ - БОІ басқару орама тізбегінің толық кернеуі; Ктм - Б02
ток кесу орама тізбегінің толық кедергісі; Щ - жылдамдық бойынша
кері байланыстың жеткізу коэффициенті;
I
=1/
/К
,
к
=
к
и
>
,
/
К
,
,
Ж Шр
Ш7
К .0
;т л
ООІ
ООІ
Кернеу Утір өзгерту арқылы ток бойынша теріс кері байланыс
жүмыс істеуін бастайтын токты өзгертуге, яғни шекті моментті
өзгертуге болады.
л
'* ''
136
Егер де І<Ікес болса, онда Б 0 2 - де ақпайды (диод УП
болғандықтан), ал сол себептен жүйе тек жылдамдық бойынша кері
байланыспен істейді (й>0 1,<у0'1 ) және со0” \" кесінділерде сәйкес эр
түрлі П2 потенциометрден тапсыру кернеулердің мәніне). Жүктеме
ток үлкейген сайын бүрыштық жылдамдық азаяды, кері байланыстың
£/.6 кернеуі төмендейді, БОІ орамасындағы IIм —1?тап—С^тең кернеу
өседі, оған сәйкес түрлендіргіштің ЭҚК-І өседі де бұрыштық
жылдамдықтың құлауын толымсыз компенсациялайды.
Кесу токтан қозғшітқыштың якорь тоғы асқан кезде Б02 орамада
кернеу пайда болады. Бұл кернеу магнитсіздендірілетін сигналды
туғызады да нэтижелі МҚК (Ғъ = Ғ6 —Ғт) қатты азаяды, ал бұл
себептен түрлендіргіштің ЭҚК-і жэне бұрыштық жылдамдық кенет
құлайды. Қозғалтқыш қозғалмай тұрса, оның якорь тізбегінде
стопорлау тоғы Іст ағады, ал нәтижелі ЭҚК стопорлау тоғының
түрлендіргіш-қозғалтқыш тізбектің кедергісінің көбейтіндісіне тең.
5.6 Жаттыгулар
4-Мысал
Тәуелсіз қоздырылатын ПЗІ тұрақты ток қозғалтқышының
құжаттық мәліметтері: Р =1,5кВт, Іі =220В, I =8.7А, п =1500об/мин,
^=2,455 Ом. Осы мэліметгер бойынша:
1. Қозғалтқыштың табиғи механикалық сипаттамасын тұрғызу
керек.
2. Қозгалтқыштың механикалық сипаттамасын магнит ағыны
Ф=0,7Фнболганда тұрғызу керек. Осы магнит ағынындағы жүктеменің
шекті моментін анықтау керек.
3. Қозғалтқыштың механикапық сипаттамасын кернеу 1]=0.51]и
болғанда тұрғызу керек.
4. Қозғалтқыштың механикалық сипаттамасын якорь тізбегінде
қосымша кедергі К 5 ОМ болганда тұрғызу керек.
*
Н
Н
Я1
н
Шешімі:
1.
Қозғалтқыштың табиги механикалықсипаттамасын 1-мысалдағыдай жолмен тұрғызамыз:
Ф=Ф болғандағы кФ коэффициенті:
Ш
Ц
я
- Ц ң - І и *ч - 220 - 8.7-2.455
сон
сон
157
Идеал бос жүріс жылдамдығы:
220
І
Щ 1 — Ш § ----- 1 174с 1
0 кФн
1.27
Номиналь электрмагниттік момент:
М= кФ н -Iн=1.27-8.7=11 Нм
2. Магнит ағыны Ф=0,7Ф н болғандағы қозғалтқыштың механикалық сипатгамасын түрғызу үшін мыналарды анықтаймыз:
а) идеаль бос жүріс жылдамдығы:
,
Щ
220
со 1 = — V—= ---------- = 247.5с
0
кФн
0.7-1.27
б) Механикалық сипаттама теңдеуінен номиналь моментке
сәикес қозғалтқыштың жылдамдығы:
І М
"
І ____ 1
кФ'
*
ШЩ
Д И _______ Ш Л м
* 0.1кфн
ЩЯШ Н’
■
■ _______К
Ш
0 1 X 2 1 (0.7 1.27)2
Магнит ағыны Ф=0,7Ф н болғандағы қозғалтқыштың механикалық сипатгамасын мынадаи екі нүктелер арқылы түрғызамыз;
1. а>=со0'=247,5с ', М=0
:^
2. со=со
'=213
с"',
■
н
. .•
М=Мнэ =11 Нм
Қозғалтқыштың шекті жүктемелік моментін анықтағанда, ол
кез-келген режимде жүмыс істегенде І<Ін шартының орындалуын
ескереміз.
Онда, кФ'=0,7Ф болғандагы шекті момент:
Мдоп = кФ Ін =0.7-кФн -Iн = 0.7-1.27-8.7= 7,7 Нм
3.
Кернеу 11=0.51_Ін болғандағы қозғалтқыштың механикал
сипаттамасын түрғызу үшін мыналарды анықтаймыз:
138
а) Идеал бос жүріс жылдамдығы:
,
С/'
0.5{/„ 0.5-220 Ш
со' = ------= ------ |Ш --------- = 87с 1
111
кФн
1.27
б) Номиналь моментке сәйкес жылдамдық:
"
кФн
*ФИ (*Ф „ )3
{кФн)
1.27
1-27
ҚозғалтқыштыьГ механикалық сипаттамасын мынадай екі
нүктелер арқылы түрғызамыз:
1.оо=со0І1=174 с ', М=0
2. со=сон п=70 с'1у, М=Мнэ =11 Нм
4.
Якор тізбеғіне қосымша кедергі жалғағанда идеал бос жүріс
жылдамдығы өзгермейді, сондықтан реостаттық сипаттаманы түрғызу
үшін кез-келген берілген моментке сәйкес қозғалтқыштың жылдамдығын анықтаса жеткілікті.
Мысалы, М=М болсын:
ози
КА + Я Х
ін _
Нъ
220
1.27
2.455 + 5
-і
11 = 123с
1.27
кФн Ш Ш )
Қозғалтқыштың механикалық сипаттамасын мынадаи екі
нүктелер арқылы түрғызамыз:
1.ю=<о°=174 с'1, М=0.
2. ю=шнп,=123 с'1, М=0.
!0
240
209
\9 і
Ш
10
■40
30
139
ККм
5-Мысал
Қысқа тұйықталған роторлы асинхронды қозғалтқыш 4АА71В6
берілген, оның құжаттық мәліметтері:
Рн=0,55кВт, пн=920 об/мин, 1^=380/220 В, ІН=1,75А, г)н=0,675,
со5ф=0"71, г =18,8 бм , г2'=19 Ом, х= 130м , х2'=21 Ом, Цтіп= 1 , 8 , ц =2,0,
Цк=2,2, к=4,5.
Осы мәліметтер бойынша:
1. Қозгалтқыштың табиғи механикалық сипаттамасын ерекше
нүктелер бойынша түргызу керек.
2. Кернеу шамасы и=0.7 ІЛң болғандағы қозғалтқыштың механикалық сипаттамасын түрғызу керек.
3. Торап жиілігі 1=25 Гц, реттеу заңдьшығы ІІ/^=сопзІ болғандағы қозғалтқыштың механикалық сипаттамасын түрғызу керек.
Шешімі
Асинхронды қозғалтқыштың механикалық сипаттамасының
ерекше нүктелері:
^ ^ ■
1. ю=со0, М=0;
2. со=сон, М=МН;
3. со=(ок, М=Мк;
(£
4. (о=сот і.п,’ М=Мт і .п ’;
5. ш=0,5
М=Мп
Идеал бос жүріс жылдамдығы:
2-3,14-50
(О=---- =----------- = 104,1с
Р
3
2лІ
Номиналь жылдамдық:
лпн 3.14-920
іон = — —= -----------= 96.3с
" 30
30
Номиналь момент:
Мн = -£*- = — = 5.7Н
(ои 96.3
Критикалық момент:
Мк=цк Мн=2,2-5,7=12,6 Нм
Критикалық моментке сәйкес жылдамдық:
140
сок=й)0( 1-8к)= 104.7(1 -0.49)=53.4 с'1
= 0.49
Қозғалтқыштың минималь моменті:
1УКП
. Мн= 1,8-5,7= 10,3 Нм
тіп &* тіп
Қозғалтқыштың минималь моменттіне сәйкес жылдамдық
гпш
7
7
Қозғалтқыштың іске қосу моменті:
М п=ц
М
=2.0-5.7=11.4
Нм
*п
Н
Қозғалтқыштың табиғи механикалық сипаттамасы суретте
көрсетілген.
2.
Кернеу 11=^0.711н болғандағы қозғалтқыштың механикалық
сипаттамасын тұрғызу үшін мына қатынасты пайдаланамыз:
Өйткені, асинхронды қозғалтқыштың моменті кернеудің квадратына пропорционал екені белгілі. Осы жағдай қозғаптқыш табиғи
және жасанды сипаттамаларда жұмыс істеғендеде дұрыстығын
ескереміз.
ІІ-ОЛУ болғандағы, қозғалтқыштың жасанды механикалық
сипаттамасы суретте көрсетілғен
1. Жиілік /=25 Гц болғандағы қозғаптқыштың идеал бос жүріс
жылдамдығы:
й?ог
ог
= а>0 Ү
Г
Г
- = Й>0 —
25
= 1 04.7— = 52.4с"
50
50
141
\
Қозғалтқыштың қритикалық моменті:
/
3 ф
V 50
3(220 — )2
50
\
(Оо/
2-52.4 Ів.8 + ^18.82 + [(1 3 + 2 1 )]
50
25
50
Критикалық моментке сәйкес жылдамдық:
сокг
-1
со^ 1-8кг,> 5 2 .4 ( 1-0.75)= 13 с
г,
+х
19
\
= 0.75
18.8 № (13 + 21)
50
25
50
Қозғалтқыштың іске қосу моменті:
/
3
\
VФ
I
\2
50 /
і
п
(Оо/ ('1 + 'ІІ) (*і + *2 ) 1
50
3(220— )2 - 19
50
52.4 (і 8.8
+
+ (13 + 21)
= 1.1 Н
25
50
Ж иілік /=25 Гц болғандағы қозғалтқыштың механикалық
сипаттамасы суретте көрсетілғен.
ю мш
5.6.1. Тұйықталмаған Г-Қ жүйенің механикалық сипаттамаларын сызыңыз.
142
5.6.2 Жылдамдықты автоматты реттеу жүйелерінде кері байланыстардың қажеттілігі қандай?
5.6.3 Автоматты реттеу жүйелерінде күшейткіштердің қажеттілігі қандай?
5.6.4 Автомагты реттеу жүйелерінде өлшегіштердің қажеттілігі
қандай?
5.6.5 Кернеу бойынша қатаң теріс кері байланыспен бұрыштық
жылдамдықты автоматгы реттеу жүйесінің сүлбасын сызыңыз.
5.6.6 Кернеу бойынша бұрыштық жылдамдықты автоматты
реттегендегі қозғалтқыштың механикалық сипаттамалары.
5.6.7 Якорь шағы бойынша қатаң оң кері байланыспен бұрыштық
жылдамдықты реттеу жүйесінің сұлбасын сызьщыз.
5.6.8 Якорь шағы бойынша бұрыштық жылдамдықты автоматты
реттегендегі қозғалтқыштың механикалық сипаттамалары.
5.6.9 Бұрыштық жылдамдық бойынша қатаң теріс байланыспен
бұрыштық жылдамдықты автоматты реттеу жүйесінің сұлбасын
сызьщыз.
5.6.10 Бұрыштық жылдамдық бойынша жылдамдықты автоматгы реттегендегі қозғалтқыштың механикалық сипаттамалары.
5.6.11 Тиристорлық кернеу реттеуіші арқылы асинхронды электр
жетегінің бұрыштық жылдамдығын автоматты реттеу жүйесінің құрылымдық сұпбасын сызыңыз.
5.6.12 Тиристорлық кернеу реттеуіші арқылы бұрыштық жылдамдықты автоматты реттегендегі асинхронды қозғалтқыштың
механикалық сипаттамапары.
5.6.13 Түрлендіргіш қозғалтқыш жүйеде электр жетегінің моментін автоматгы реттеу сұлбасын сызьщыз.
5.6.14 Бұрыштық жиілік және ток кесу бойынша реттеу жүйесіндегі қозғапқьпптың механикалық сипаттамалары.
5.7. Түйін
Электр жетегінің координаталарын реттеу тұйықталмаған
құрьшымдарда якорь тізбегіне кедергілер қосу (реостаттық реттеу)
арқылы, магнит ағынын өзгерту (әлсірету), (өріспен реттеу) арқылы
жүзеге асырылады.
Тұйықгалған құрылымдарда координатапарды реттеу тиісті кері
байланыстарды пайдалану арқылы іс жүзінде кез-келген механикалық
сипаттама алуға мүмкіндік береді.
143
6. ЭЛЕКТР ЖЕТЕКТЕРІНДЕГІ ӨТПЕЛІ ПРОЦЕСТЕР
Алдыңғы тарауларда электржетектердің тұрақталған режимдердегі қасиеттері мен сипаттамалары қарастырылады, яғни келесі
шарт орындалганда:
(6 . 1)
М -М с І 0.
Берілген тарауда жетектің бір тұрақгалган күйден екіншісіне өту
кезінде болатын тұрақталмаған немесе өтпелі процестер қарастырылады. Мұнда,
( 6 . 2)
Өтпелі процестерді пайда болуының келесі себептерін атауға
болады:
:
’’
- Мс өзгеруі;
'
М өзгеруі, яғни іске қосу, тежеу, реверс, жьшдамдықты реттеу,
жетектің қандайда бір параметрдің өзгеруі кезінде орын алатын
жетектің бір сипаттамадан екіншісіне өтуі.
Өтпелі процестерді анализдеу қажеттілігінің туу себебі, көптеген
маңызды механизмдердің өнімділігі өтпелі процестердің ағу жылдамдығымен анықталады; көптеген технологиялық операциялардың
орындалу сапасы өтпелі процестермен анықталады; құрал-жабдықтың
механикалық жэне электрлік асқын жүктемелігі көп жағдайларда
өтпелі процестермен анықталады.
Зерттеу обьектісінде жетектің қарапайымдагьшған, идеалдандырылған моделі болады.
м
м
&>
б.І-сурет. Динамиканы зерттеуге арналған электржетек моделі
44
Өтпелі процестерді меңгергенде негізгі мэселе кез келген нақты
жетектер үшін эртүрлі жагдайларда <о(і), М(і) жэне і(і) тэуелділіктерін
анықтау болып табылады.
Өтпелі процестерді қарастырганда келесі бастапқы берілістерді
белгілі деп есептейміз:
- бастапқы
күй:
'
» оанач*. Мпачг. інач5;
- қорытынды күй: сокон, Мко„, ікоп жэне оган сэйкес келетін
сипаттама о>(М)\
- өтпелі процестецді тудырган фактордың уақыт бойынша өзгеру
сипаты;
- жетектің параметрлері.
Тэжірибеде туатын барлық мэселелерді, оларды реттеп меңгеру
мақсатында, төрт үлкен топқа бөлеміз:
1. Жетектің ең үлкен инерциялыгы-механикалық инерциялық
(I); электрлік инерциялық (Ь) ете аз немесе білінбейді. ітпелі процесті
тудыратын фактор секірмелі түрде (кенеттен) өзгереді, ягни жылдамдықтан тез. Бұл топқа жататын есептер мысалдары: жүктеменің
кенеттен көбеюі немесе азаюы, іске қосу, реверс, тежелу, орамдардың
индуктивтілігін ескермегенде тораптан қоректенетін асинхронды
қозгалтқыштардың жылдамдыгын реттеу; Ф = сопзі, Ья = 0 болса
тәуелсіз қоздырылатын тұрақты ток қозгалтқыштары үшін де солай;
I = і =о болса, тізбектей немесе аралас қоздырылатын түрақты ток
* *
*
қозғалтқыштары үшін де солай;
2. Жетектің ең үлкен инерциялығы-механикалық инерциялық
(чі); электрлік тізбектердің индуктивтілігі өте аз немесе білінбейді.
Дтпелі процесті тудыратын фактор кенеттен өзгермейді, яғни оның
өзгеру қарқыны со жылдамдықтың өзгеру қарқынына шамалас (әсер
етуші фактордың “ақырын” өзгеруі).
Мысалдар: басқарылатын түрлендіргіш-тұрақты ток қозғалтқышы, жиілік түрлендіргіш-асинхронды қозғалтқыш (Ь—0) жүйелеріндегі өтпелі процестер.
3. Механикалық жэне электрлік инерциялықтары шамалас;
өтпелі процесс тудыратын фактор кенеттен өзгереді.
Мысапдар: ток көзі - қозғалтқыш жүйесінде; Ф = \аг\ немесе
Ф = соті, бірақ І я# 0 болса тұрақты ток жетегіндегі өтпелі процестер.
4. Бірнеше инерциялық ескеріледі, өтпелі процесс тудыратын
фактор кенеттен өзгермейді.
Реттеудің тұйықталған жүйелеріне қатысты осы күрделі мәселелерді біз қысқаша ғана қарастырамыз, оларға басқа пэндерде көбірек
көңіл бөлінеді.
145
Вш ЕЁІе!|ШйщИДіл:й88Мй ЯШіІй
I
етуші фактордың
өтпелі процестер
19
ө з г е р г е н д іг і
Бірінші топқа жататын барлық өтпелі процестер жылдамдықгың
механнкалық теңдеуіне бағынатындығы анық:
(1(0
М -М
~аі'
(6.3)
(о(і) жэне М(і) тәуелділіктері бастапқы беріліс шарттарына
сәйкес осы теңдеуді есептеу арқылы алынады.
Жетектің нақгы ерекшеліктері М(а>) жэне Мс(со) тәуелділіктері
түрінде көрінеді.
а) М = соті, Мс= сот і
Бірінш і топтағы есептерін қарастыруда өтпелі процесте
М = сот і жэне М = сот і болған кездегі қарапайым жағдайдан
бастайды.
б>нач
а)
б)
6.2-сурст. М = со ю і жэне Мс = сот і болган кездегі механикалык
сипаттамалар (а) жэне уақыт тәуелділіктері (б)
Жетек (6 . 1 -сурет) белғілі бір сипаттаманың (о ^ Мбас - Мс
нүктесінде (6 .2 -сурет) жүмыс істейді жэне 1 = 0 уақыт моментінде
146
6 .2 -суретге қалың сызықпен көрсетілген жаңа сипаттамага кенеттен
ауыстырылған.
(6 . 1)
теңцеу бұл жағдайда дифференциалдық теңдеу болады
және оның шешімі келесі турде болады:
И
Н
М
с і
і
=
М
і
С - интегралдау тұрақтысын бастапқы шарттан анықгаймыз
егер і = 0, й) =бУ,. болса, онда со^ = С.
Яғни,
М \-М с
а> = <*>бас. +
------------------------1
------------------------1
В
Нул
шешім
й)г
<со<
со
,
интервалында
әсер
етеді,
себебі
шарт
"і
оас
сон
*
_ _
бойынша со = о) болганда, со(М) функциясы сыналы. Бұл М =МГ
Өтпелі процесс графиктері уақыт /өп (6.2) теңдеуге со - сосон
қойып және /-ға байланысты есептеу арқылы анықтауға болады.
Ш
о.л.
Ч а ст,-&оос)
1 ------“
1
м.-м.
(0 .5 )
Осы шешімді, сонымен қатар (6.1) теңдеуін <*-ға қатысты
есептеп және накты бір интегралды алып анықтауға болады.
,
і" т р
Ш
-
и
і
м,-мс
м, -М
Қарастырылған қарапайым жағдайдың практикалық мағынасы
өте зор, себебі өтпелі процестің уақыты мен сипатын бағалау
мақсатында осы жағдайға көптеген нақты есептер келтірілуі мүмкін.
147
Мысалы Ц іске қосу уақытын бағалау жэне белгілі Мс жэне У
механикалық сипаттамалары бар қысқа тұйықталған асинхронды
қозғалтқыштың іске қосу өтпелі процесінің графигін тұрғызу.
6.3-сурет. Асинхронды қозгалтқыштың механикалык сипаттамалары (а)
және іске косқандагы а(і) және М(1) өтпелі процесс графиктері
"
м , -м
с
/пбелгілі болса, өтпелі процесс графигіне жақын графиктер
тұрғызуға болады (6.3 б-суреттегі үздік сызық). Бұл графиктердің
нақты графиктерден (үздіксіз сызық), айырмашылығы болады, бірақ
көптеген жағдайларда алынған баға тиімді болады.
б)
Мс = сопхі, М, (о-га сызықты тэуелді, Р < 0.
Қозғалтқыштың жэне механизмнің сипаттамалары 6.4-суретте
көрсетілгендей болсын.
Қатаңдығы теріс қозғалтқыш тың сызықтық механикалық
сипаттама теңдеуі келесі түрде жазылуы мүмкін
0) = © 0
0) о
М
о
(6.6)
к.з
немесе
м = м . .к.з
М
к
- 3
С0 0
<* = М к.з
148
Р (0 ,
(6.7)
мұнда
(М
- механикалық сипаттама қатаңдыгы; сызықтық
СІСй
сипаттама үшін Р
ЛМ
Лбо
М с -М щ н
нач
М
6.4-сурет. о(0 сызықты тәуелділігінде механикалық сипаттамалар
және о(і), М(І) өтпелі процестердің графиктері
( 6 .5 ) теңдеуін ( 6 . 1) теңдеуіне қойып, қарапайым түрлен
дірулерден кейін алатынымыз:
3 (ісо
(О + - —I------ = 0)
(?) л
М
• (Р)
(6.4) сәйкес оң жағындағы өрнек ©ин білдіреді. Туынды
алдындағы коэффициентгі Тк арқылы белгілейміз.
й) + Т М
СІО)
0)сон
149
(6 .8)
(ІСО
Енді (6 .1) теңдеуге —— орнына оның (6.4) алынган мэнін қоямыз:
<п
немесе жоғарыда қабылданған белгілеулерді қолданып, алатынымыз
М +Т
^ = М гм
аі
(6 .9 )
Сонымен, қарастырылып отырған өтпелі процесте жылдамдық
үшін де, момент үшін де келесі түрдеғі теңдеу аламыз:
Ш
х + ТМ —1 . = хСОН 9
сіі
гг
( 6 . 10)
яғни, оң жағы тұрақты сызықтық біркелкі емес дифференциалдық
тевдеу.
Коэффициент:
т =
( 6 .П )
■
(Р )
Ж
Электрмеханикалық уақыт түрақтысы деп аталады.
Бүл шаманың мэнін анықтау үшін 6.5-суретте көрсетілғен
сипаттамаға ие шартты жетекті қарастырайық. Осындай жетектің
жылдамдық алу уақытын (6.3) бойынша анықтап,
/
-
оның Ги сияқты сипатталатынын көреміз. Сондықтан, электрмеханикалық уақыт түрақтысы Тм электр жетектің жылдамдығы қысқа
150
тұйықтапу моменті әсерінен бос жүрісте со = т0дейін жететін уақытты
көрсетеді. Кейбір жеке жагдайларда Т -ді жетектің параметрлері
арқылы көрсеткен ыңғайлы. Түрақгы ток қозғалтқышы үшін сипаттама
қатаңдығын келесідей көрсетуге болады:
мс =о
6.5-сурет. Тмуакыт тұрактысын аныктау
Бүл өрнекті (6.9) теңдеуіне қойсақ
Тм
С
(6 . 12)
2
( 6 .8 )
теңдеуінің оң жағы өтпелі процесс аяқталғандағы
тұрақталған шаманы көрсетеді:
X І г С,в + хя
= ЩЩі Xс о ң . ,
пр
мүнда, р —сипаттамалық теңдеудің түбірі.
іШ Ж М
яғни,
1
■А - бастапқы шарттан анықталатын түрақты
ТМ
151
\
( = 0, х = х.оас.7,
яғни, А —х,оас -х соц.
Г = (V Үбас. -
Сонымен,
ү
/
Ш г" + г
сом.)
(6.13)
сон.
яғни, жылдамдық пен момент өтпелі процесте бастапқы мәннен соңғы
мәнғе дейін экспоненциалды заң бойынша өзгереді.
Экспонентаның негізгі қасиеттері бойынша:
тұрақталган
Т тең бөлігін қияды.
2. / * Г уақытында шаманың өзгеруі толық өзгерістің 0,632
құраиды
3.1
құраиды
біз процесс 1 —ЗТиуақытысында тұрақталады деп есептейміз.
Ф
9
М ысал. Механикалық сипаттамасы жұмыс учаскесінде сызықты асинхронды қозғалтқыштың жүктемесі МсІ мәнінен Мс2 мәніне күрт
өскенде өтпелі процесті есептеу (6 .6 -сурет).
6.6-сурет. Жүктеменің күрт өсуіндегі етпелі процесс
ТМ есептейміз:
•
^
:'
,г;- ■1'
■/£
•
^
_
м
-*>2)
М с2п - М с\ '
152
•
7
М
5\-. *
о) және М бастапқы және қорытынды мәндерін анықтаймыз:
|
(0бас.
,
-шЯШ*
6)„ Щ
р
м.бас. =л/„
ст
(Осолг.
=
С д2’'
мсои. = мс2,
(6 . 10) бойынша өтпелі процесс теңдеуін жазамыз:
/
,
т
0) =
-
( 0)] - с о 2) е *
+ 0 ) 2 >'
--
'
1
*
М = ( М с] - М с2) е Ти + м с2
жэне графиктер тұрғызамыз (6 .6 -сурет).
Мысал. Тізбектей қоздырылатын тұрақтыток қозғалтқышының
іске қосу реостатының бір сатысымен іске қосылуы және динамикалық
тежелуі кезіндегі өтпелі процесті есептеу; Мс - реактивті.
І Й Б І і ;■
а)
б)
6.7-сурет. Тізбектей коздырылатын козгалткыштың реостаттык іске косу
жэне динамикалық тежеу кезіндегі механикалық сипаттамалары (а)
және өтпелі процесс кисыктары (б)
153
Алдымен іске қосу диаграммасын тұрғызамыз (6.7 а-сурет). Егер
сипаттаманың жұмыс бөлігі түзуге жақын болса, онда есепті аналитикалық жолмен есептеуге болады. Берілген жағдайда механикалық
сипаттаманың үзілген жерлері (о)у (о^) жэне сынған (а>4) бөліктері бар,
сондықтан өтпелі процесті бірнеше учаскеге бөлу қажет, ал эр учаскеде
а>(М) және <о(М) функциялары сызықгы болуы керек.
Біздің жағдайда төрт учаскеге болеміз:
I - 0< (о < Щ (реостаттық сипаттамада іске қосу);
II - е о < (о < (о{ (табиғи сипаттамада іске қосу);
III- (0 > (о > со4 (өздігінен қоздырылып тежеу);
ГҮ- (о4< с о < 0 (Мс әсерінен тежелу).
Бірінші үш учаскеге қатысты (6.10) теңдеу қолданыла алады,
себебі бұл учаскелер шегінде М(а>) —сызықты функциялар; IV учаскеге,
М = 0 жэне М = соті, (6.2) теңдеуді қолданған жөн.
Біз қолданатын (6.10) және (6.2) теңдеулерінде уақыт санағы
өтпелі процесті тудырған өзгерістер болған 1=0 моментінен басталады.
Сондықтан, бұл есепті кезең бойынша есептегенде уақыт санағын эр
кезеңнің өз басынан бастау қажет. Өтпелі процестің толық уақыты
барлық кезеңдер уақытының қосындысы ретінде анықталады.
(6 . 10)
жэне (6 .2 ) теңдеулерін қолдану үшін, ондағы шамаларды
бастапқы жэне соңғы мәндерімен уақыт тұрақтыларын анықтап алған
жөн. Қарастырылып отырған есеп үшін бастапқы жэне соңғы мәндер
6 . 1-кестеде көрсетілген.
6 . 1-кесте
Ескертулер
(6 . 10) теңдеү
(6 . 10) теңдеу
(6 . 10) тендеу
(6 .2 ) теңдеу
Процесс
(о ~ 0 болганда
аяқталады,
себебі
Мс - реактивті
154
6 . 1-кестедегі берілгендер әр кезең үшін теңдеулерді жазуга
және графиктерін түрғызуға (6.7 б-сурет) мүмкіндік береді
Мысал. Й = сопзі тораптан қоректенетін тәуелсіз қоздырылатын
түрақты ток қозгалтқышының реверсінің өтпелі процесс қисығын
есептеу және түрғызу, М активті жэне реактивті сипатта.
а)
б
6.8-сурет. Электр жетегінің реверс кезіндегі механикалык сипаттамалары
(а) жэне өтпелі процесс кисыктары (б)
Есептеуді <о(М) графиктерін тұрғызудан бастаймыз. Реактивті
М графигі үзік сызықпен көрсетілген. Алдымен Мс активті болған
жагдайды қарастырайық. Өтпелі процесс бір кезеңде жүреді, ал оның
(6 . 10) өрнектен алынған теңдеулері келесі түрде болады:
СО = [со^ - ( - (
03) } е т" + ( '- С 03>)
і
М - ( - М 1 - М с)е т" + М С,
т 3(00
мүнда, 1 м ~ м
155
+ ® ъ)е
I
- С 0 3>
Сәйкес графиктер 6.8 б-суретте үздісіз сызыкпен көрсетілген.
М реактивті болганда, (о —0 кезінде таңба өзгереді жэне екі
кезеңде қарастырылады: I - со—о)! мәнінен <о—0 дейін жэне II - (о—0
мәнінен (о =-о)2 мәнге дейін. І-ші кезеңде теңдеулер алдында алынган
теңдеулерден айырмашылыгы жоқ. Бүл кезеңде Л/-ның реактивтік
сипаты көрінбейді және бірінші жагдайдагы сияқты ж етектің
тежелуіне әкеледі.
ІІ-ші кезеңде Мстаңбасы өзгереді және Мсжетектің қарама-қарсы
багытта жылдамдық алуында тежеулік әсер етеді. Бұл кезенде теңдеу
келесі түрге ие болады:
а> = \0 - ( -(о 2 )]е Т“ + ( -(О 2 ) § ~т г ( 1 ~ е
*) >
М = [ - М 2 ~ ( ~ М с) ] е Т" + ( ~ М с) = ( - М 2 + М с) е
» - М с.
М реактивті болган кездегі өтпелі процесс графиктері 6.8 бсуретте пунктир сызықпен көрсетілген. і 'уақыт моментінде қисықгар
сынады, процесс темпі баяулайды, бүл Мс таңбасының өзгеру
себебінен динам икалы қ мом енттің секірм елі түрде азаю ы на
байланысты.
Егер і(і) тәуелділігін анықтау қажет болса, келесі қатынасты
қолдануга болады:
М
кФ
М
с
в)
М = сопхі, М сызықты түрде ю -дан тэуелді, @> 0
Жогарыда қарастырылган өтпелі процестер, Р <0 болғанда,
түрақталған режимнің түрақты нүктесіне о ^ , Мти сәйкес келеді, яғни
сожэне Мөзгере отырып, осы нүктеге үмтылды. Сонымен қатар, кейде
түрақталған режимнің тұрақсыз нүктесіне сэйкес келетін р >0
болғанда өтпелі процесті есептеу қажеттілігі туады (6.9 а-сурет).
Бұл жағдайда жетектің механикалық сипаттамасының теңдеуі
келесі түрде жазылады:
^
М
I
156
немесе
М = М, „+Щш,
нам
б)
а)
6.9-сурет. Р > 0 болғандагы механикалық сипаттамалар (а)
және өтпелі процесс кисыктары
Бұл өрнектерді (6.1) теңдеуге қойсак, кейбір түрлендірулерден
кейін келесі теңдеуді аламыз:
Тм
(һ
X
(6.14)
ІІ
мұнда, х —жылдамдық немесе момент; хе - тұрақталған режим
нүктесіне сәйкес келетін жылдамдық немесе момент.
( 6 .8 )
теңдеумен салыстырғанда бұл теңдеуде туынды алдындағы
таңба өзгерді, оң бөлігінде айнымалының соңғы мән мағынасы жоқ хс
бар. (6 . 11) теңдеуін бөлінетін айнымалылары бар теңдеу ретінде есептейміз; осы әдіспен (6 .8) теңдеуді де есептеуге болады:
сһс
Тм
х- X
(ІХ
л
\ X- х = [ т
м
157
I
І п ( х - х с) = 1пеГ" + ҺА;
І
х —х с + А е Т".
Бастапқы шарттарды: і —0, х = х ^ пайдаланып, келесіні аламыз.
I
х* = (х
х
)
Т
<Х бас. Х У е Л м
^
+ Х С .
(6.12) сәйкес келетін <о(і) жэне М(1) графиктері 6.9 б-суретте
көрсетілген.
6.1. Жаттыгулар
6-мысал
Үш сатылы іске қосу реостатының көмегімен П62 тұрақты ток
қозғалтқыш ын ( 1-м ы сал) ж үргізгендегі со = / ( і ) жэне 1=<р (і)
қисықтарын есептеп түрғызу керек. Кедергі моменті М к=Мн және
тиісінше 1К = Ін
Шешімі:
1-мысалдан іске қосу реостатының сатыларының кедергілерінің
мәндері белгілі:
Л,=0,5860л/, К 2 =0,3130лг,
К3 =0,1720.«,
К, =0,2020.»
Ке = 1,070л»
Динамикалық моменттің жылдамдықтан тэуелділігі сызықты
болатынын ескеріп, өтпелі процесстің қисығын есептеуді мынадай
теңдеулермен жүргіземіз:
&
® кал + \® б и с
158
®қал ) е
а ів ііа н ій і
Іске қосудың бірінші сатысы
Якор тізбегінің кедергісі:
Л', = Ля +
= 0,202 +1,07 = 1,272 Ом
Жүйенің келтірілген инерциялық моменті (машинаның инерциялық моменті 1и = 1,5 к г м :
һе.1 =
+ І Л, =0, 65 + 1,5 = 2,15кг м
І ноз
Электрмеханикалық уақыт тұрақтысы:
- /
§ __= 2 15 1;^7- = 1 591
ш кел(кФнг )
(1,3 )2 ’
7
Тұрақталган мэндер:
1ҚҚОЛ = 1К = І Нн = 73.5 А
Ток-
Жылдамдық: 0)
= 0)кІ = 93.3с 1
Бастапқы мәндер
тТок. / бас = / шя
. = ^шш.
=
^
=
168
А
кф^ 1,31
Жылдамдық: й)
=0
Осы мэндерді тендеулерге қойганда есептік өрнектер мынадай
түрге келеді:
со = 93,3 - 93, Зе" ’59 =93,3(1-е " ’-59)
159
І = 73,51 і 168 - 73,5) е '"59 = 73,51 94,5е' ,/59
Бірінші сатыдағы іске қосылу уақыты:
1 1 гшИ
Н 1 1,591п 168— ^ 2 , 6 3 с
■ а Ш ІШ
91,6-73,5
Якорь тоғының әрекеттік мэні:
кФи
1,31
Іске қосудың екінші сатысы
-1
Iбас — ^ 6 8 А ,
С06ас - (й2 -
77 с
-1
Якорь тізбегінің кедергісі:
і ?'2=
+ Л2 + /?3 = 0,202 + 0,131 + 0,172 = 0,687 Ом
Электрмеханикалық уақыт тұрақтысы:
Тт - 2 . Х з Щ * Ь * с
(1,31)
Есептік өрнектер мынадай түрге келеді:
о) = 128 + (7 7 -1 2 8 ) е_,/0’86 = 1 2 8 - е~'І0’&6
і 1 7 3 ,5 1 (168 - 73,5) ЩЩ = 73,5 + 94,5е‘ "°-86
Екінші сатыдағы іске қосылу уақыты:
160
12 = 0 ,8 6 1п — 8 73,5 = 1,42с
91,6-73,5
Іске қосудың үшінші сатысы
%
1 1 = IШ
с
а Г Юс
3
= 1 4 7 с ~'
<»** = й>, = 118 с
-і
Якорь тізбегінің^кедергісі:
К \-5 = К/і+ К , =0,202 + 0,172 = 0,3740,«
Электрмеханикалық уақыт түрақтысы:
0,374
I
2 ''1 5 И
1
1
1
Есептік өрнектер мынадай түрге келеді:
й? = 147 + (118 -1 4 7 ) е'10’47 = 147 - 26е
/ = 73,5 + 84,5е
-Г/0.47
Үшінші сатыдағы іске қосылу уақыты:
/3 = 0,471п 168 13,5 = 0,78с
3
91,6-73,5
Іске қосудың төртінші сатысы
һ а с
ШШт
Якорь тізбегінің кедергісі:
К \= К„ =0,202 Ом
161
-//0 .4
Электрмеханикалық уақыт тұрақтысы :
7 . = 2 . 1 5 ^ = 0,25 с
(1,31)
Есептік өрнектер мынадай түрге келеді:
со = 157 + (141 —157)е'1'02' = 1 5 7 -1 6~' 025
і = 73,5 + 94, 5е
- I / 0,25
Төртінші сатыдағы іске қосьшу уақыты:
1А= 5Гм4 = 5 * 0,25 = 1,25с
Толық іске қосылу уақыты:
/„ = 2 ,6 3 + 1,42 + 0,78 + 1,25 = 6 ,08с
Іске қосу кезіндегі өтпелі процесстің қисықгарын есептеу нэтижелері кестеге жинақталган, ал со = / (/) жэне І = ф{і) тәуелділіктері
1-суретте көрсетілген.
Кесте
*,с
0),С~1
і,А
*,с
6),С~
4-саты
3-саты
2-саты
1-саты
і.А
ю
о)ус ']
і,А
ис
і>А
0
0
168
0
11
168
0
118
168
0
141
168
0,5
25,2
142,5
0,5
99,5
126,3
0,2
128
135,2
0,25
151
108,3
1
43,6
123,9
1
112
103
0,4
134,6
113,6
0,5
154,8
86,3
1,5
57
110,3
1,42
118
91,6
0,6
139
110
0.75
156,2
78,2
! 66,8
100,4
0,78
141
91,6
1
156,7
75,2
1,25
156,8
74,1
2
2,63
77
91,6
1 - 1
162
*
1
6.1.1
Берілген механикалық сипаттамалар бойынша тежеу және
кері бағытты іске қосылу уақыттарын анықтап салыстырыңыз.
со, 1 / с
І=2 кгм 1
Нм
6.1.2
Берілген механикалық сипаттамалар бойынша электромеханикалық тұрақгының Т мэнін анықтаңыз.
200
М, Нм
163
\
6.1.3
Берілген механикалық сипатгамалар бойынша электроме
ханикалық тұрақгылыкты, бастапқы және соңғы жылдамдықтар мен
моменттерді анықтап кестеге жазыңыз.
о), Мс
Г Т елім
ТІм
, 1 а>оос
®
я
50
М, Нм
1
м Л
н ө м ір і
6.1.4
Асинхронды қозғалтқыштың өтпелі процесін оны
механикалық сипаттамасын 2 -түзу сызықтар мен аппроксимациялау
арқылы есептеңіз?
7 М
164
6.1.5 Электромеханикалық тұрақты уақыт мағынасын айтып
беріңіз, теңдеуін жазыңыз.
6.1.6 Өтпелі процесс кезінде жылдамдықтың өзгеру экспоненласианың маңызды қасиеттерін айтыңыз.
6.1.7 Қысқа тұйықталған роторлы асинхронды қозғалтқыштың
механикалық сипаттамасы бойынша жүктеме берілгендегіэ өтпелі
процесс графигін сызыңыз.
6 .1.8 Тізбектей қоздырылатын тұрақты ток қозғалтқышының бір
сатылы реостаттық іске қосылғандағы механикалық сипаттамасын
және өтпелі процес графигін сызыңыз.
6 .1.9 Тәуелсіз қоздыратын тұрақты ток қозғалтқышының реверс
жағдайындағы өтпелі процесс графигін сызыңыз.
6.1.10 Кедергі момент тұрақты, ал момент жылдамдықтан
сызықты түрде тәуелді, болғандағы механикалық сипаттамалар мен
өтпелі процесс қисықтарын сызыңыз.
6.2. Түйін
Электр жетектің іске қосқанда, тежегенде, жылдамдығын
реттегенде немесе координаталарын реттегенде уақыт бойынша
жүретін өтпелі процесстер орын алады. Тәжирибе жүзінде бұл
процесстер үлкен төрт топқа бөлінеді.
1. Электр жетектің ең үлкен инерциялығы механикалық инерциялық (I) электрлік инерциялық (Ь) өте аз. Өтпелі процесті тудыратын
фактор кенеттен күрт өзгереді, жылдамдық өзгеруінен тез болады.
2. Электр жетектің ең үлкен инерциялығы —механикалық
инерциялық (і) электрлік тізбектердің индуктивтілігі өте аз. Өтпелі
процесті тудыратын фактор кенеттен өзгермейді, оның өзгеруі жылдамдық өзгеруіне шамалас.
3. Механикалық және электрлік инерциялықтары шамалас,
өтпелі процесті тудыратын фактор кенеттен өзгереді.
4. Бірнеше индукциялық ескеріледі, өтпелі процесс тудыратын
фактор кенеттен өзгермейді.
Бірінші топқа жататын және қарапайым электр жетектеріне тән
(Іф
өтпелі процесстер негізгі қозғалыс теңдеуін М
механикалық сипаттамалармен қатысушы айнымалы шамалардың бастапқы
жэне соңғы мәндерін ескере отырып шешуге экеледі.
165
і
\
Егер М - М с = со т і болса, онда
О)
немесе өтпелі процесс уақыты
Шк
У(№-М)
Механикалық сипаттамалар түзу сызықты болганда негізгі
қозгалыс теңдеуі:
т
X №*м
1 — сон
СІІ
түріне келтіріледі жэне шешуі
мүндағы, х - жылдамдық немесе момент; Тм- электромеханикалық
уақыт түрақтысы,
Тм 1 Уй)0и / М т1. Н
■Өтпелі процесстер со(М) жэне со(Мс)
үзіктерімен сынықтары жоқ аралықтар бойынша есептеледі, ал уақыт
эр аралыктардың басынан есептелінеді.
Екінш і топқа жататын жэне қарапайы м түйы қталм аған
«түрлендіргіш қозғалтқыш» жүйесіндегі өтпелі процесстер оң жағы
т— айнымалы болатын жылдамдық үшін жазылатын & + І » щ
(Л
Д ;
теңдеуімен шешуге саяды жэне бүл шешімді М(1) сипаттамасын алу
үшін қозғалыс теңдеуімен бірге пайдалануға әкеледі.
166
7. ЭЛЕКТР Ж ЕТЕГІНЩ ҚУАТЫН АНЫҚТАУ
7.1. Механизмнің және қозгалтқыштың
жүктемелік диаграммалары
Қозғалтқышты таңдау үшін бастапқы берілістер негізінен
механизмнің жүктемелік диаграммалары түрінде беріледі, ягни М/І)
жэне (й(і) тэуелділіктері және инерция моменті Уи' ретінде со (I)
тэуелділігін, кейде тахограмма деп атайды. Кейде М/і) жолға тэуелді,
бұл жағдайда белгілі жылдамдықта берілген графикті Мс(§) қайта
қүрып, оны Мс(і) түрінде алуға болады.
Механизмнің жүктемелік диаграммасы кез келген түрге ие болуы
мүмкін, бірақ эрқашан диаграмма қайталанып отыратын циклді, яғни
уақыт арапығын / анықтауға болады. Егер режимнің қайта орындалуы
нашар болатындай жүмыс сипаты болса (лифт, көтергіш кран жэне
т.б.), онда жүктемелік диаграммалары ең мүмкін немесе ең күрделі
циклге қүрылады.
Қозғалтқышты негізді таңдау үшін механизмнің қажетті жүктемелік диаграммасы белгілі болуы қажет. 7 . 1-суретте, мысал ретінде,
қажетті жүктемелік
граммасы көрсетілген
7.1-сурет. Механизмнін
және козғалтқыштың
жүктемелік диаграммалары
167
і
Механизмнің белгілі жүктемелік диаграммасы бойынша алдынала қозғалтқышын таңдау үшін статикалық жүктеменің орташа
моментін анықтауға болады:
сорт
’
7=1
мүнда, Мс I і-ші интервалдағы статикалық жүктеме моменті; I. - і-ш\
интервал үзақтығы; п - интервалдар саны, мұнда М=сопзі.
Динамикалық жүктемелерді ескергенде ізделіп отьфған қозғалтқыштың номинал моменті келесідей бағалануы мүмкін:
(7.1
Номиналды жылдамдық ретінде солкшгапынуы жөн, егер реттеу
негізгі жылдамдықтан төмен қарай бірбағытты немесе со^, егер реттеу
негізгі жылдамдықтан жоғары қарай бірбағытты болса. Осылай
анықталған Мн жэне ю и шамалары бойынша каталогтан қозғалтқыш
таңдауға болады жэне сонымен қатар оның инерция моментін анықтауға, механикалық сипаттамалары мен отпелі процесс қисықтарын
түрғызуға болады.
Алдын-ала қозғалтқыш таңдалғаннан кейін оның жүктемелік
диаграммасын, яғни М(і) тэуелділігін түрғызуғаболады. Бүл қозғалыс
теңдеуін есептеу арқылы іске асырылады.
асо
(7.2)
7 . 1-суретте көрсетілген қозғалтқыштың жүктемелік диаграммасы жылдамдық өзгергенде М * сот і, ал жүктеменің өсуі мен
азаюында жетек сызықты механикалық сипаттамада жүмыс істейді
деген болжаммен түргызылған. Сонымен қатар, қозғалтқыштың
жүктемелік диаграммасы механизмнің жүктемелік диаграммасынан
өзгеше екендігін байқауға болады.
7 .2 -, 7.4-суреттерде бірнеше типтік жүктемелік диаграммалар
жэне сәйкесінше жетектің динамикалық сипаттамалары көрсетілген.
168
7.3-сурет М = ш ш / механизм өзгермелі жылдамдық режимінде жұмыс
істеген жағдайға сэйкес келеді.
мс
і
о
со
со
СОі
і
о
м
Мі
7.2-сурет. Мс = соп8і және © - \аг кездегі
жүктемелік диаграмма
7 .3-суретте жиі іске қосу және тежелу режимдерінде жұмыс
істейтін жетектің жүктемелік диаграммасы көрсетілген.
7 .4 -суретте қозғалтқыштың сызықтық механикалық сипаттамасында жүктеменің шындық сипаты бар электржетегінің жүктемелік
диаграммалары көрсетілген. Статикалықжүктеме моменті Л^-ден Ме,
дейін күрт өзгереті. Қозғалтқыш тудыратын момент МсІ қоиылғанда
келесі түрде өрнектеледі.
М
( М '~ М с1)е
ал жүктеме азайғанда
169
тм
(7.3)
с\
ф
м
мұнда,
( М " - М с0)е Һ + М с\I
(7.4)
і
т
лм
А
М
1
1
7.3-сурет. Жиі іске косылу - тежелу кезіндегі
жүктемелік диаграмма
М , М ' және ш’, со" шамалары және і2 берілгендерінде Тм
мэнімен анықталады. Егер Т аз болса, онда қозғалтқыш тудыратын
момент Мсөзгерісін қайталайды. Егер керісінше, Тижоғары болса, онда
I (М = М с0) интервалы нда ж етектің айналм алы бөліктерін де
жинақталған энергия 12 (Мс=Мс]) интервалындағы жүктеме шыңын
жабуға жүмсалатындығынан М , М ' және со', со" шамаларының М
және юс орташа мәндерінен айырмашылығы аз болады. со » а>ср
болғандабүл энергия 7.5-суретгегі штрихталған алаңға пропорционал
болады. Жүктеменің шыңдық сипатында қозғалтқыштың жүктемелік
170
диаграммасының «түзелуі» пайдалы болып табылады, себебі қозғалтқыштың асқын жүктемелік қабілетіне қойылатын талаптарды азайтуға
жэне қозғалтқыштағы шығындарды төмендетуге мүмкіндік береді.
7.4-сурет. Маховиктік электр жетегінщ
жүктемелік диаграммасы
Т -нің жоғарлауына бүл жағдайларда инерция моменті
УмахІ' И£
+
./
~
1
7
,,')
мэніне
тең
маховик
қолдану
арқы-лы
ов
мах
м х
жэне қозғалтқьпитың механикалық сипатгамасының қатаңдығының
сэйкес шамасын қабылдау арқылы қол жеткізуге болады.
Жүктемелік диаграмма алдын ала таңдалған қозғалтқыштың
асқын жүктемелік қабілеті жэне қызу бойынша тексеру үшін негіз
болады.
Асқын жүктемелік қабілетті тексеру келесі шарттың орындалуын тексеру арқылы жүзеге асырылады:
М макс ~< М рук.ет . »
мұнда, М
^ і а
к
с
-
қозгалтқыштың жүктемелік диаграммасындагы
максимал момент; М руі(ет - қозғалтқыштың жүктеме бойынша
рұқсат етілетін моменті.
171
ННк*
Қалыпты орындалған тұракты ток қозғаптқышы үшін:
м
.
( 2- 2, 5 )М„.
Қорек кернеуінің 10%азаю мүмкіндігін ескергенде асинхронды
қозғалтқыштары үшін
М р™,т. =
8 М Д.
Қалыпты орындалған асинхронды қозғалтқыштары үшін
М т-к.ет. = (2 ~ 2 , 5)М„ .
Қысқа тұйықталған асинхронды қозғалтқыштары іске қосу
моменті бойынша қосымша тексеріледі; қалыпты іске қосу үшін келесі
шарт орындалуы қажет:
мұнда, М с.чакс Щжетектің іске қосылуы орындалатын статикапық
жүктеменің максимал моменті; М кос - қозғалтқыштың іске қосылу
моменті.
Қозғалтқыш орамдарының оқшауламасының нақты температурасын бағалау және оны рұқсат етілген мәнімен салыстыру арқылы
іске асырылатын қызуға тексеру де қозғалтқыштың жүктемелік диағраммаларын қолдану арқылы орындалады. Бұл операция қозғалтқыштың жылулық моделін пайдапану арқылы іске асырылады.
7.2. Қозгалтқыштың жылулық моделі
Жылулық жағынан электрлік машина - күрделі объект: ол
материал бойыншабіркелкі емес, интенсивтілігі режимге тэуелді ішкі
таратылған жылу көздеріне ие, жылубергіштігі жылдамдыққа тәуелді
және т.б. Осындай күрделігі үшін практикада машина - біркелкі дене,
172
жылусыйымдылығы тұрақты С, Дж/°С\ барлық нүктелерінде
температурасы бірдей ;9, жылубергіш коэффицнентіне А, Дж/с-°С және
машина температурасы 9 мен қоршаган орта температурасының 9ж
айырымына т, яғни т= 9 - 9ж, °С, тэуелді Ат сыртқы ортаға жылу
бергіштігі бар деген болжаммен қүрылған қарапайым моделі
қолданылады.
Онда белгілі бір Л уақыт интервалы үшін жылулық баланс
теңдеуі:
ЧЪ Р (іі = Атйі + САт .
(7-5)
Екі бөлігін де А <іі -ға бөліп, алатынымыз:
АР
С сіх
— = г + ----- -А
А сһ
(ІТ
т+ Тт
сон.
1І
*
(7.6)
мұнда, Тт~ С/А —жылулық уақыт тұрақтысы;
х т= &Р/А - температураның жоғарылауының соңғы (түрақталған) мәні.
(бұл
жагдаида жылулық) болганда, оның қорын сипатгайтын айнымалы
экспонента бойынша өзгереді:
V « я р
тт
т
г
^ -------
------ * 7 ■
•
-----
г* = (т
—т
пТт
+
Г
•
\ 16ас 1сон./^
сом.
бас.
сон
(7.7)
(7 .2 ) теңдеу қозгалтқыштың динамикалық жылулық моделін
беріліс функциясы ретінде келтіруге мүмкіндік береді.
г( р )
АР(р)
1/А
Ттр + У
(7.8)
Уақыт тұрақтысы Тт шындыгында тұрақты емес. қызудың
бірінші бөлігінде тек активті бөліктер, негізінен орама мысы қызган
173
кезде жэне жылу машинаның толық денесі бойынша таралуға
үлгермеген кезде процесс (7.7) бойы нш а процеске қарағанда
жылдамырақ жүреді, яғни Т '< Т - 7.6-суреттегі пунктир.
^уст
0
7.5-сурет. Электр машинасының қызу
жэне салқындау сипаттамалары
Өздігінен желденетін машиналардың жьшубергіштігі жылдамдыққа тәуелді, жылдамдық төмендегенде жылубергіштік те азаяды,
яғни Т „о>Т , сонымен қатар айырмасы үлкен болуы мүмкін - 2 есе
немесе одан да жоғары.
Тт,ч
1,9
1,0
0,5
1
10
102
103
рн«"Вт
7.6-сурет. Жылулык уақыт тұрақтысының электр машинаның
куатынан баганалық тәуелділ ігі
Сонымен, машина шығындарының тез өзгеруіне оның реакциясы - үзақ (минуттар, үлкен машиналар үшін сағаттар) уақыт
174
тұрақтылары бар экспонента бөліктері. Тұрақталған режимде
ЫіІйі =0) (7.2) бойынша алатынымыз:
анықтама бойынша номинал режимде
г =АРН/ А .
(7.10)
Анықгалған қозғалтқыштардың қызу жэне салқындау заңдылықтары электр жетеғі жұмысының үш стандартгы режимін болуге
мүмкіндік береді.
Ұзақ мерзімді режим 81 келесі шартпен сипатталады:
•р > У Г т я ,
Ш
яғни жұмыс уақытында аскын қызу температурасы ір тұрақталған
мэнге жетеді (7.7 а-сурет), үзілістің ұзақтығы эсер етпейді.
Қысқа мерзімді режим 82:
/1о >
3
Т
* эх т .о9
(7.12)
4
яғни, жұмыс уақытында асқын қызу тұрақталған мәнге жетпеиді, ал
үзіліс уақытында іоқозғалтқыш қоршаған орта температурасына дейін
салқындайды (7.7 б-сурет).
Қайталанбалы қысқа мерзімді режим 53 келесі шарттарға сәйкес
келеді:
« 3 Ттл,
175
(7 1 3 )
яғни, жұмыс уақытында асқын қызу
мәніне жетпейді, ал үзіліс
уақытында нөлге тең болмайды. Циклдер көп рет қайталанғанда
процесс түрақталады, яғни асқын қызудың температурасы циклдің
басы мен соңында бірдей болады жэне оның тербелістері орта деңгейде
болады(7.7в-сурет).
Қайталанушы
қысқа
уақытты
режим
іске
орт.
сипатталады
Iр
£
(7.14)
Ір + * о ’
т
5-100%
а)
і
II
7.7-сурет. ¥зак мерзімді 51, қыска мерзімді 52 және қайталанбалы
қысқа мерзімді 53 режимдерінің диаграммалары
Қайталанушы қысқа уақытты режимде е (е<0,6) де цикл уақыты
(іц<10 мин) да шектеледі.
176
Жогарыда қарастырылган негізгі режимдерде тагы төрт стандартты режимдер негізделеді: 84 және 85 режимдері 83 режимінен
іске қосу және тежелу кезінде динамикалық моменттерді ескеруімен
ерекшеленеді, 86 және 87 - 81 режиміне сәйкес келеді, бірақ айнымалы
жүктемеде (56) және іске қосу мен тежеуді ескергенде (57). Стандартты
режим 88 М және а> мәндерінің периодты өзгеруінің ең жалпы
жағдайын көрсетеді.
7.3. Үзақ мерзімді режимде қозгалтқышты
қызу бойынша тексеру
Егер қозгалтқыштың жүктемелік диаграммасы мен оның
жылулық параметрлері белгілі болса, онда т(і) графигін түргызуга
болады және нақгы асқын қызуды багалап, оны рүқсат етілген мәнмен
салыстыруга болады. Бүл здіс күрделі, сондықган тәжірибеде асқын
қызуды жанама бағалауга негізделген қарапайымдатылган эдістер
қолданылады. Осы әдістер негізінде орташа шыгындар әдісі жатыр.
Қозғалтқыштың жүктемелік диаграммасы циклдік сипатта
болсын, ал момент әр циклде тұрақты болып қалады, яғни қозғалтқыш
айнымалы жүктемемен жүмыс істейді (56, 57 немесе 55 режимдері).
«Қашық» циклді қарастырсақ, мүнда қозгалтқышта жылулық
процестер түрақталган, ягни циклдің басындагы және соңындагы
асқын қызу температурасы бірдей, ал Ц циклдің орта деңгейінде торт
өзгереді. Циклдің басы мен соңында асқын қызу темпераіурасының
тең болуы циклдін басында қозғалтқышта жиналГ&н жылу мөлшері
мен циклдің соңында қозгалтқышта жинапган жьшу мөлшері арасында
айырмашылык жоқ екендігін көрсетеді, яғни жылу қозгаптқышта
сақталмайды. Бұл цикл барысында бөлінген жылудың бәрі толық
қоршаған ортаға таралатынын көрсетеді, яғни
|Д Р (Г )« # = А*орт1г
(7-15)
Энергияның сақталу заңын интегралды формада бейнелейтін
(7.15) теңдеуді келесі түрде жазуга болады.
177
0
= Ат
п
немесе
Аторт. 9
АРорт.
(7.16)
яғни бір циклдағы шығындардың орташа қуагы асқын қызудың орташа
температурасына пропорционал. (7.6) сәйкес номинал режим үшін
АР„ = А г ,
(7.17)
мүнда, АРн - шығындардың номинал қуаты;
др
Н
Ры- қозғалтқыштың номинал қуаты; ц щ қозғалтқыштың номинал
ПӘК-і; тн = тр^ ет - қозғалтқыштың асқын қызуының номиналды
(рүқсат етілғен) температурасы.
(7.12) және (7.13) теңдеулерін салыстыра отырып, орташа
шығындар әдісін түсіндіруғе болады: егер цикл кезінде шығындардың
орташа қуаты шығындардың номинал қуатынан жоғары болмаса, яғни
онда асқын қызудың орташа температурасы рүқсат етілген мэннен
аспайды:
А
Т орт. < т н — трук.ет.
Алдын ала таңдалған қозғалтқыш үшін түрғызылған жүктемелік
диаграмма 7.8-суретте көрсетілғен түрге ие болсын. Қозғалтқыштың
эр жүктеме деңгейі үшін (диаграмманың эр учаскесінде) л(Р/Р )
178
қисығы бойынша қуатты Р.=ғМ.а>. анықтаймыз, ПӘК мәнін 77. анықтаймыз және шыгындарды табамыз:
6 Р ,.* П- Ч
^
Пі
7.8-сурет. «Қашық» цикл үшін жүктемелік
диаграмма жэне т(і) кисығы
Орташа шығындарды анықтаймыз:
рт.
п
■Г=1
(мысалда п—3) жэне оны ЛРн—мен салыстырамыз. Егер ДРср —
болса, қозғалтқыш таңдалған.
Егер бір циклдегі орташа шыгындарды номинал шығынмен
салыстырғанда АР > АРиболса, онда қозғалтқыш қызып кетеді.
Керісінше, егер А Р ^«А Р и болса қозғаптқыш қызуы бойынша дұрыс
қолданылмайды. Екі жағдайда да басқа қозғалтқыш таңдау қажет,
жүктемелік диаграмманы қайта құрып, жүктеменің айнымалы
179
графигіндегі орпгаша шығындар мен тұрақты жүктемедеп номинад
шығындарды салыстыру аркылы қозғалткышты қызу бойынша
тексеру кажет.
Орташа шығындар әдісі т(і) түрғызбай-ақ қызудың орташа
температурасын бағалауға мүмкіндік береді. Нақты температура
орташа тем пературадан ерекшеленеді, бірақ:
Г «
Тха,
(7.11)
шарты орындалса, онда бүл анырмашылық аз болады. (7.14) орташа
шығындар әдісін қолданғанда негізгі шарт болып табылады.
Эквиваленттік ток деп, жұмыс кезінде электр қозгалткышта
айнымалы жүктеме графигінде орташа шыгындарға тең шыгындар
бөлінетін өзгермейтіи токты айтамыз, яғнн:
Д Р ^ = к + І 2^ Я .
(7.19)
Жалғасушы жүмыс режимінде және қозгалтқыш жүктемесінің
айнымалы графигінде бір циклдағы шыгыидардың орташа қуаты:
&РА+&Р2 Һ +
др
Ср
•
+
/и
*1 + *2 + ■- + І к
Әр учаскедегі шығындарды ,\Р тұрақты жэне айнымалы
қүраушылар аркылы бейнелеп жэне орташа шыгындарды эквивалентті
ток арқылы мәндерімен ауыстырып, алатынымыэ:
, ,2 п ( к + 1\ Я)(\ + ( к + і} Я ) 1 2 + . . Л ( к + 11К)!„
к♦ / КШ
'■
...............- і - т - З т г
-
- Г - І-
Жақшаларды ашып және тұрақтылар мем айнымалыларды
топтап алатынымьп:
,
я
,2 п ЛГГ,^#,
^ Н ( ф х + І І ( 2 + ... + 11(п)
1т К *
..... .
+ ■■І—.,~^
п 1
#
Іх +12 + - + ІЯ
Іх +І2 +,.. + Іш
бұдан айнымалы жүктеме графигіндегі эквиваленттік ток:
180
/ экв
І\1\
І\ Ч"І2 "Ь
7.20)
немесе жалпы түрде:
і экв
(7.21)
ч о
Осы эдіспен есептелген ток алдын ала таңдалған қозғалтқьіштың
тоғымен салыстырьшады, еғер Іжв < 1нболса,_ онда қозғалтқыш қызу
талаптарына сай келеді.
Кейбір жағдайларда қозғалтқышты қызуы бойынша тексеру
кезінде уақыт функциясында қОзғаптқыш тудыратын момент графиғін
қолданған ыңғайлы. Егер қозғалтқыш ағыны тұрақты болса, онда
момент пен ток арасында тура пропорционал болады. Бұл жағдайларда
қозғалткышты эквиваленттік момент бойынша тексеруге болады,
сатылы график үшін келесі формула бойынша есептелді:
(7.22)
Эквивапенттік момент шамасы номинапды моментпен салыстырылады, егер
£ Мн шарты орындалса онда қозғалтқыш қызу
талаптарына сай келеді.
Эквивапентгі момент әдісін қапыпты орындалған синхронды
жэне асинхронды қозғалтқыштарда жэне номиналды агынмен жүмыс
істегенде тэуелсіз қоздырылатын қозгалтқыштар үшін қолдануга
болады.
Егер қозғалтқыштың жүктемелік диаграммасы қуат графигі
түрінде берілсе, онда берілген график негізінде қозгалтқышты қызуға
тексеру қуат пен ток арасында тура пропорционал болган жагдайда
ғана іске асырылады.
Сэтылы график үшін эквивалентті қуат келесі формула арқылы
есептеледі:
181
2
р һ х Ш Ш ШШШШі
Р экв
2
(7.23)
п
және номиналды қуатпен салыстырылады; Рэкв < Ри шартының
орындалуы тексеріледі.
7.4. Қайталанбалы қысқа мерзтді режимде қозгалтқышты
қызу бойынша тексеру
Қайталанбалы қысқа мерзімді режимде цикл ұзақтығы (іц <10
мин) жэне іске қосудың салыстырмалы ұзақтығы (е<0,6) шектелген
және стандартты мәндер енгізілген 8 = 0,15, 0,25, 0,4 жэне 0,6. Бұл
режимде ұзақ мерзімді режимге арналған стандартты қозғалтқыштармен қатар қайталанбалы қысқа мерзімді режимге арнайы жобаланған қозғалтқыштар да қолданылады; соңғы жагдайда каталогта ц
эр стандартты шамасы үшін номиналды токтар көрсетіледі: ІиоІ5, Іно2
жэне т.б.
I
7.9-сурет. Қайталанбалы кысқа мерзімді режимдегі жүктемелік диаграмма (а)
және оның эквиваленттік түрі (б)
7.9 а-сурет үшін келесіні аламыз:
1экв
1] /і + І і2*2
і п + І 3і і‘ 3
2 т , 3
182
Келесі қадам алынған эквиваленттік жүктемелік диаграмманы
стандартты е түрге келтіру.
Егер қайталанбалы қысқа мерзімді режимге арналған қозгалтқыш қолданылса, онда ең жақын стандартты мән есг қабылданады және
келесі қатынас пайдаланылады:
І
- р ‘ 12
Ч
бұдан
Інест
(7.24)
һкв I
ст
¥зақ мерзімді режимге арналған қозғалтқышты қолдану кезінде
(7.25) тендеуінен аламыз:
н
* экв
Келтірілген бағалауларда үзіліс кезіндегі жылу бергіштіктің
нашарлауы ескерілмейді, яғни келесі қабылданады:
Циклдің жартысында қозғалтқыш жұмыс істемегендіктен, / < / кв
М <М
қажет.
Қайталану баллы қысқа мерзімді режимнің маңызды жеке
жағдайы болып қысқа циклдер режимі немесе жиі іске қосу режимі
болып табылады. Энергетикалық кернеуленген динамикалық режимдердің қысқа циклдерінде жоғарыда айтылған қарапайымдатылған
қозғалтқышты тексеру әдістерінде көп бөлігі қателіктерге жеткізеді.
Осындай жағдайларда алыс цикл үшін тікелей жылулық баланс құруға
негізделген әдісті пайдаланған жөн. Роторы қысқа тұйықталған
асинхронды қозғалтқыш үшін осындай жылулық баланс мысалы 7.1кестеде көрсетілген.
7.10-сурет. Қысқа циклдер режиміндегі тахограмма
7.1-кесте
Цикл учаскесі
Қозғалтқьшіта
бөлінетін энергия
Іске қосу, і„
Тұрақталған
режимдегі жұмыс,
Ар
Қоршаған ортаға
таралатын
энергия
1+ /?
щфтт
АР Һ'сщ
I Р» Іуст
Тежеу, іт
МГт
1+8 п
-&РиІт
Үзіліс, і0
0
Іуст
&Рніо
Кестеде Д ЕР^жэне АЖ^ —іске қосу және тежеу кезіндегі энергия
шыгыны; ДР жэне ДРп—жұмыс және номинал режимдеріндегі қуат
шыгыны, р - жылу бергіштіктің нашарлау коэффициенті.
Егер қозғалтқыштың жылулық режимі тұрақталса, яғни қызу 1
цикл басында жэне цикл соңында бірдей болса, онда бөлінген
энергияны қоршаған ортаға таралған энергияға тең деп есептеуге
болады:
—:
ЦМ
+ А Рі^ '+
= Ц £ аРн(1„+іт) + ЬРн(1„т+ Р*0>■ (7.27)
184
Алынған тендеу режимнің рұқсат етілген параметрлерін бағалау
үшін қолданыла алады.
7.5. Жаттыгулар
7-Мысал
Жүктеме графигі 1- суретте көрсетілген үзақ мерзімді жүмыс
режимде істейтін механизмнің жетегі үшін алынган 4А 13254
(Рн=7,5кВт,пн=1455айн/мин
ІН-15,1А,
г]н - 0,852,
соз срн = 0 ,86 электр қозғалтқышты
таңдап алудың дұрыстығын тексеру керек.
і= і4-15мин, і2=10мин, і=і=5мин,
І=І=10А, І=І=20А
Шешімі:
Электр қозғалтқышты таңдап алудың дүрыстыгын тексеру
шарты: І н > / ,
3-телімдегі эквиваленттік (бапама) токты анықтаймыз.
185
/2
ШШш _
/ эЗ
3
20: +20*10 + 10
3
У і +1Ьг ШШі
I
15,З у4
+Ң*Ъ *һ
1 \ + * 2 + І Ъ + ^5
_ /Ю2 + 15 + 202*10 + 15,32*5 + 102*15 + 202*5 _ И ^
15 + 10 + 5 + 5
Тексеру шарты:
/ я =15,1>14,ЗЛ
Яғни,электр қозғалтқыш қызу режимі бойынша дұрыс таңдап
алынған.
8-мысал
Жүктеме ғрафиғі 1- суретте көрсетілғен қысқа мерзімді жүмыс
режимде істейтін механизмнің жетеғі үшін 4А сериялы қысқа түйықталған роторлы асинхронды қозғалтқыш таңдап алу керек.
р.
186
Шешімі:
Жұмыс циклі үшін эквиваленттік (балама) қуатты анықтаимыз.
Р
N
Р ісі + Р|г2 І72 10+ 132 10
10 + 10
\
10,4 Квт
Электр қозғалтқышты қызу бойынша толық пайдалану үшін
Рн < Рэ шартын таңдаимыз
Католог бойынша 4А132 34, Рн =7,5Квт,, Ін —15,1А , пн-1455
айн/мин, Т)ң =0,825, со$срн =0,86, М„ = 2,2Мтп = 1,7,
= 3, т =17кг
электр қозғалтқышын таңдаймыз. Мүның өзінде электр қозғалтқыштың температурасы жүмыс циклі соңында осы қозғалтқыштар үшін
рұқсат етілген шекті температура тш€К=85°с ден артпауы керек Бұл
жағдай жылулық жэне механикалық асқын жүктелу коэффицентті
бағаланады
Жылулықган асқан жүктелу коэффициенті:
Қызу уақыт тұрақтысы:
т -
"
с _= 363
2АН 2*12,6
= 1442с = 24мин
мұндагы, С - қозғалтқыштың жылу сыйымдылығы.
С = С * т = 472*77 = 36344 Дж Г С
С =472 - болаттың меншікті жылу сыйымдылыгы, Дж/кг С ш қозғаптқыштың массасы, кг; Ан - қозғалтқыштың жылу бергіштігі,
Дж/кг °С с;
187
Ан = Д і = —
гшел*
85
= 12,6Дж І Сс
Номиналь жүктеме кезіндегі қуат шығьшы:
АРН = Рн 1 - ^ - = 7500 1~ ° ’875 = \077Вт
н
" г,н
0,875
Механикалық асқын жүктелу коэффициенті:
Рт=^Рт(а + 1 )-« = >/ 1Л 5 ( ° ,6 + 1) - (), 6 = 1 4 8
мұндағы, а= 0,5....0,7 шығындар коэффициенті.
Қысқа мерзімді жұмыс режимінде қозғалтқыштың асқын қызбай
өндіретін қуаты:
рк =РТРН = 1,48*7,5 = 11,1кДет
Бұл қуат эквиваленттік қуаттан Рэ=10,4 Квт артық, яғни
қозғалтқыш қызу режимі бойынша дұрыс таңдалған.
Бұл жағдайды бекіту үшін қозғалтқы ш ты ң жұмыс циклі
соңындағы температурасын анықтаймыз.
/
г = гқал.ф. \ - е
қ
\
щ
г*
134,3 1 -е
24
76,6° С
/
/
мүндағы, Тқадф —Рэ жүктеме кезіндегі қалыптасқан температураның
нақты мәні:
т*рл ф.
= тшекр т = 85 * 1,58 = 134, ЗС
мүндағы р —механикалық асқын жүктелу коэффициенті:
188
л
=
а + р *та+1
0.6+1,39 2
- * 1,39
0,6 +-1
Қозғалтқыштың жұмыс циклі соңындағы температурасы
Тқ =76,6 С, ол шекті температура гоек = 85’С -дан аз, ягни қозгалткыш
дұрыс таңдалган.
Таңдап алған қозғалтқышты іске қосу және механикалық асқын
жүктелу шарттары бо#ы нш а тексереміз.
1. Іске қосу шарты:
2
Vн
>
Қозғалтқыштың номиналь моментті:
гТ
лг*п
3,14*1455
Қозғалтқыштың іске қосу моменті:
МП = Ги /I *М„Г7 = 2 ,2 * 4 9 ,2 = 1 0 8 ,3/Ум
Жұмыс машинасының қозғалу моменті:
Мцоз
5 . _ 7000 І 4 5 ,9
й>„ 152,4
Қозғалтқышты іске қосқандағы нақты кернеу
л/п =
320
\
=320
*108,3 = 7 6 ,8 Н м
380
189
1
£, онда
А&з + 0,25М „ = 4 5 ,9 + 0,25*49,2 = 58,2Нм
76,8 > 58,2 іске қосу шарты орындалады.
2. Механикалық асқын жүктелу шарты:
МК> М т а х + 0,25М н
Қозгалтқыштың критикалық моменті:
Мк = / / , * М„ = 3* 49,2 = 147,6 Нм
Р, 13000 л
м
= _ !-=
=85,ЗН м
тах <он 152,4
Мт а х + 0 ,2 5 М н = 85 ,3 + 0 ,2 5 * 4 9 ,2 = 9 7 ',6 Нм
7
7
9
1
Сонымен,
Мк = 147,6 Н м > 97,6 Нм,
ягни, таңдалынған қозғалтқыш іске қосу және механикалық асқын
жүктелу шарттары бойынша тура келеді.
іЯкЕ
9-мысал
Жүктеме графигі 1-суретте көрсетілген қайталанбалы қысқа
мерзімді жүмыс режимінде істейтін механизмнің жетегі үшін 4АС
сериялы қысқа түйықталган роторлы асинхронды қозгалтқыш таңдап
алу керек.
Р =12 Квт, Р =6 Квт, Р =8 Квт,
1,=1 мин, 12 = 13 = 2мин, 10 = 5 мин
Қозғалтқыштың синхрондық жылдамдығы п =1500 айн/мин
190
Шешімі:
Қосылу уақыты £р бойынша эквиваленнтік (балама ) қуат
1
22
*1
+
62
»2
+
8*2
ш
ш
ш
ш
...
Рэ =
1+ 2 + 2
= 8 ,З К в т
Нақты салыстырмалы қосылу ұзақтығы:
* +* + * ,+ 0
1+ 2 + 2 + 5
Анықталган ^ф=0.5 үлгі қалыптық 8 а
0,15,0,25,0,4,06
мәндерге дәл келмегендіктен, эквивалентгік (баламалық) Р э куатты
жақын үлгі қалыптық
= 0.6 қосылу ұзақтығына аударып есеп-
теиміз.
Р'
=
р
^ эО.б
э
+а
—11 = 8.3 /— +0,6
I
V0.6
V
-1 =7.1 кВТ
мұндағы, а —0,6 шыгындар коэффициенті
191
V
Анықталған р \оя
мэні
бойынша каталогтан
я'80>я', шарты
бойынша қозғалтқыш тандаймыз.
Каталоғтан 4АС132 54 қозғалтқышын таңдаймыз.
^ ( 40) = 8,5кВТ, РН(|0) = 7,5 кВТ, пн = 1500 айн/мин;
/ =18,4 А ,, /7 =0,83 со$(рн =0,85, / / „ = 2 , Мк = 2 >2
Тандалынған қозғалтқышты іске қосу шарты бойынша тексереміз.
МЛ >МТр +0,25М н:
Іске қосу моменті:
Мп = и *Мп = 2*58,2= 116,2Нм
Номиналь момент:
^ні4о) 8500
М' = ШШ і
158,2 Нм
*
(Он
146
Қозғалу моментті:
0„
Ң
1200
Шқоз = — = Т7 Т = 82,2Нм
о)н
146
Сонымен, 116,4>82,2+0,25*58,2
116,4>96,8,
яғии бұл қозғалтқыш іске қосу шарттары бойынша жарамды.
192
7.5.1 Механизмнің және қозғалтқыштың жүктемелік диаграммаларын сызып көрсетіңіз.
7.5.2 Статикалық жүктеменің есепке алғанда, қозғалтқыштың
керекті номинал моменті қалай анықталады.
7.5.3 Динамикалық жүктемелерді есепке алғанда қозғалтқыштың керекті номинал моменті қалай анықгалады.
7.5.4 Қозғалтқыштың жүктемелік диаграммасы қандай теңдеу
бойьшша есептеледі және сол теңдеуді жазып көрсетіңіз.
7.5.5 Асқын жүкіемелік қабілетті тексеру шартын жазыңыз.
7.5.6 Қозғалтқыштың жылулық баланс теңдеуін жазыңыз.
7.5.7 Т уақыт түрақгысының мағынасын айтып беріңіз.
7.5.8 Электр қозғалтқыштың қызу жэне салқындау сипаттамаларын сызыңыз.
7.5.9 ¥зақ 81, қысқа 82 жэне қайталанбалы қысқа мерзімде 83
режимдерінің диаграммаларын сызыңыз.
7.5.10 Орташа шығындар әдісінің негізгі шарты қандай?
7.5.11 Эквиваленттік ток, момент, қуат өрнектерін жазып
мағынасын айтып беріңіз.
7.5.12 Қайталанбалы қысқа мерзімді режимде іске қосу цикл
ұзақтығы қандай?
7.5.13 Қайталанбалы қысқа мерзімді режимде іске қосу салыстырмалы үзақтықгары қандай?
7.5.14 Қайталанбалы қысқа мерзімді режимдегі жүктемелік
диаграмманы жэне оның оның эквиваленттік түрін сызып көрсетіңіз.
7.5.15 Жылу бергіштік коэффицентгінің төмендеуін қалай түсіндіруге болады.
7.6. Түйін
Электр жетектерін жобалауда электр қозгалтқыштарды таңдап
алуға немесе орнатылған қозғалтқыштарды тексеруге тура келеді.
Қозғалтқыштың білігіне берілген жүктеме үзақ мерзім бойына әсер
еткенде қозғалтқыштың қызу шамасымен шектеледі. Қызу температурасы қозғалтқышты пайдаланған оқшаулама класының шектік
мәнінен артпауы керек. Қысқа мерзімді әсер кезінде (секунттар)
жүктеме қозғалтқыштың асқын жүктемелік қабілетімен шектеледі,
яғни қозғалтқыш қысқа мерзімге тудыратын шекті максимал момент
шамасымен шектеледі.
193
1
\
Қысқа тұйықталған роторлы асинхронды қозғалтқыштар үшін
олардың іске қосылу моменті жүктеменің іске қосылуда мүмкін
болатын максимал моментінен артық болуы керек. Қозғалтқышты
таңдау белгілі жүктемелік диаграмма Мс{і ) жэне «>(?) негізінде іске
асырылады.
диаграммасы бойынша динамикалық процесстер
эсері білінгенде алдын ала таңдап алынған қозгалтқы ш үшін
м(і) = Мс(і)+
диаграммасын тудырады, ол қозғалтқышты тексе-
ру үшін пайдаланады.
Қозғалтқыштың қарапайым жылулық моделі тексеру үшін
пайдаланылады, ол қозғалтқыш біртекті жылусыйымдылығы С, қуат
шығындары АР біркелкі таралған сыртқы ортаға жылу бергіштігі Ат
дене деп қабылданған жорамалга негізделген температура артуы г
үшін теңдеудің жазьшуы:
мұнда, Т т=С/А және тсоң = ДР I А %
Нақты қозғалтқышта жылулықуақыт тұрақтысы есептік мәннен
біраз аздау болады, себебі машинаның мыстан жасалған орамдары
машинаның басқа бөлімдеріне қарағанда тезірек қызады.
Өздігінен желдетілетін қозғалтқыштарда ү
со
7н
у
, өйткені
м.О
оолады.
Жылулық модель жұмыс режимдерін стандарттау негізін
қалайды: ұзақ мерзім ді режимі 81:
<<37^Мг қысқа мерзім ді
В2:ір « З Т ГН, ^ > 3 7 - ! қайталамалы қысқа мерзімді 83; ір « З Т тм,
0
г.о
*о<< 3 ^о» | ^ 1° мин’ е^~Һ, | | | Я щ жэне осы лармен байланысты
басқарылары.
Қозгаптқыштарды қызуы бойынша тексеру орташа шығындар
эдісі негізінде жүргізіледі; егер цикл бойына ДРар <ДЯом болса, онда
ор ^ г—•
иом *ц <<: 3 Ттн
шарты орындалғанда, сондай-ақ белгілі жағдай-
194
ларда осыдан туындайтын эквивапенттік шамалар әдісі бойынша ток
/экв й / ном ’, /
УКЯ
= -уІТі.
/I
момент
М
<М
қуат
Р
<Р
болугатиіс.
V / /
/
мом
лш V
» і
ном
^
Қайталанбалы қысқа режимде жиі циклдар болғанда және
динамикалық процесстер әсері білінгенде қозгалтқышты тексеру
(циклдар шекті санын анықтау) қозгалтқышта бөлініп шыгатын және
коршаған ортаға берілетін энергиялар балансы негізінде жүргізіледі.
8. Оқуш ының білімін тексеруге арналған тест сүрақтары
1 Әдетте 0),М жазықтығының қай квадранттарында динамикапық тежелу режимі кезіндегі электр қозгалтқыштардың механикалық сипаттамалары бейнеленеді?
А)
В)
С)
О)
Е)
I - 11
I - III
II -IV
III -IV
IV -I
II
I
М
.... "ТГ
/ 'Ч
1
III
Г/
2.
Әдетте жазықтығының қай квадрантгарында рекуперагивті
тежелу режимі кезіндегі электр қозғалтқыштардың механикалық
сипаттамалары бейнеленеді?
A ) І-ІІ
(0
B) І-І1І
C) І-ГУ
Е>) ІІ-ІІІ
Е) ІІ-ІҮ
195
1
\
3.
Белгіленген нүктеде электр қозғалтқыш қандай режимд
жүмыс істейді?
A) қарсы қосылу режимінде
B) торапқа энергия беру генераторлық режимде
C) қозғалтқыштық режимде
Й) динамикалық тежелу режимінде
Е) рекуперативтік тежелу режимінде
4.
істейді?
А нүктесінде асинхронды қозғалтқыш қандай режимде жүмы
, .
A) қозғалтқыштық режимде
B) қарсы қосылу режимінде
C) рекуперативтік тежелу режимінде
0 ) динамикалық тежелу режимінде
Е) генераторлық режимде
196
■.д.,=
5. А нүктесінде жүмыс істейтін түрақты
ток қозгалтқышы:
A) электр энергиясын түтынады және оны механикалық энергияга түрлендіреді
B) электр энергиясын түтынады және оны якор тізбегіндегі
шыгындарга жүмсайды
6 . А нүктесінде жүмыс істейтін түрақгы ток қозгалтқышы.
A) электрлік энергияны түтынады және оны механикалық
энергияга түрлендіреді
B) механикалық энергияны электрлік энергияга түрлендіреді
және оны якорлік тізбектегі шыгындарга жүмсайды
C) торапқа электр энергиясын береді
О) энергия түтынбайды
Е) қозғалмайды
\ а
\
м
\
0
197
7. А нүктесінде жүмыс істейтін асинхронды қозғалтқыш:
A) торапқа электр энергиясын береді
B) электр энергиясын түтынады жэне оны механикалық энергияга түрлендіреді
C) біліктен механикалық энергияны және тораптан электр
энергиясын түтынады
І§! энергия түтынбайды
Е) қозгалмайды
8 . А нүктесінде қозгалтқыш үшін мынадай қатынас орындалады:
A) и - Е = т
B) і! + Е = №
C) - и + Е = т
О) - Ц - Е = І Я
Е) уііі - Е = ІЯ
СО
\
198
9.
Асинхронды қозғалтқыш іске қосылғанда жылдамдығы
мынадай болады:
A) й) =
B
)
(О
=
6
У 2
C) а>= 0
О) со = ео0
Е) й? = со
**
10. Қозғалтқыштың жұмысы:
A) А жэне Б нүктелерінде тұрақты
B) А нүктесінде де, Б нүктесінде де түрақгы емес
C) А нүктесінде тұрақгы жэне Б нүктесінде тұрақты емес
Э) Б нүктесінде тұрақты және А нүктесінде тұрақгы емес
Е) Б нүктесінде тұрақты
11. А нүктесінде қозғалтқыштың жұмысы:
A) тұрақты
B) түрақты емес
C) өтпелі
О) М>МСболғанда тұрақты
Е) М<МСболғанда тұрақты
199
12.
Якорь тізбегінің кедергісі артқанда тәуелсіз қоздырылаты
тұрақты ток қозғалтқышының механикалық сипаттамасының
қатаңдығы:
A) азаяды
B) артады
C) өзгермей қала береді
О) оо-ге дейін артады
Е) таңбасын өзгертеді
13. Қозғалтқыш якорінің ішкі кедергісі ( I / н = 110В):
A) 10,11 Ом
B) 1,1 Ом
C) 2,2 Ом
Э) 4,4 Ом
Е) 3,3 Ом
14. а сипаттамасы үшін (Ц н= 1 1 0 5 )
якорге қосылған қосымша кедергі:
A) 6,6 Ом
B) 5,5 Ом
айпш* п
C) 1,1 Ом
Г
Л
Ч
1
1
1000
Б ) 11 Ом
Е) 14 Ом
воо
600
200
1$. Якорь тізбегінің кедергісі артқанда тізбектей қоздырылагын
турақты ток қозғалтқышының механикалық сипаттамасының
қатаңдығы:
A) өзгермей қала береді
B) азаяды
C) көбееді
Ә) нөлге тең болады
Е) таңбасын өзгертеді
16.
А сұлбасынан Б сұлбасына ауысқанда машина мына сипаттамамен тежеледі:
A)б
B) а
C)в
Р) г
Е) табиғи сипаттамамен
р^табиғи снпаттача
ъ
201
I
\
17. ( Х { + ЯУ ) көбейгенде асинхронды қозғалтқыштың критикалық моментінің шамасы:
A) азаяды
B) көбееді
C) өзгермей қала береді
О) номиналь моментке тең болады
Е) критикалық моментке тең болады
2М к
$/§ +5 /$ өрнегін аламыз:
18. Төмендегі теңдік болғанда
A)
к
к
=о
B) ң=о
C) х, = 0
0 ) Х1= Х2'
Е) К2=К1
■ '
19. Асинхронды қозғалтқыштың критикалық сырғанауы:
A) қоректену кернеуіне тәуелсіз
B) қоректену кернеуіне пропорционал
C) қоректену кернеуінің квадратына пропорционап
Б ) қоректену кернеуіне кері пропорционал
Е) қоректену кернеуінің квадратына кері пропорционал
20.
Ротордың кедергісі К.2=1 Ом. Егер машина а сипаттамасын
болса, роторға қандай қосымша кедергі қосьшған?
A) Кц = 1ом;
айн/мин
B)
= 5 ом\
C ) Кд = 4 ом;
Ц ) К д =о
Е) ЯД =9 ом
202
21.
Асинхронды машинаның а, 6, в сипаттамаларымен г
горизонталінің қиылысу нүктелерінде сырганау мынадай болады.
A) 5 = 0,25,5, =0,25,5. =0,25;
B) 5в = 0,25,5Й= 0,75; 5, = 0,75;
C) 5„ = 0,25,5Й= 1,75; 5. = 0,75;
О) 5 0 = 0,25,5в = 1,75;5, = 1,75;
Е) 5 а = 0,75,5 6 = 425;5, = 0,25.
айн/мин п
22.
Тежелген асинхронды қозғалтқыштың статорына жиілігі /,
кернеу бергенде ротор тогының жиілігі / 2:
А ) / 2 < /,;
в) / : = / , ;
С) л > Ж
Е ) ^ =0
23.
Егер статор кернеуінің жиілігі 50 Гц болса, асинхронды
қозгалтқыш ю = 0,25<о0 жылдамдыгымен айналғанда ротор тогының
ЖИІЛІГГ.
A) 50 Гц
B) 12,5 Гц
203
С) 25 Гц
Ә) 37,5 Гц
Е) 100 Гц
24.
Асинхронды маш инаның а, б, в сипаттамаларымен
горизонталінің қиылысу нүктелерінде ротор тогының ең үлкен жиілігі
мына сипаттамада болады:
A)а
B)б
C)в
}
В) г
'■]'' л
Е) табиғи сипаттама
25.
Суреттегі тэуелсіз қоздырылатын түрақты ток қозғалтқыш
ның сипаттамалары мынадай реттеу кезінде болады:
A) тиристорлық түрлендіргіш-қозғалтқыш жүйесінде
B) жылдамдықты реостатты реттеу жүйесінде
C) ток көзі-қозғаптқыш жүйесінде
Б ) қозғалтқыштың қозуын реттеу жүйесінде
Е) қозғалтқыштың якорін шунттау жүйесінде
204
26.
Тэуелсіз қоздырылатын қозғалтқыштың қайсы сипаттамасы
магниттік ағынды өзгерту арқылы жылдамдықты реттеуге сэйкес
келеді?
ш>
!
А) а
В) б
С)в
Ц )г
Е) І
27.
Тәуелсіз қоздырылатын қозғалтқыштың қайсы сипаттамасы
қозғалтқыштың магниттік ағынының ең аз шамасына сәйкес келеді?
А) а
(0 ,
В) б
С)в
Ә )г
Е) д
I
0
28.
Тәуелсіз қоздырылатын қозғалтқыштың қаисы сипаттамасы
якорьге берілген кернеудің өзгеруімен жылдамдықты реттеуге сэйкес
келеді?
А) а
В) б
таоиги сипаттама
С)в
Ц)г
Е) д.
205
29. Қоздыру тогы тұрақты болганда жэне қоректену кернеуі
механикалық
сипаттамалары
A) параллель болады
B) бір нүктеде қиылысады
C) әр түрлі нүктелерде қиылысады
О) 1= 0 , со = ш0 нүктесінде қиылысады
Е) со = ю. нүктесінде қиылысады
Қ
®Ві ІІК
ш
Хар-ка
табініі сипаттама
0
30.
а сипаттамасынан б сипаттамасына ауысу үшін мынан
орындау керек:
:
ч
'
A) К , жылжымасын солға жылжыту керек
B) К , жылжымасын оңға жылжыту керек
C) К 2 жылжымасын солға жылжыту керек
О) К жылжымасын оңға жылжыту керек
Е) К жылжымасын жылжытпау керек
31. К=0 болғанда машина мына сипаттамада жұмыс істейді:
А) а
В) б
206
С)в
0)г
Е) д
табиғи сипатгама
32. Тізбектей қоздырылатын тұрақты ток қозғалтқышының а
механикалық сипаттамасьга алуға болады:
A) якор тізбегіндегі қосымша кедергіні өзгерту арқылы
B) қозудыру орамасын шунттау арқылы
C) якорді шунттау арқылы
Щ қоректену кернеуін өзгерту арқылы
Е) якорь тізбегіндегі қосымша кедергіні жою арқылы
33. Сұлбалардың қайсысы жылдамдықты негізгіден жоғары
қарай реттеу үшін қолданылады?
А) а
В) б
С) в;
О) а жэне б
Е) б жэне в
б)
а)
207
в)
34.
Жүктелген тәуелсіз қоздырылатын түрақты ток қозғал
қышын қоректендіретін басқарылатын тиристорлық түрлендіргіштің
ашылу бүрышы (а) азайғанда қозғалтқыштың жылдамдығы:
A) өзгермей қала береді
B) жоғарылайды
C) азаяды
О) нолге дейін түседі
Е) шексіз жоғарылайды
35.
Тәуелсіз қоздырылатын түрақты ток қозғалтқышыны
сипаттамалары мынадай реттеу кезінде болады:
A) тиристорлық түрлендіргіш қоздырылуы - қозғалтқыш
жүйесінде
B) жылдамдықты реостатты реттеу жүйесінде
C) ток көзі-қозғалтқыш жүйесінде
О) қозғалтқыштың қозуын реттеу жүйесінде
Е) қозғалтқыш якорін шунттау
®
А
36. Қысқа түйықталған роторлы асинхронды қозғалтқыштың
сипатгамасының қаисысы қоректендіруші тораптың ең үлкен жиілігіне
сэйкес келеді?
А) а
В) б
С)в
0)г
_
Е) д
208
37.
Асинхронды қозғалтқыштың жылдамдығын жиілікті өзгерту
арқылы реттегенде (К, » 0 ) мына заңдылық орындалады:
А)
и
Г
СОП5І
сипаттама
В) ы= сопві, і= уаг
С)
V
= СОП5І
47
О){=сопзі, У= үаг
Е)
V
= СОП5І
47
38. Синхронды қозғалтқыштың кёрнеуін 15%-ға төмендеткенде
айналу жылдамдығы:
.
А) өзгермей қала береді
B) 15%-ға төмендейді
C) 15%-ға артады
Ц) 30%-ға төмендейді
Е) 45%-ға төмендейді
39. Тораптың жиілігі төмендегенде синхронды қозғалтқыштың
айналу жылдамдығы:
A) өзгермей қала береді
B) төмендейді
C) артады
Б ) нөлге дейін түседі
Е) шексіз жоғарьшайды
40. Жүкті көтеру үшін ортақ білікке жүмыс істейтін а және б
қозғаптқыштары со=(о с жылдамдығымен айналады және моментгерін
М=М г дейін жеткізеді. а қозғалтқышын тораптан сөндіргенде:
A) жүк аз жылдамдьщпен көтеріледі
B) жүк жылжымай қала береді
209
С) жүк төмен түсе бастайды
О) жүк үлкен жылдамдықпен көтеріле бастайды
Е) жүк үлкен жылдамдықпен төмен түсе бастайды
Нәтижелік
сипяттама
со
0
41.
Жүкті көтеру үшін ортақ білікке жүмыс істеитін а
қозғалтқыштары со=ш жылдамдығымен айналады жэне момеі
М=М дейін жеткізеді. б қозғалтқышын тораптан сөндірғенде:
A) жүк аз жылдамдықпен көтеріледі
B) жүк жьшжымай қала береді
C) жүк төмен түсе бастайды
Э) жүк үлкен жылдамдықпен көтеріле бастайды
Е) жүк үлкен жылдамдықпен төмен түсе бастайды
Нәтижелік
сипяттямя
СОг
■
0
42.
Қозғалтқышты реостаттық іске қосу кезінде электрме
никалық уақыт түрақтысы эр саты сайын:
A) артады
B) азаяды
C) еркін түрде өзғереді
210
Р) өзгермейді
Е) қозғалтқыштың тогына пропорционал түрде өзгереді
43. Электр жетегінің үдемелі режиміне мына қатынастар сәйкес
келеді:
A) Мд > Мс, (Ісо/Л>0
B) Мц < Мс, ёш/ді<0
C) Мд = Мс, (Іоо/(ІІ=0
Э) Мд < Мс, дсо/<і1>0
Е) Мд ->М с, (І(СПУ1<0
44.Электржетегінің баяулау режиміне мына қатынастар сәйкес
келеді:
A) Мд > Мс, (ко/(Һ>0
B) Мд < Мс, дсо/(іі<0
C) Мд = Мс, <іа>/сһ=0
Б) Мд < Мс, <ісо/Л>0
Е) Мд ->М с, <іоо/Л<0
45. Электр жетегінің түрақталған режиміне мына қатынастар
сәйкес келеді:
A) Мд > Мс, сісо/ёі>0
B) Мд < Мс, ёсэ/Ш<0
C) Мд = Мс, йт/6х=0
Ә) Мд < Мс, <1со/сіІ>0
Е) Мд ->М с, сі<в/(Һ<0
46. Қысқа түйықгалған роторлы асинхронды қозгалтқыштың бос
жүріс кезіндегі іске қосылу уақытына қоректеніруші кернеудің төмен
деуі қалай әсер етеді?
A) уақыт артады
B) уақыт азаяды
C) уақыт өзгермейді
Р ) іске қосу уакыты қоректендіруші кернеудің түсуімен пропорционалды артады
Е) іске қосу уақыты қоректендіруші кернеудш түсуімен пропорционалды азаяды
47.
Тәуелсіз қоздырылатын тұрақты ток қозғалтқышыны
электрмеханнкалық уақыт тұрақтысы:
A) Тм = .ІкФ/Кя
B) Тм =Жя/(кФ )2
C) Тм = Р Кя/(кФ)
Ә) Тм = Ж 2я/(кФ)
Е) Тм =КякФ/І
48.
Тэуелсіз қоздырылатын тұрақты ток қозғалтқышыны
Кя = 0,5 Ом. Якор тізбегіне қандай қосымша кедергі енгізілген (А
сипатгамасы):
A) ЯДОБ = 0,5 Ом
B ) Л ЛОТ= 1
ош
Ом
C) К30в = 2 Ом
О
)
^
Д
О
Б
=
0,75 Ом
Е) ЯДОБ = 1,5 Ом
49.
Жүктеме графигі үшін қозғалтқышты қандай шарт бойынш
таңдау керек:
'
A) үзақ мерзімді режим
B) қысқа мерзімді режим
C) қайталамалы-қысқа мерзімді режим
Б ) соққы жүктеме
Е) жиі іске қосылатын қайталамалы-қысқа мерзімді режим
Р
0
мин
50. Жүктеме графигі үшін қозғалтқышты қандай шарт бойынша
таңдау керек:
212
A) ұзақ мерзімді режим
B) қысқа мерзімді режим
C) қайталамалы-қысқа мерзімді режим
Э) соққы жүктеме
Е) жиі іске қосылатын қайталамалы -қысқа мерзімді режим
р
0
I, мин
51. Егер қозгалтқышты сыртқы желдету жүйесімен жабдықтаса,
онда қыздыру уақыт түрақгысы:
A) артады
B) азаяды
C) өзгермей қала береді
Ә) еркін түрде өзгереді
Е) баяу түрде азаяды
52. Айнымалы жүктемемен жұмыс істейтін және якорьтізбегінің
кедергісін өзгерту арқылы реттелетін, алдын-ала таңдалган тэуелсіз
қоздырылатын түрақты ток қозгалтқышын қыздыру шарты бойынша
тексеру үшін қайдай әдісті қолданган жөн:
A) эквиваленттік момент
B) эквиваленттік қуат
C) екі әдісті де колдануга болады
Э) орташаквадраттық момент
Е) оргаша шыгындар
53 Айнымалы жүктемемен жүмыс істейтін және магнит агынын
өзгерту арқылы ретгелетін, алдын-ала тандалган тәуелс.з қоадыры213
I
латын тұрақты ток қозғалтқышын қыздыру шарты бойынша тексеру
үшін қайдай әдісті колданган жөн:
A) эквиваленттік ток
B) Эквиваленттік момент
C) Эквиваленттік қуат
Б ) екі әдісті де қолдануга болады
£ ) орташа шығындар
54.
Егер тахогенератордың ҚОТГ қозу орамасынан кернеуді алс
онда электр жетегі:
1
A) а сипаттамасында жұмыс істей береді
B) б сипаттамасына ауысады
C) в сипаттамасына ауысады
О) г сипаттамасына ауысады
Е) жұмыс істей алмайды
55. а сұлбасынан б сұлбасына ауысқанда бастапқыда қозгалтқыштыңэ.қ-к.-і (М с = 0,2Мн Кд2 ~Щ\ = ^ ДІЬт * 0 ) қоректендіруші
кернеумен мына қатынаста болады:
214
A) Е)і/Н
B) Е = и и
C) £<£/„
О) £ = 0
Е) 5 = 0.5
56. Тәуелсіз қоздьфылатын тұрақты ток қозғалтқышын бос жүріс
кезінде тікелей іскв қосу уақытына якор тізбегіндегі кернеудің
төмендеуінің әсері:
A) уақыт азаяды
B) уакыт баяу азаяды
C) уақыт артады
О) уақыт өзгермейді
Е) уақыт нөлге тең болады
57. Фазалы роторлы асинхронды қозгалтқыштың роторы
айналмай тұрганда э.қ.к.-інің қатынасы
ротордың айналу жылдамдыгы
_ Е\
т
екіге тең болса, онда
й> = 0,8а>с
болганда бұл қатынас
мынадай болады:
A) Кт= 1,6
B) Кт= 2
C) я ү =10
Б ) К т= 2 0
Е) Кт= 0,4
58. Электр қозғалтқыштарының жұмысының негізгі энергетикапық көрсеткіші:
А) й)
®) ІрлБ
С) 7
215
Е) М
59. Қысқа тұйықталған роторлы асинхронды қозгалтқыштың
сырғанау қуаты:
A) Р5 = 312%
B) Р5 = з/.Ч
C) Р5 = Ма>с (1 - 5)
О) Р5 = Ма8
Е) Р3 = Меос(\ - 8)
60. Асинхронды қозғалтқыштағы айнымалы шығындар:
A) ротор болатындағы шығындар
B) статор болатындағы шығындар
C) механикапық шығындар
Ә) магниттелу тогынан статор орамасындағы шыгындар
Е) ротор орамасындағы шығындар
216
9. ТЕСТ СҰРАҚТАРЫНЫҢ Д ¥Р Ы С ЖАУАПТАРЫ
1
Сұрактар
№№
Дұрыс
жауабы
ГСұрактар
1
С
2
Б
I
22
4
2
А
5
ВА
6
1
I
^Ивуп
4
25
26
в
45
л
46
В
I
19
1°
с
30
11
■А
12
13
14
15
1
А
в
в
17
18
19
20
А
в
А
в
А
в
1
Е
1
8
49
А
А
50
С
1
А
1
А
1
А
1
54
с
1
л
55
А
л
56
0
37
л
57
с
1
38
А
58
с
1
в
59
А
1
с
60
Е
1
1
Е
31
51
В
32
52
С
33
в
Е
34
3
16
I
с
А
в
А
47
4
с
9
1
с
28
в
44
А
8
А
43
27
7
в
42
І
1
А
41
с
I
Дұрыс
жауабы
Сұрақтар №№
в
23 I
А
I
С
21
3
Дұрыс
жауабы
—
■
53
5
36
39
40
217
ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
1. Чиликин М. Г., Сандлер А. С. Общий курс электропривода. М.: Энергоиздат, 1981. - 576 с.
2. Ильинский Н. Ф.Основы электропривода: Учебное пособие
для вузов. - 2-е изд.- М.: Издательство МЭИ, 2003. - 224 с.: ил.
3. Москаленко В. В. Автоматизированный электропривод:
Учебник для вузов. —М.: Энергоатомиздат, 1986. —416 с.:ил.
4. Справочник по автоматизированному электроприводу. /Под
ред. В. Елисеева и А. В.Шинянского. - М.: Энергоатомиздат; 1983. 616с.
5. Ключев В. И. Теория электропривода. -М .: Энергоатомиздат,
1985.-560 с.
'
6 . Автоматтандьфылған электр жетегі /оқулық/. Ы. Туғанбаев.
- Алматы.: Республикалық баспа кабинеті, 2004 ж. - 280 бет.
218
М азмұны
А ЛҒЫ С Ө З ....................................................................................................... 3
1. Жалпы мағлұматтар........................................................................... 5
1.1. Электр жетегі ұғымының анықтамасы.............................................. 5
1.2. Электр жетегінің құрамы жэне міндеттері....................................... 7
1.3. Элекгр жетегінің қысқаша тарихы.................................................. 9
1.4. Жалтығулар.............................................................................................^*
1.5 .Түйі н
............................................. 15
2. Электр жетегі механикасынын негізі............................................ 16
2.1. Қозғалыс теңдеуі................................................................................... 16
2.2. Механикалық сипапгтамалар................................................................1'
2.3. Моменттер мен инерция моменттерін келтіру................................21
2.4. Электр жетектің координатгарын реттеу............................... ......... 25
^
^
г
.... іЛЛ
зо
2.5. Жаттығулар.............................................*....................... *.................
2.6. Түйін.................................... .............................................................. ”- 33
35
3. Тұрақты ток электр жетектері.....................................................
35
3.1. Электр жетеғінің түрлері............ ...................................................
3.2. Электр қозғалтқыштардың жэне өндіріс механизмдерінің
механикалық сипаттамалары. Қалыптасқан режимдер.......................3
3.3. Тұрақты ток электр жетектері........................................... ............. 41
41
3.3.1. Әрекет принципі. Негізгі теңдеулер..........................................
3.4. Тәуелсіз қоздырылагын тұрақты ток қозғалтқышының
механикалық сипаттамалары.................................... .............................
3.5. Тәуелсіз қоздырылатын тұрақгы ток қозғалтқыштың тежеу
режимдеріндегі механикалық сипаттамалар....................................... 5
3 6. Тізбектей қоздырылатын тұрақты ток қозғалтқыштың
..54
механикалық сипаттамалары.............................................................
3.7. Тізбектей қоздырылатын тұрақгы ток қозғалтқьппының тежелу
режимдеріндегі механикальщ сипаттамалары......................................5
3.8. Тәуелсіз қоздьфьшатын тұрақга ток қозғалтқыштың
бұрыштық жылдамдығын магнит ағынын өзгерту арқьшы реттеу....61
3.9. Тэуелсіз қоздырылатын тұрақты ток қозғалтқыштың бұрыштық
жылдамдығын реостатгық жэне импульстік параметрлік тәсілмен
реттеу.......................— .................... .............................
219
......................63
3.10. Тәуелсіз қоздырылатын тұрақты ток қозғалтқыштың якоріне
берілетін кернеуді өзгерту тәсілі арқылы бұрыштық жылдамдықты
реттеу..............................................................................................................64
3.11. Тәуелсіз қоздырылатын тұрақгы ток қозғалтқыштың якорін
шунттау тәсілі арқылы бұрыштық жылдамдығын реттеу.................. 67
3.12. Тізбектей қоздырылатын тұрақты ток қозғалтқышының
бұрыштық жылдамдығын реттеу.............................................................. 71
3.13. Жаттығулар............................... ..........................................................74
З.Н.Түйін...................................................................................................... 81
4. Айнымалы ток электр жетектері.......................................................83
4.1. Асинхронды қозғалтқыштар.............................................................. 83
4.2. Синхронды машиналар....................................................................... 85
4.3. Асинхронды электр жетегінің қарапайым моделдері...................86
4.3.1. Айналатын магнит өрісін алу принципі..................................... 87
4.3.2. = \у0 кезіндегі процестер..............................................................89
4.3.3. Жүктелген кездегі процестер......................................................... 90
4.3.4. Энергетикалық режимдер................................................................91
4.4..Асинхронды қозғалтқыштың механикалық сипаттамалары.......97
4.5. Тежеу режимдеріндегі АҚ-тың механикалық сипаттамалары....99
4.6. Синхронды қозғалтқыштың механикалық жэне бұрыштық
103
сипаттамалары
4.7. Айнымалы ток электр жетектерінің бұрыштық жылдамдыгын
106
реттеу.
4.7.1. Реостаттық және импульстік реттеу............................................ 106
4.7.2 Асинхронды ЭЖ-нің бұрыштық жылдамдығын полюстер
санын өзгерту арқылы реттеу........................... ....................................... 109
4.8. Жаттығулар...................................................................................... ....120
4.9. Түйін.................................................. ...................................................124
5. Электр жетегінің бұры ш ты қ ж ы лдамды ғы н жэне моментін
автоматты реттеу..................................................................................... 127
5.1. Кернеу бойынша қатаң теріс кері байланыспен бұрыштық
жылдамдықты автоматты түрде реттеу ж \йесі....................................128
5.2. Якорь тоғы бойынша қатаң оң кері байланыспен бұрыштық
жылдамдықты автоматты реттеу жүйесі...............................................129
5.3. Қозғалтқыштың бұрыштық жылдамдығы бойынша қатаң теріс
байланыспен бұрыштық жылдамдықты автоматты түрде реттеу
жүйесі........................................................................................................... 131
220
5.4. Тиристорлық кериеу реттеуіші арқылы асинхронды
ЭЖ-дың бұрыштық жьшдамдығын автоматты түрде реттеу..... :........133
5.5. Түрлендіргіш-қозғалтқыш жүйеде электр жетегінің моментін
автоматты түрде реттеу.......................................................................... 135
5.6 Жаттығулар.......................................................................................137
5.7 .Түйін............................- ...................................................... .............^43
6. Электр жетектеріндегі өтпелі процестер........................................144
6.1.Жатгығула р
158
6.2..Түйін...................- ............................. ............................................. | | |
7. Электр жетегінің қуатын аны қтау.................................................. 167
7.1. Механизмнің және қозғалтқыштың жүктемелік
диаграммалары....................................................................................... 1°
7.2. Қозғалтқыштың жылулық моделі.................................................. 172
7 3 ¥зақ мерзімді режимде қозғалтқышт^і қызу бойынша
......
177
тексеру............................................................................................ ........
7 4 Қайталанбалы қысқа мерзімді режимде қозгалтқышты қызу
бойынша тексеру....................................................................................
7.5. Жатгығулар...................................................................................... р г
7.6.Түйі н
............................................................................ ^
8. Оқушының білімін тексеруге арналған тест сұрақтары........195
9. Тест сүрақтарының д үрыс жауаптары......................................... 217
218
Әдебиеттер тізімі
221
I
ИСАХАНОВ М.Ж
ЭЛЕКТР ЖЕТЕГІ
Оқулық
Пішімі 60x90 1/16. Қағазы офсетгік.
Қаріп түрі “Тішез Ые\у Кошап”. Көлемі 13,9 б. т.
Таралымы: Мемлекеттік тапсырыс бойынша - 990 дана
+ баспа тапсырысы - 50 дана. Тапсырыс 285.
ЖШС “ВООКРКШТ’ баспаханасы.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
10 617 Кб
Теги
isahanov, jetegi, elektro, 3081
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа