4.7. Реттелуші электржетегі электрмен қамдау құралы ретінде

Шарт бойынша өндірістік мехенизмдердің электржетектерінің моментін немесе жылдамдығын реттеу техникалық үрдістің ережелерімен бекітіледі. Мысалы, кескішті беру жылдамдығы тонорлы станокта бөлшектерді өңдеу жиілігін анықтайды, лифттің жылдамдығын төмендету кабинаны тоқтау алдында позициялау үшін қажет, моментті ораушы қондырғының білігінде реттеу қажеттілігі ораушы материалының тарту күшін ұстап тұру шарттарымен белгіленеді. Бірақ технология шарттары бойынша жылдамдықты өзгеруі қажет емес немесе реттеу үшін технологиялық үрдістің параметрлеріне әсер етудің басқа әдістері қолданылатын бірқатар механизмдер бар. Бірінші кезекте қатты, сұйық және газ тәрізді өнімдерді: конвейерлерді, вентиляторлар, сорғышты қондырғыларды қозғау үшін үздіксіз көлік механизмдері жатады. Бұл механизмдер үшін қазіргі кезде шарт бойынша реттелейтін асинхронды электржетектер жатады. Оларды жартылай жіктеу кезінде жұмыс режимі тұрақты жылдамдықпен номинал режиммен салыстырғанда электр энергиясының жоғарғы салыстырмалы шығынымен сипатталады. Үздіксіз транспорттық механизмдерінің жылдамдығын төмендету жартылай жүктеу кезінде электр энергиясының аз салыстырмалы шығынымен жұмыстың қажет көлемін орындауға мүмкіндік береді, яғни өнімдердің орын ауыстыруының технологиялық үрдісінің энергосыйымдылығын төмендету бойынша таза экономикалық есепті шешу. Әдетте мұндай механизмдердің жылдамдығын төмендету кезінде экономикалық әсер сондай-ақ технологиялық қондырғының пайдалану сипаттамаларын жақсарту есебінде пайда болады. Осылай, жылдамдықты төмендету кезінде транспортердің тартушы мүшесінің тозуы азаяды, қысымның төмендеуі арқылы трубоқұбырлардың және арматураның қызмет көрсету уақыты ұзарады. Технология сферасындағы әсер электр энергиясын үнемдеуге қарағанда айтарлықтай жоғары болады, сондықтан энергетикалық аспектіні ғана бағалай отырып мұндай механизмдер үшін реттелуші электржетекті қолданудың мақсаттылығы туралы шешім қабылдау дұрыс емес. Технология сферасында әсерді бағалау берілген оқу құралының шегінен шығып кетеді, сондықтан төменде үздіксіз транспорт механизмдерімен электр энергиясының шығынын төмендету жолдары ғана қарастырылатын болады және электр тұтынуды төмендету және технологиялық үрдісті жетілдіру есебінде әсерлерді салыстыру үшін бірнеше белгілі мысалдар келтірілген.

4.26-сурет. Ленталы конвейер сұлбасы

Конвейерлердің жылдамдығын реттеу 4.26-суретте V жылдамдығымен қозғалатын ленталы конвейер көрсетілген. Лентаға қозғалыс М қозғалтқышынан Р редуктор және Б барабан арқылы беріледі. Конвейердің қозғалтқышының білігіндегі момент

мұндағы F-жетекті барабандағы күш; R-барабан радиусы; ip-редуктордың беріліс қатнасы; η_p-редуктор ПӘК-і. F күші барабанда екі құраушыдан тұрады.

F=F_x+F_y

мұндағы F_x-конвейер лентасының орын ауыстыруына кететін күш; F_y-жүкті қозғау үшін қажет күш.

Конвейерде жүк болмаған кезде қозғалтқышта бос жүріс моменті пайда болады.

M_x=F_xR/(i_pη_p.x)

мұндағы η_p.x-F_x күшіне сай келетін редуктор КПД-ы.

Тарту күшінің F_г құраушысы және конвейердің орын ауыстыру жылдамдығы V оның өнімділігін анықтайды:

Q=Q/Q_n, (4.34)

мұндағы Q_n-конвейердің номинал өнімділігі. Конвейердің тұрақты номинал жылдамдығы кезінде

Q=Fγ

Сондықтан қозғалтқыш білігінен алынатын қуатты келесі түрде жазуға болады.

(4.35)

мұндағы қозғалтқыш білігіндегі номинал қуат және бұрыштық жылдамдық.

4.26-суреттен өнімділіктің төмендеу шегі бойынша конвейердің жұмысының тиімділігін азаятындығы, себебі бос жүріс моментін М_х жеңуге кететін қуаттың салыстырмалы үлестің өсетіндігі көрініп тұр.

Айнымалы жылдамдықпен жұмыс режимі үнемдірек болады, бірақ құраушы күштің тұрақтылығы кезінде F_г=1 (4.26)-ға сай жылдамдық бұл кезде келесі заң бойынша өзгереді:

Оған қозғалтқыш білігіндегі қуат сай келеді.

.

4.27-сурет. Электрқозғалтқыш білігінде қуаттың конвейер өнімділігінен тәуелділігі

4.27-суретте бос жүріс моменті M_x=0,3M_B конвейер үшін, жүктің қозғалуының тұрақты және реттелуші жылдамдығы үшін қозғалтқыш білігіндегі қуаттың тәуелділіктері көрсетілген. Суреттегі штрихтелген аудан жылдамдықты реттеу есебінде алынатын қуаттың үнемділігіне сай келеді. Жалпы жағдайда бұл әсер келесідей болады:

(4.36)

Қалақты машиналарды реттеу. Сұйықтықты және газды беру үшін центрден тартқыш механизмдер негізгі жалпы өндірістік механизмдер болып табылады. Центрден тартқыш механизмдердің ерекше жағдайы олардың көптігімен, үлкен қуатымен, шарт бойынша жұмысының ұзақ режимімен түсіндіріледі. Аталған жағдайлар елдің энергетикалық балансында осы механизмдердің айтарлықтай салыстырмалы салмағын анықтайды.

Центрден тартқыш механизмдердің эксплуатациялық қасиеттері арынның Н Q шығынға және қуаттың Р шығынға Q тәуелділігі түрінде көрсетіледі. Бұл сипаттамалардың түрі кең және көп жағдайларда қиын аналитикалық сипатқа ие. Центрден тартқыш механизмдердің энергетикалық көрсеткіштерінің анализін төменгі арынды сорғыш, 4.27-суретте келтірілген H{Q} және P{Q} сипаттамаларының мысалында жүргізген ыңғайлы. Инженерлі есептеу үшін жеткілікті дәлдікпен олар келесі қатынастармен сипатталады:

(4.37)

(4.38)

мұндағы H_x және P_x- Q=0 кезіндегі сорғыштың арыны және қуаты.

Жұмыстың орнатылған режимінде центрден тартқыш механизмнен туындайтын арын гидро немесе агродинамикалық желінің арынымен теңеседі, ол оған газ немесе сұйықтық береді.

Газдың немесе сұйықтықтың турбулентті қозғалысы кезінде желінің сипаттамасын әдетте келесі түрде көрсетеді.

Сорғыштың сипаттамасының Q-H қиылысу нүктесі H=H_H және Q~Q_n параметрлерін анықтайды, олар (4.37)- (4.38)-де базалық ретінде қабылданған.

4.28-сурет. Сорғышты қондырғының сипаттамасы

Q сорғыштың беруін реттеу әдетте оны шығысында қозғаумен іске асырылады және желінің сипаттамасының өзгеруіне әкеп соғады, нәтижесінде оның сорғыш сипаттамасымен қиылысу сипаттамасына Q_A<Z<1 беруі сай келеді. Электр тізбектерімен ұқсастығы бойынша шығынды қозғаумен есептеу токты тізбектің электр кедергісінің ұлғаю жолымен реттеудегідей болады. Мұндай реттеу әдісі энергиялық тұрғыда тиімсіз екені анық, себебі реттеуші элементтерде өнбейтін энергия шығынымен бірге жүреді.

Қозғамадағы шығында 2.24 суретте штрихтелген облыспен сипатталады.

Электрлік тізбектегідей энергия көзінің параметрлерін реттеу, оны тұтынуға қарағанда үнемдірек.

Электр тізбектерінде осы кезде жүктеме тоны қорек көзінің кернеуінің азаюы есебінде төмендейді. Гидравликалық және аэродинамикалық желілерде мұндай әсер механизм тудыратын арын азайған кезде алынады.

Жылдамдықты өзгерткен кезде центрден тартқыш механизмдердің сипаттамалары осындай заңмен түрін өзгертеді, олар келесі түрге ие:

Сорғыштың жұмыс режимінің анализі тұрақты және реттеуші жылдамдық кезінде t₀=const кезінде энергияның артық шығыны айтарлықтай болатынын көрсетеді. Мысал үшін әр түрлі Н_с кезінде H_x=1,2; P_x=0,3 параметрлерімен сорғыш жұмысының режимін есептеудің нәтижелері көрсетілген.

Н_с*=0,5

1 0,8 0,6 0,4 0,2

1 0,89 0,79 0,715 0,66

Р_*( const) 1 0,86 0,72 0,58 0,44

1 0,66 0,41 0,25 0,15

° °-² °'³¹ °-³³ °-²⁹

0 0,23 0,43 0,57 0,66

Н_с*=0,8

1 0,8 0,6 0,4 0,2

] 0,94 0,89 0,85 0,825

1 0,86 0,72 0,58 0,44

I 0,74 0,54 0,39 0,26

0 0,12 0,18 0,19 0,18

0 0,14 0,25 0,33 0,41

Келтірілген деректер реттелуші электржетектің тұтынылатын энергияның шығынын айтарлықтай төмендететінін көрсетеді: біріншіде 60%-ға дейін және екінші жағдайда 41%-ға дейін.

Тәжірибеде бұл әсер одан да жоғары болуы мүмкін, себебі әр түрлі себептер бойынша қозғалмалармен реттеу тіпті қолданылмайды.

Жоғарыда тұрақты параметрлері бар желіге жалғыз жұмыс істейтін центрден тартқыш механизмдердің энергетика сұрақтары қарастырылған. Тәжірибеде центрден тартқыш механизмдердің параллель жұмысы кездеседі, ал желі кей айнымалы параметрлерге ие болады.

Центрден тартқыш механизмдердің параллель жұмысы кезінде екі жағдай мүмкін болады:

1. барлық механизмдердің жылдамдығы бір уақытта немесе синхронды реттеледі;

2. бір механизмнің немесе механизмнің бөлігінің жылдамдығы реттеледі.

Егер желінің параметрлері тұрақты болса, онда бірінші жағдайда механизмдердің барлығы бір баланс ретінде қарастырылуы мүмкін, оған барлық келтірілген қатынастар дұрыс. Екінші жағдайда механизмдердің реттелмейтін бөлігінің арыны реттелуші бөлікке кері қысым сияқты әсер етеді, сондықтан мұнда тұтынылатын энергияны үнемдеу машинаның номинал қуатынан 10-15%-дан аспайды.

Желінің айнымалы параметрлерінің центрден тартқыш механизмдердің желімен бірігіп жұмыс істеу анализін қиындатады. Бұл жағдайда реттелуші электржетектің энергетикалық тиімділігін облыс, шекара түрінде анықтауға болады.