Sinxron generatorning V-simon tavsiflari

Yuqorida qo‘zg‘otish chulg‘amidagi toki o‘zgarmas bo‘lgan sinxron generatorning tarmoq bilan parallel ishlashini ko‘rgan edik. Agar sinxron generator tarmoqqa parallel ulangandan so‘ng uning birlamchi mexanik momentni o‘zg‘armas g‘olatda qoldirib, qo‘zg‘otish tokini o‘zgartirsak nima bo‘ladi? Faraz qilaylik, generator tarmoqqa parallel ulangandan so‘ng yuklanishsiz ishlayotgan bo‘lsin va uning EYK tarmoq kuchlanishi ga teng bo‘lsin. Shundan so‘ng qo‘zg‘otish tokini oshirsak, ya’ni mashinani o‘ta qo‘zg‘atsak, unda EYK ortadi va generator zan­jiri­da ortiqcha EYK hosil bo‘lib, reaktiv quvvat va bo‘ylama reak­tiv tok hosil bo‘ladi, uning yo‘nalishi EDS dan fazasi bo‘yi­cha 90° ga kechikadi ( deb faraz qilganmiz). O‘ta qo‘zg‘otish ortishi bilan reaktiv (induktiv) tokning qiymati ham ortadi.

12.6-rasm. Momentlar burchak tavsifi

Agar generator tarmoqqa paral­lel ulangandan so‘ng qo‘zg‘otish tokini kamaytirsak, ya’ni mashina chala qo‘zg‘otilga, u holda EYK kamayadi, generator zanjirida yana ortiqcha EYK va bo‘ylama o‘q reaktiv toki hosil bo‘ladi. Bu gal toki EYKga nisbatan 90° ga ilgarilovchi (ya’ni sig‘im xarakterida) bo‘ladi.

Bu shunday tushuntiriladi. Generator o‘ta qo‘zg‘otilganda qo‘zg‘o­tish MYK ortadi. Bunda stator chulg‘amida EYKga nisba­tan kechikuvchi reaktiv (induktiv) tok hosil bo‘ladi. Bu tok hosil qilgan bo‘ylama-magnitsizlovchi yakor reaksiyasi ortiqcha hosil bo‘lgan MYKni kompensatsiyalaydi. Natijada generator EYK o‘zgarmas bo‘lib qoladi. Shunga o‘xshash jarayon generator qo‘zg‘otish toki kamaytirilganda ham sodir bo‘ladi, faqat shu farqi bo‘la­diki, unda stator toki EYKga nisbatan fazasi bo‘yicha ilgarilo­vchi bo‘ladi.

Agar qo‘zg‘otish tokining barcha o‘zgarishlarida birlamchi motor­ning momenti o‘zgarmay qolsa, u holda generatorning tarmoqqa ulatayotgan aktiv quvvati g‘am o‘zgarishsiz qoladi

Bu ifodadan kelib chiqadiki, bo‘lganda tokning aktiv tashkil etuvchisi ham o‘zg‘armas bo‘ladi.

Shunday qilib, generatorning qo‘zg‘otilganlik darajasi faqat stator tokining reaktiv tashkil etuvchisiga ta’sir etar ekan. Tokning aktiv tashkil etuvchisi esa o‘zgarmas qolar ekan.

12.7-rasm. Sinxron generator V-simon tavsiflari

Generatorning o‘zgarmas aktiv yuklanish quvvatida stator toki ning qo‘zg‘otish toki ga bog‘liqligi sinxron generatorning V-simon tavsifi deyiladi. Tavsifning ushbu nomlanishi uning tashqi ko‘rinish shakliga ko‘ra qabul qilingan. 12.7-rasmda sinx­ron generatorning V-simon tavsiflari =const yuklanish­ning birnecha qiymatlari =0; =0,5 va = uchun quril­gan. Sinxron generatorning V-simon tavsiflari shuni ko‘rsata­diki, generatorning ixtiyoriy yuklanishlari uchun qo‘zg‘otish toki ning shunday qiymatlari mos keladiki, unda stator toki minimal qiymatiga erishib, o‘zining aktiv tashkil etuvchisiga teng bo‘ladi . Bunday holatda generator quvvat koeffit­sienti =1 bo‘ladi. Qo‘zg‘otish tokining generator xar hil yuklanish­lariga mos bo‘lgan =1 dagi tavsifi 12.7-rasmda punktir chiziq bilan ko‘rsatilgan.

Ushbu tavsiflarning =1dagi biroz o‘ng tomonga surilishi shuni ko‘rsatadiki, yuklanish ortishi bilan =1ga mos keluvchi qo‘zg‘otish toki biroz ortadi. Bunda yuklanish ortishi bilan aktiv kachlanish pasayuvini kompensatsiyalash uchun qo‘shimcha qo‘zg‘otish toki talab etiladi.

Shuni e’tiborga olish zaruki, qo‘zg‘otish tokini asta kamay­tirish natijasida, uning shunday minimal qiymatiga erishila­diki, qo‘zg‘otish toki hosil qilgan asosiy magnit oqim shunchalar susayadiki, sinxron generator sinxronizmdan chiqib ketadi - rotor qo‘zg‘otgan magnit qutblari bilan stator aylanuvchi magnit maydoni orasidagi magnit bog‘lanish buziladi.

Generator isroflarini kamaytirish maqsadida, qo‘zg‘otish chulg‘amining toki shunday qiymatga rostlanishi maqsadga muvo­fiq­ki, unda statorning tokini minimal, ya’ni =1 bo‘lsin. Ammo, ko‘pgina hollarda generator yuklanishi induktiv xarakterga ega bo‘lib, ularni kompensatsiyalash maqsadida generatorni biroz o‘taqo‘zg‘otish rejimida ushlash zarur bo‘ladi. Bunda stator toki tarmoq kuchlanishidan fazasi bo‘yicha biroz ilgarilab ketishiga imkon yaratiladi.

17-mavzu. Sinxron motorning tuzilishi va ishlash prinsipi.

Elektr mashinalarning qaytuvchanlik prinsipi asosida sinxron mashina, na faqat generator rejimida, balki motor rejimida ham ishlashi mumkin, ya’ni tarmoqdan elektr energiya istemol qilib, uni mexanik energiyaga aylantiradi.

Sinxron motor ishlash prinsipini tushuntirish uchun, katta quvvatli tarmoq bilan parallel ishlash uchun ulangan sinxron generatorni tasavvur etaylik. Faraz qilayli, birlamchi motor generator rotorini soat miliga teskari yo‘nalishda burchak tezligida aylantirsin. Bunda generator yuklanishi shunday bo‘lsin­ki, rotor qutblari bo‘ylama o‘qlari aylanuvchi magnit maydon o‘qlari dan rotor aylanish yo‘nalishi bo‘ylab burchakka siljisin (13.1-rasmda 1-kvadrant yoki o‘ng tomon).

Birlamchi motorning aylantiruvchi momenti generatorning elektromagnit momenti M' va yuksiz ishlash momenti M₀ bilan ( ) muvozanatlanadi. Burchak tavsifida (13.1-rasm) ushbu rejimga G nuqtasi mos keladi.

Agar aylantiruvchi moment ni kamaytirsak, generator yuklanish ham kamayadi, bunda burchak ham kamayadi, natijada stator toki kamayadi.

Natijada elektromagnit moment M' qiymati kamayadi va aylantiruvchi moment bo‘lganda burchak , ya’ni generator yu.i. rejimida ishlaydi ( = 0). Bu rejimga burchak tavsifida koordinata boshi mos keladi (13.1-rasmda 0 nuqtasi). Agar sinxron mashina valini birlamchi motor validan uzib qo‘yilsa va valda tormozlovchi moment hosil qilinsa, ya’ni rotor aylanish yo‘nalishiga qarama-qarshi yuklanish momenti M₂ hosil qilinsa, u holda EYK vektori yu.i. rejimi holatiga nisbatan burchakka orqada qolish yo‘nalishida siljiydi (13.1-rasm, 3-kvadranti). Bunda sta­tor chulg‘ami zanjirida natijaviy EYK hosil bo‘ladi va u stator chulg‘amida tokni hosil qiladi.

13.1-rasm. Sinxron mashinaning generator rejimidan motor rejimiga o‘tishi

.

Stator toki rotor bilan sinxron aylanuvchi, qutblari rotor qutblari ga nisbatan burchakka siljigan magnit maydon hosil qiladi. Faraz qilaylik, motor burchak tavsifning D nuqtasida ishlasin (13.1-rasm, 3-kvadranti). Unga burchagi mos keladi.

Bunda magnit qutblari ta’siri natijasida hosil bo‘lgan tangensial tashkil etuvchilar motor rotorida aylanuvchi magnit maydon yo‘nalishi bo‘yicha elektromagnit moment hosil qiladi va rotorni burchak tezligi bilan aylantiradi. Bunda sinxron mashina tarmoqdan elektr energiyani istemol qiladi va uni mexanik energiyaga aylantiradi. Aylantiruvchi elektromagnit moment M" valda yu.i. momenti bilan foydali moment ni hosil qiladi va ijrochi mexanizm yoki motorning yuklanishi aylantiriladi

.

Sinxron motorning barcha qiymatlari burchak tavsifida koordinata o‘qlarining manfiy yo‘nalishlarida belgilanadi, chunki generator rejimidan motor rejimiga o‘tishda elektromagnit moment o‘z yo‘nalishini o‘zgartiradi. Sinxron generatorning tarmoqqa uzatayotgan musbat ishorali quvvati o‘rnida sinxron motorning tarmoqdan olayotgan manfiy ishorali quvvati qo‘yiladi. Motor rejimida manfiy ishoralar bilan belgilash qulaysizliklari o‘rniga, sinxron motorlarni tahlil qilganimizda shartli ravishda barcha qiymatlarni musbat ishora bilan belgilashni qabul qilamiz.

Sinxron motorning elektromagnit quvvati quyidagi ifoda bilan aniqlanadi (12.7) va (12.8), elektromagnit moment esa - (12.9) va (12.10).

13.2-rasm. Sinxron motorning burchak tavsifi

Elektromagnit momentning burchak tavsiflari va uning tashkil etuvchilari va 13.2-rasmda keltirilgan. Bu tavsiflar generator burchak tavsifidan (12.5-rasmga qarang) faqat shu bilan farq qiladilarki, ular koordinata o‘qlarining uchinchi kvadrantida joylashgan, ya’ni burchak va momentlar va ning manfiy ishoralari bilan ifodalangan .

Shunday qilib, sinxron mashinaning burchak tavsifi natijaviy momentning ikki yarim to‘lqini sifatida namoyon bo‘ladi: musbat, generator rejimiga mos keluvchi (12.5-rasm), va manfiy, motor rejimiga mos keluvchi (13.2-rasm). Mashinaning bir rejimdan ikkinchi rejimga o‘tishi burchak orqali o‘tishi bilan amalga oshiriladi.

Sinxron motor turg‘un ishlashi burchak tavsifining qismiga mos keladi (13.2-rasm).

Maksimal elektromagnit momentining nominal moment ga nisbati [(12.16) ga qarang] sinxron motorning o‘ta yuklanganlik qobiliyati deyiladi

.

Aksariyat, sinxron motorning o‘ta yuklanganlik qobiliyati , bu motorning nominal yuklanishida el. grad.ga mos keladi.

Sinxron motorning rotori faqat sinxron tezlikda aylanishi mumkin. Bunga ishonch hosil qilish uchun quyidagini ko‘rib chiqish etarlidir: faraz qilaylik, motor rotori tezlik bilan aylanayapti, deb. Biror vaqt o‘tgandan so‘ng magnitlangan rotor qutblari statorning aylanayotgan magnit maydoni bir xil qutblari ro‘parasida bo‘ladi. Shunda stator va rotor magnit qutblari orasidagi magnit bog‘lanish buziladi, chunki ularning bir xil nomlangan qutblari o‘z-aro itariladi va rotor, aylantiruvchi elektromagnit momentning turg‘un ta’siridan maxrum bo‘ladi va rotor to‘xtaydi.

Sinxron motor rotorining faqat sinxron tezlik bilan aylanishi - bu motorlarning xarakterli xususiyatini tashkil etadi va, aksariyat, motorlarning tatbiq etish doirasini aniqlab beradi (masalan, stabil aylanish tezligi bo‘lishini talab etuvchi yuritmalar).

Sinxron motor valida yuklanish o‘zgarganda burchak o‘zgaradi. Bunda, agregatning aylanuvchi massalari inersiyasi ta’sirida, rotor bir onda yangi yuklanishga mos bo‘lgan holatga o‘taolmaydi, balki, biror muddat tebranma harakatda bo‘ladi.

Tuzilishi bo‘yicha sinxron motorlar, sinxron generatorlardan prinsipial farq qilmaydilar, ammo alohida xususiyatlari mavjud. Ular, aksariyat, ayon qutbli tarzda quriladi; havo orligi bir xil quvvatli motorlarda generatorlardagiga nisbatan kichik, bu bir qator parametrlarning yaxshilanishiga olib keladi (masalan, ishga tushirish toki kamayishi). Dempfer (so‘ndiruvchi) chulg‘amni katta kesim yuzasiga ega bo‘lgan sterjenlardan bajariladi, chunki ishga tushirish rejimida u ishga tushirish chulg‘ami xizmatini bajaradi; qutb uchligining kengligi generatorlardagi o‘rniga motorlarda qabul qilinadi. shu sababli, sinxron mashinalar qaytuvchanlik xususiyatiga ega bo‘lsalar ham, sanoat korxonalarida ishlab chiqarilayotgan sinxron mashinalar, 1yoki motor sifatida, yoki generator sifatida maqsadli qo‘llaniladi.

18-mavzu. Sinxron motorning ish tavsiflari.

Sinxron motor, asinxron motordagidek, stator chulg‘amini bevosita tarmoqqa ulab ishga tushirib bo‘lmaydi. CHunki, stator chulg‘amining aylanuvchi magnit maydoni sinxron aylanish tezligiga bir onda erishsa, rotor o‘zining inersiyali ekanligi bilan bir onda sinxron aylanish tezligiga tortila olmaydi. Natijada, stator va rotor orasida turg‘un magnit bog‘lanish sodir bo‘lmaydi. Sinxron motorni ishga tushirishda maxsus usullar qo‘llaga to‘g‘ri keladi. Bu usullarning mohiyati shundaki, rotorni avvaldan sinxron yoki sinxronga yaqin tezlikda aylantirilib, stator va rotor orasida magnit bog‘lanishni hosil qilinadi.

Xozirgi kunda “asinxron ishga tushirish” deb nomlangan usul ko‘proq qo‘llanmoqda. Bu ishga tushirish usuli rotorning uchligida joylashgan ishga tushirish chulg‘ami mavjud bo‘lganda qo‘llanilishi mumkin. Bunday usulni qo‘llash motorni ishga tushirilish sxemasi 13.3,a-rasmda keltirilgan. Qo‘zg‘otish toki nolga teng bo‘lgan sinxron motori stator chulg‘ami tarmoqqa ulanadi. Magnit o‘zakdagi aylanuvchi magnit maydoni ishga tushirish chulg‘amaning sterjenlarida EYK induktivlaydi va tok hosil qiladi. Bu toklarning stator magnit maydoni bilan o‘zaro ta’siri ishga tushirish chulg‘ami sterjenlarida elektromagnit kuch hosil qiladi. bu kuchlar ta’sirida rotor aylana boshlaydi (13.3,b-rasm). Rotor sinxron aylanish tezligi ga yaqin tezlikda aylanaboshlashi bilan qo‘zg‘otish chulg‘ami o‘zg‘armas tok manbaiga ulanadi. Bunda hosil bo‘lgan sinxron moment (12.10) motor rotorini sinxronizmga tortadi.

Motor validagi yuklanish qancha kichik bo‘lsa, shunchalar u sinxronizmga engil tortiladi. Ayon qutbli kichik quvvatli sinxron motorlar, yuklanishsiz ishga tushirilganda, ba’zan faqat reaktiv moment hisobiga, ya’ni qo‘zg‘otish chulg‘amini ulamasdan sinxronizmga tortiladi.

13.3-rasm. Sinxron motorni asinxron ishga tushirish: a-ishga tushirish sxemasi;

b-qutbdagi ishga tushirish chulg‘ami

Valdagi yuklanish momentining ortishi bilan motorning sinxronizmga tortilishi qiyinlashadi. Sinxron motor rotori sinxronizmga tortilish imkoni bo‘lgan valdagi eng katta yuklanish momenti, motor kirish momenti deyiladi. Aylanish tezligi dagi asinxron moment ishga tushirish chulg‘ami stenjenining aktiv qarshiligi, ya’ni sterjen kesim yuzasi va sterjen yasalgan metal­lni­ng solishtirma elektr qarshiligiga bog‘liq (13.3,b-rasm)

Shuni ta’kidlash zarurki, katta ishga tush­i­rish momenti hosil qilish uchun ishga tush­irish chulg‘ami sterjeni qarshiligi ni tanlash, sinxronizmga kirish momenti kamay­tir­ishga va, aksincha, kichik ishga tushirish momenti ( )ga mos qarshilik ni tanlashda, sinxronizmga kirish momentini kattalashtiradi .

Asinxron ishga tushi­rish jarayonida qo‘zg‘otish chulg‘amini ochiq qol­dirib bo‘lmaydi, chunki boshlang‘ich chog‘larida sinxron tezlik bilan aylanayotgan stator mag­nit maydoni qo‘zg‘ot­ish chulg‘amini kesib o‘tib, unda EYK induk­tiv­laydi. Katta o‘ramlar soniga ega bo‘lganlik uchun, ushbu EYK shunday katta qiymatli bo‘ladiki, qo‘zg‘otish chulg‘ami izolyasiyasiga va xizmat qiluvchi personalga xavf soladi. Buni bartaraf etish uchun, qo‘zg‘otish chulg‘ami rotor tezlik olgungacha bo‘lgan davrga, kattaligi qo‘zg‘otsh chulg‘ami qarshiligidan taxminan 10 marta katta bo‘lgan aktiv qarshilik ga tutashtiriladi. Qo‘zg‘otish chulg‘ami boshi va keti klemmalari I1 va I2 qarshilik bilan qayta ulash R qayta ulagich yordamida amalga oshiriladi (13.3, a-rasmga qarang).

Sinxron motorni ishga tunirish vaqtida qo‘zg‘otish chulg‘amini qisqa tutashtirish tavsiya etilmaydi, chunki rotor chulg‘ami g‘altagi bir fazali berk kontur hosil qiladi. Uning stator aylanuvchi magnit maydoni bilan o‘zaro ta’siri qo‘shimcha asinxron moment hosil qiladi. Biroq, sinxron tezlikning yarmida bu moment tormozlovchi momentga aylanadi va ishga tushiruvchi (asinxron) moment (13.4-rasmda punktir chiziq) tavsifida o‘ralik (proval) hosil qiladi. Bu sinxron motorning ishga tushirish xususiyat­larini sezilarli darajada pasaytiradi.

13.4-rasm. Sinxron motorni ishga tushirishda asinxron momentlar: M_a-asosiy moment; M_k-qo‘shimcha moment; M_kir-sinxronizmga kirish momenti.

Sinxron motorni asinxron ishga tushirishda katta ishga tushirish toki mavjud. Shu sababli sinxron motorni bevosita tarmoqqa ulash, nominal kuchlanish berish faqat tarmoq katta quvvatli bo‘lganda, (nominal tokdan besh – etti marta katta) ishga tushirish toki sababli sezilarli kuchlanish pasayuviga chidamli bo‘lgan tatbiq etish mumkin. Agar tarmoq quvvati etarli bo‘lmasa, motorni kuchlanishni pasaytirib ishga tushirish mumkin (avto­trans­formatorli yoki reaktorli).

Yuqorida keltirilgan ishga tushirish usullar tahlilidan shuni ko‘rish mumkinki, bu usullar kichik va o‘rta quvvatli sinxron motorlar uchun taalluqlidir.

Katta quvvatli sinxron motorlarni ishga tushirish. Tog‘-kon sanoati korxonalarida katta quvvatli boshqa turdagi (asin­xron, o‘zgarmas tok mashinalari) elektr motorlarini ishlatish imkoni bo‘lmaganligi (rotor aylanish tezliga o‘zgarmas bo‘lishi), sababli sinxron mashinalar ishlatilmoqda. Ammo, sinxron motorning eng katta kamchiligi, uni ishga tushirish va zarur bo‘lganda rotor aylanish tezligini boshqarishdir.

Katta quvvatli sinxron motorlarni ishga tushirishda, aksariyat, ular valida yuklanishning mavjudligi, kuchlanishni pasaytirish usuli qo‘llashni cheklaydi. Bevosita stator chulg‘amini nominal kuchlanishli tarmoqqa ulab ishga tushirishda katta stator tokining (nominal tokdan 5-7 marta katta) birnecha minut davomida oqishi; stator chulg‘ami o‘taqizib ketishi; atrofdagi parallel ta’minlana­yotgan boshqa jihozlarning kuchlanishi pasayishiga olib keladi.

Oxirgi vafqtda yarim o‘tkazgichli o‘zgartkichlar texnikasi va kompyuter texnologiyalari fanining rivojlanishi natijasida sanoatda sinxron motor stator chulg‘ami tokining chastotasini o‘zgartirib ishga tushirish usul qo‘llanila boshladi. Bunda stator toki chastotasi va stator magnit maydoni aylanish chastotasi orasidagi bog‘lanish (9.4) asosida quyidagi takliflar kiritiladi. Stator chulg‘amiga uzatilayotgan tokning chastotasini 0 dan gacha ravon oshirib, ni gacha o‘zgartiriladi. Buni amalga oshirish uchun yarim o‘tkazgichli CHO‘lari qo‘llaniladi (9.5-rasm), ular stator chulg‘ami kuchlanishining ham chastotasini, ham ampli­tudasini ma’lum qonuniyat asosidagi o‘zgarishini ta’min­laydi.