II. Т°уелсiз ²оздыр±ышты ТµРа²ты ток ²оз±алт²ышы бар электржетегiнi³ жылдамды±ын реттеу ж°не оны³ механикалы² сипаттамалары.

.I. ²ОЗ±АЛТ²ЫШТЫ³ СИПАТТАМАЛАРЫ МЕН ТЕ³ДЕУЛЕРI

-I суретте т¸уелсiз ºоздыр¹ыш ж½мысына сипаттама беретiн негiзгi с¾бесi , параметрi ж¸не айнамалылары к¼рсетiлген . ²оз¹алтºыштың ж½мысын талдау ¾шiн , якорь тiзбегiндегi идеал кернеу к¼зiн пайдалынады , я¹ни параметрлерi т½раºты , магнит а¹ыны ж¾ктемеге байланыссыз деп алып ж¾ргiземiз.

²оз¹алтºыштың ж½мысы электротехниканың З заңына негiзделген. Электромагниттiк индукция заңы.

Å kÔ -

Электромагниттiк к¾ш заңы

ÌkÔI (2-2)

Ж¸не Кирхгофтың 2-шы заңы

U=Å+IR (2-3)

Жо¹арыда¹ы теңдеулердегi

айнымалылар : Е –айналудың Э²К

Ф-бiр полюстегi магнит а¹ымы.

I-якорьдегi ток .

k-ºоз¹алтºыштың конструкциясымен аныºталатын коэффициент .

СИ системасында¹ы б½л коэффициент жо¹арыда¹ы ¾ш теңдеу ¾шiн бiрдей.

/k= м½нда Р -ºоз¹алтºыштың ж½п полюсының саны .

N – якорь орамының активтi ¼ткiзгiштер саны.

А – якорь орамының ж½п паралельдi тарауларының саны .

R=R+R_ºîñ-якорь тiзбегiнiң толыº кедергiсi

R_ÿ –якорь орамдарының щетка мен щетканың контактосының, сонымен ºатар ºосымша орамдарының полюстерiнiң кедергiлерi. R_ºîñ- ºосымша резисторлардың кедергiсi. /2-1/ мен /2-3/ бiрiктiре отырып, электромеханикалыº сипаттамасының тендеуiн аламыз.

 /2-4/

/2-4/–гi I-дiң орнына, оның /2-2/ теңдiгiнен алы¹ан, формуланы ºойып механикалыº сипаттамасының теңдеуiн аламыз.

 2-5)

/2-5/ теңдеуiне ºоз¹алтºыштың эл.магниттiк моментi бар, б½л ºоз¹алтºыштың режимiндегi машина бiлiгi моментiнiң  шамасына артыº болады, ол механикалыº ж¸не болатта¹ы шы¹ындар¹а негiзделген.

+ M U -



Ra Rкос

Rкоз Rкоз.кос

+ Uкоз -

2-1 сурет. Т¸уелсiз ºоздыр¹ышты т½раºты ток ºоз¹алтºыш(Т²ТТ²).

Сондыºтан есептеулерде ºоз¹алтºыштың моментi М-ге тен деп алып шы¹ын моментiн  статикалыº ж¾ктеменiң келтiрген моментiне, М_ñ-ке ºосу керек. Егер статикалыº ж¾ктеменiң моментi М_ñ онда ºоз¹алыс тендiгiне с¸йкес ºалыпты режим ¾шiн ºоз¹алтºыштың моментi де нольге тең болды. ²оз¹алтºыш ж½мысының м½ндай режим ¾шiн коз¹алткыштың моментi де нолге тең болады. ²озгалºыш ж½мысының м½ндай режимi идеалды бос ж¾рiс деп аталады. Б½л уаºытта ºоз¹алтºыштың то¹ы нольге тең, ал оның Э.².К.- ºоз¹ал¹ан кернеуге тең.

Бос ж¾рiстiң жылдамды¹ы /2-5/ тендiгiнен

_U/kÔ

Механикалыº сараптамасының екiншi м¾шесi ж¾ктеме моментiнiң функциясы болып, ж¾ктеменiң ¸сiретiнен жылдамдыктың к½лауын к¼рсетедi

 

Егер кернеу к¼зiне косыл¹ан ºоз¹алтºыштың жылдамды¹ы нольге тең болса, м¾ндай режим ºысºа т½йыºталу режимi деп аталады.

²ысºа т½йыºталу моментiн мына тендiктен табамыз

á½äàí º.ò=kÔ _ºò

М¾нда¹ы 1º.т.- тыныштыºта¹ы ºоз¹алтºыштың якорiнiң то¹ы.

Егер ºоздыру а¹ынының ба¹ытын ¼згертпей, онда ºоз¹алтºыштың якорiндегi ток ба¹ыты моментiмен айналыс жылдамды¹ы ¼згередi. Б½л кезде механикалыº сипаттамалар мына т¾рге келедi.



 суретте т¸уелсiз ºоздыр¹ышты т½раºты тоº ºоз¹алтºышының керi ж¸не тура кернеу ºосыл¹анда¹ы,U, Ф, ж¸не R шамаларының т½раºты бол¹анда¹ы механикалыº сипаттамалары к¼рсетiлген. Б½л кезде идеалды бос ж¾рiс жылдамды¹ы мен ºысºа т½йыºталу моментiнiң абсолюттiк шамасы ¼згерiссiз ºал¹андыºтан, сипаттамалар координата басымен салыстыр¹анда симметриялы







-Мкт М

0 М Мкт

-

2-2 сурет. Т²ТТ²-ны» керi ж¸не тура кернеу ºосыл¹анда¹ы механикалыº сипаттамасы.

болып орналасады.

Т½раºты а¹ын кезiнде т¸уелсiз ºоздыр¹ышты ºоз¹алтºыш якорiнiң моментiмен то¹ы сызыºты байланыста болады. Сондыºтан, электромеханикалыº сипаттамасының графикалыº бейнесi механиºалыº сипаттамасының графигiнен абцисса ¼сi бойында¹ы масштабы бойынша айырмашылыº жасайды. R=R_ß, U=U_Í

Ô=Ô_H бол¹анда¹ы механикалыº сипаттама таби¹и механикалыº сипаттамасы деп аталады; UU, ФФ_Í

Немесе RR_ß болса, онда сипаттама жасанды механикалыº сипаттама деп жасанды механикалыº сипаттама деп аталады.

Электр машинасымен ж¾зеге асатын энергияның ¼згеруiндегi процессте Э²К-нiң Е атºаратын ролiн ºарастырайыº. Егер, ал¹ашында ºалыпты режим М__Ñ1 болып, содан соң M_Ñ M_Ñ2 дейiн ¼згерсе /мысалы, ¼ссе/, онда жаңа ºалыпты режимге келтiру ¾шiн жаңа т¸сiл ºажет, жаңа M_C м¸нiне с¸йкес келетiн М-дi ¼згертетiн º½рал керек. Iштен жанатын ºоз¹алтºыштарда б½л рольдi жа¹ар майдың берiлуiн к¼бейту арºылы оператор орындайды.Бу турбиналардын б½л рольдi будың берiлуiн к¼бейтетiн арнайы реттегiш орындайды. Электр машинасында б½л рольдi Э²К атºарады. Шыныда, М_ñ ¼скен сайын ºоз¹алтºыштың жылдамды¹ы т¼мендейдi, сондыºтан /2-1/ с¸йкес Э²К-де азаяды. /т¾сiнiктi болу ¾шiн Ф.И. ж¸не т½раºты деп аламыз. /2-3/ тен

 /2-6/

демек ток ¼седi, сонымен ºатар /-ке с¸йкес момент те ¼седi. ²¼з¹алтºыш автоматты т¾рде,оның механиºалыº сипаттамасын аныºталатын, сыртºы к¾штердiң ¸серiнсiз-аº жаңа ºалыпты жа¹дай¹а келедi. Сондыºтан машина ºоз¹алтºышты, немесе тежегiш режимiне iстесе де Э²К реттегiш ºызметiн атºарады.

 ²ОЗ±АЛТ²ЫШТЫ³ ТЕЖЕГIШ РЕЖИМIНДЕГI ЖµМЫСЫ

²азiргi электржетектерде механизмдерi тез ж¸не д¸л тоºтату немесе айналу ба¹ытын ¼згерту жа¹дайы ¼те к¼п кездеседi.

Якорьдiң айналу жылдамды¹ы мен моментiнiң ба¹ыттарының ºарама-ºарсылы¹ы барлыº тежегiш режимдерге т¸н. °рбiр тежегiш режим ¼з алдына генераторлы режим болады, ¼йткенi бiлiк арºылы машина¹а берiлген энергия, электр энергиясына айналып, желiге берiледi, немесе якорьмен байланысты кедергiлерде ыдырап кетедi.

Т¸уелсiз ºоздыр¹ышты ºоз¹алтºыш мындай тежегiш режимдердiң бiреуiнде ж½мыс iстей алады энергияны электрж¾йесiне беру арºылы тежеу /желiмен паралель ºоз¹алтºыштың генератор режимiндегi ж½мысы ºарсы ºосу арºылы тежеу/ желiмен тiзбектi ºоз¹алтºыштың генератор режимiндегi ж½мыс динамиºалыº тежеу желiмен байланыссыз ºоз¹алтºыштың генератор режимiндегi ж½мысы.

а/. Энергияны желiге беру арºылы тежеу ºоз¹алтºштың ж¾йемен параллель генератор режимiндегi ж½мысы.

Егер ºоз¹алтºышты бос ж¾рiстегi жылдамды¹на ºара¹анда басºа бiр элктр к¼зi арºылы жо¹ары жылдамдыºпен айналдырса, онда ºоз¹алтºыштың Э²К ºосыл¹ан кернеуден жо¹ары болды, осының н¸тижесiнде ºоз¹алтºышта¹ы якорьдiң то¹ы мен моментi ¼з таңбаларын ¼згертедi. Б½л жа¹дайда ºоз¹алтºыштың бiлiгiне берiлетiн механикалыº энергия электр энергиясына айналады да, ºоз¹алтºыштың бойында жо¹ал¹аннан басºа энергия желiге рекуперцияланады.

Б½ндай т¸сiлмен тежеудiң жаºсы жа¹ы, оның тежеу кезiнде энергияның к¼п б¼лiгiн желiге рекупарциялау арºылы пайда¹а жарату¹а болатынды¹ы, б½л жа¹дай ºалыпты ж½мыс режимi кезiнде,ж¾ктеменiң моментiнiң активтi ºасиетiн ж¸не идеалды бос ж¾рiстiң жылдамды¹ына тежеу жылдамды¹ы к¼п бол¹анда ºолданылады.

Механикалыº сипаттамасында энергияны ж¾йеге беру арºылы тежеу ав ж¸не ав б¼лiктерiнде с¸йкес келдi  сурет.

б/. ²арама-ºарсы ºосу арºылы тежеу / ж¾йемен тiзбектей ºосыл¹ан ºоз¹алтºыштың генератор режимiндегi ж½мысы/

Егер ºоз¹алтºыш келтiрiлген кернеудiң таңбасына с¸йкес ж¸не орамдардың ºосылу т¸сiлiне байланысты белгiлi бiр ба¹ытºа айналу¹а бейiмделсе, ал ºоз¹алтºыштың якорi сыртºы инерция к¾шiнiң немесе сыртºы моментiнiң ¸серiнен ºарама-ºарсы жаººа айналса онда, м½ндай режим ºарама-ºарсы ºосу режимi деп аталады /немесе ºарсы тоº /

²арама-ºарсы ºосу режимiнде момент таңбасын саºтаса, ºоз¹алтºыштың жылдамды¹ының таңбасы немесе ºоз¹алтºыш жылдамды¹ының таңбасы саºталса, момент таңбасы ¼згередi.

Бiрiншi жа¹дай : егер берiлген сипаттамада ºысºа т½йыºталу моментiнен к¼п болатың статикалыº ж¾ктеменiң активтiк моментi ¸сер етсе ¹ана болады .

Жылдамдыº таңбасы ¼згерту н¸тижесiнде ºоз¹алтºыштың Э²К берiлген кернеумен теңеседi ж¸не якорьдегi ток мына теңсiздiкпен аныºталады :



Б½л жа¹дайда ºалыпты режимнiң жылдамды¹ы осы¹ан байланысты таңдап алын¹ан тиiстi ºосымша кедергiлерiне байланысты кез-келген шекпен шектелуi м¾мкiн.

b 

e a д

d’

c’ MK.T M

-MK.T 0

d

a’

- e’

b’

2-3 сурет. Т²ТТ²-ты» желiге ºайтару тежеу сипаттамасы.

Статикалыº ж¾ктеменiң активтi момент монетiнiң ¸серiнен ºарсы ºосу режимi к¼тергiш ºондыр¹ыларда баяу жылдамдыºпен ж¾ктердi т¾сiруге ºолданады . Практикада ºарсы ºосу режимi якорьге келтiрiлген кернеудiң таңбасын ауыстыру арºылы к¼птеген жа¹дайларда ºоз¹алтºышты тоºтату¹а немесе ба¹ытын ¼згертуге ºолданылады . Берiлген кернеудiң таңбасын ¼згерткенде , ºоз¹алтºыштың якорiндегi ток ¼зiнiң ба¹ытың ¼згертедi ; осы¹ан с¸йкес ºоз¹алтºыш тоºта¹ан¹а дейiн жылдамдыкºа ºарсы болады . Осының н¸тижесiнде ºоз¹алтºыш тоºтайды да , содан кейiн ºарсы жаººа айнала бастайды .

Механикалыº инерцияның ¸серiнен ºарсы ºосу режимiнiң ал¹ашºы уаºытында ºоз¹алтºыш ¼з жылдамды¹ың саºтайды , осы¹ан орай ºоз¹алтºыштың Э²К-нiң де шамасы мен таңбасы саºталады , ж¸не ºоз¹алтºыш режимiндегi якорьдiң тобы таби¹и сипаттамаларымен аныºталатын болса _ºîç¹=

Онда ºарсы ºосу режимiнiң ал¹ашºы уаºытында ток мына¹ан тең болады :

I_ºiº= -U-E /Rя-Rкос

ì½íäà¹û _Rºîñ тоºты шектеуге арналган ºосымша кедергi .

²арсы ºосу арºылы тежегенде, толыº тоºта¹ан¹а дейiн оның якорi тоºтау с¸тiнде кернеу к¼зiнен ажыратыл¹ан болуы керек , олай болма¹ан жа¹дайда ºоз¹алтºыш статикалыº ж¾ктеменiң моментiмен аныºталатын жылдамдыºпен ºарсы жаººа ºарай айнала бастайды . Механикалыº сипаттамаларында ºарсы ºосып тежеуге ж¸не аралы¹ы с¸йкес келедi /сур.2.3./²арсы ºосу арºылы тежеу режимiнде энергия жетекке механизм тарапынан да , желi тарапынан да келе бастайды ж¸не якорьлiк тiзбек кедергiлерiне ыдырап кетедi .

в/динамикалыº тежеу/ желiге байланыссыз генератор режимi/.

Егер айналып т½р¹ан ºоз¹алтºыштың якорiң кернеу к¼зiнен ажыратып сыртºы кедергiге ºоссаº, ал ºоздыру орамын кернеу кезiне ºосыл¹ан к¾йi ºалдырсаº, онда якорь орамында Э²К. индукцияланады ж¸не тiзбек т½йыº бол¹андыºтан тоº ж¾редi. ²оз¹алтºыштың Э²К ¸серiнен тоº ºо¹алтºыш режимiмен салыстыр¹анда ¼зiнiң таңбасын ¼згертедi. /2-4 сурет/. Б½л тоº

коздыр¹ыш а¹ынымен ¸рекет ºоз¹алтºыштың якорiнiң айналыс жылдамды¹ына ºарсы ба¹ыттал¹ан момент турады.

Rкос

I E

_Ra

КО

+

2-4 сурет. Т²ТТ²-ты» динамикалыº сипаттамасы.

U=0 деп алып жа¹дайдың эл. механикалыº ж¸не механикалыº сипаттамаларының теңдеулерiнен /2-4/ж¸не

/2-5/формулаларынан алу¹а болады .

- /2.7/

æ¸íå MR/(KФ)2 (2.8)

Динамикалыº тежеу режимiндегi сипаттамалар координата басы арºылы ¼тедi /е 0 е т¾зу 2-3 сурет/. Жылдамдыºты баяулатºан сайын тежеу моментi азая бередi, егер оның шамасын к¼бейту ºажет болса т¼менгi жылдамдыºтарда 2 немесе сатылы 3 тежеу т¸сiлiн ºолданылады, б½л кезде ºоз¹алтºыштың жылдамды¹ыннын баяулауына с¸йкес якорлiк тiзбектiң кедергiлерiн сатылып азйтады.