1 Курстық жұмысқа тапсырма

         Осы кездегі автоматтандырылған электр жетегінің (АЭЖ) негізгі мақсаттары:

- жүргізу, тежеу, реверстеу процестерін басқару. Бұл жұмысты АЭЖ тұйықталмаған жүйесін орындай алады. Басқару процесінде токты бақылау дәлдігі төмен болады. Механикалық сипаттаманың қатаңдығы табиғидан нашар болады. Қазіргі уақытта АЭЖ ең көп таралған топ;

- берілген шамаларды (ток, жылдамдық, қуат, және т.б.) тұрақтандыру (тұрақтандыру функциясы). Бұл жұмысты АЭЖ тек қана тұйықталған жүйесін орындай алады. Басты кері байланыс қандай шама бойынша тұрақталса, сол шама негізі реттеуші шама болады;

- жүйеге берілмейтін өзгермелі кірмелік сигналдарды бақылау (бақылау функциясы). Бұл жұмыс тек қана тұйықталмаған жүйелерде орындалуы мүмкін. Қазіргі кездегі бақылау жүйелері, үш контурлы болады;

- АЭЖ тиімді жұмыс режімдерін таңдау. Жұмыс тұйықталған жүйелерде орындалуы мүмкін;

АЭЖ жүйесі негізі функциялардан басқа да жұмыстарды орындауы мүмкін:

- электр козғалтқышы мен жабдықтарды қысқаша тұйықталудан ток, кернеу және т.б. шамадан тыс өсуінен сақтандыру;

- операция ретін қамтамасыз ететін және апатты режімдерді болдырмайтын, блокировка;

- сигналдау.

Бұл курстық жұмыста айналу жиілігін тұрақтандыратын және жүргізуші токтарды шектейтін, «тиристорлық түрлендіргіш - қозғалтқыш» (ТТ - Қ) сұлбасы бойынша жасалған реттелетін тұрақты ток электр жетегін есептеу жүргізіледі. Курстық жұмысты орындаудың негізі мақсаты, ол өз бетімен орындалатын шығармашылық жұмысқа дағдыландыру және негізі жобалау кезеңдерімен таныстыру. Курстық жұмысты орындау нәтижесінде студенттер автоматтандырылған электр жетегін есептеу әдістерін және элементтерін тандауды, жетекші автоматты басқару жүйелерін анализдеу мен синтездеуді, электромеханикалық және әртүрлі типтік-күштік электронды құрылғыларды электронды есептеу машиналарында моделдеу және есептеу үшін қолтаңбалы бағдарламаларды пайданалуға дағыдылануға үйрену керек.

Курстық жұмысты орындау үшін:

а) каталог бойынша электр қозғалтқышын таңдап, оны есептеу және табиғи электромеханикалық сипаттамасымен ең аз жылдамдық кезіндегі сипаттамасын тұрғызу;

б) ТТ – Қ сұлбасы бойынша электр жетегінің күштік сұлбасын құрып (түрлендіргіштің сұлбасын берілген вариант бойынша алыңдар), сұлбаның негізі элементтерін есептеу және таңдап алу;

в) ажыратылған жүйелі электр жетегінің статикалық электромеханикалық сипаттамаларын есептеу және тұрғызу;

         г) жетекті автоматты басқару жүйесінің функционалдық сұлбасын жасау, кері байланыстардың қажетті параметрлерін және ток бойыша үзілу түйінін есептеу (үзілу тоғы – 1,5I_н, бөгеу тоғы – 2 I_н );

         д) тұйықталған жүйелі электр жетегінің статикалық   электромеханикалық сипаттамаларын есептеу және тұрғызу;

         е) автоматты реттеу жүйесін негіздеу және реттегіштердің параметрлерін есептеу.

         Тапсырманың варианттары студенттің есептік кітапшасының нөмірі және фамилиясының алғашқы әрпі бойынша 1 және 2 кестеден алынады.

         1 К е с т е

Шифрдың соңғы саны	Қуат P,кВт	Жылдамдық,n,айн/мин
		А - К	Л - Я
1	1	3000	1500
2	1,5	1500	1000
3	2,2	3000	1000
4	3,2	1500	1000
5	4,5	3000	1500
6	6	3000	1000
7	8	1500	1000
8	10	1000	750
9	14	1500	750
0	19	1000	750

   

2 К е с т е

Шифрдың соңғы санының алдыңғы саны	Жылдамдықты реттеу диапазоны D	Статикалық қате ,%	Түрлендіру сұлба
1	5	5	3 ф. нөлді
2	7	6	3 ф. көпірлі
3	10	5	3 ф. нөлді
4	12	7	3 ф. көпірлі
5	9	5	3 ф. нөлді
6	8	9	3 ф. көпірлі
7	11	6	3 ф. нөлді
8	6	8	3 ф. көпірлі
9	15	6	3 ф. нөлді
0	10	6	3 ф. көпірлі

 

         Қорғауға өткізілетін курстық жұмыстың көлемі 20 беттен кем болмауы керек.

 

2 Электрлік қозғалтқышты таңдау және электромеханикалық сипаттамаларды есептеу

Тұрақты токтың электрлік козғалтқышын таңдау, берілген тапсырмаға сәйкес каталог бойынша жүргізіледі.

Тәуелсіз қоздырғыштың тұрақты ток қозғалтқышын табиғи электромеханикалық сипаттамаларын тұрғызу үшін

(1)

теңдеу бойынша оның екі нүктесінің координатын білсе жеткілікті: координаттары ,  номинал режім және координаттары ,1 бос жүріс режімі kФ_Н параметрін ток пен айналу жиілігінің номинал мәндерін (1) тендеуге қойып анықтайды

.

Номинал жүктеме кезінде минимал жылдамдық алу үшін

.

Қозғалтқыштың статорындағы кернеудің шамасын

мәнге дейін азайту керек.

         Сипаттама номинал жүктеме нүктелері ,  бойынша және координаттары , бос жүріс режімі бойынша тұрғызылады.

 

1 Сурет – Қозғалтқыштың электромеханикалық сипаттамалары

2 суретте курстық жұмыста жасалатын, ТТ – Қ жүйесі бойынша орындалған электр жетегінің күштік тізбегінің принциптік сұлбаларының варианттары көрсетілген

2 Сурет

 

         Үш фазалы нөлдік сұлба (2а сурет) әдетте қуаты 10 кВт дейінгі жетектер үшін падаланылады. Мұндай сұлбаның көпірлікпен (2б сурет) салыстырғандағы кемшілігі шықпалық кернеудің гармоникалық құрамының нашар болуы және трансформатордың қосымша магниттелінуі.

 

         3 Күштік сұлбаның элементтерін есептеу және таңдау

3.1 Күштік трансформатор мен түрлендіргіштің вентильдерінің қуатын есептеу және таңдау

Алғашқыда желінің берілген кернеуі (бірінші реттік ораманың) кезінде екінші реттік кернеуді анықтау қажет. Бұл кезде де кейбір қордың коэффиценттерін ескеру керек болады:

- К_и – кернеу бойынша қор коэффициенті, ол желідегі кернеудің төмендеуінің ПУЭ бойынша рұқсат беретінін ескертеді, К_и=1,05;

- К_– максимал басқарушы сигнал кезінде вентильдің толық ашылмауын ескеретін, қор коэффициенті (реверстелмейтін түрлендіргіш үшін К_=1 деп, ал реверстейтін үшін К_=1,2 деп алады);

- К_R – жүктеме кезіндегі вентильдерге және трансформатордың орамаларында кернеудің түсуін, сондай-ақ коммутация бұрышы болатынын ескеретін коэффициент (К_R=1,05 деп алуға болады).

         Түзеткіш сұлбаға берілетін кернеу

                               U_2ф= К_НК_и К_ К_R U_dн                                        (2)

         мұнда Кн – сұлба коэффициенті ( 3 кесте);

         U_dн – қозғалтқыш якорның номинал кернеуі.

         Екінші реттік орамадағы токтың мәні қозғалтқыштың номинал тоғымен I_dн келесі формуладан анықталады

                                            I₂=K_i K_T2 I_dн                                            (3)

         мұнда K_i – ток түрінің төртбұрыштан ауытқуын ескеретін коэффициент (тәжірибеден алынған мәнге сәйкес  K_i=1,05…1,1)

         K_T2 – фазалық токтың әсерлік мәнінің түзетілген  тоққа қатынасын көрсететін, коэффициент, оның таза активті жүктеме үшін алынған мәндері 3 кестеде келтірілген.

Активті – индуктивті жүктеме кезінде немесе ЭҚК қарсы жұмыс кезінде бұл мәндерді жуық шамалар ретінде қолдануға болады.

         Трансформатордың қуатын трансформатордың бірінші және екінші реттік орамаларындағы қызуды K_M коэффицентінің көмегімен ескеріп есептейді. (K_T1, K_T2 және K_Mкоэффиценттері мәндерінің негізділігі жөнінде «Өндірістік электроника» пәнінде айтылады). Сонымен, трансформатордың қуаты, қозғалтқыштың якорын қоректендіретін түрлендіргіш үшін, келесі формула бойынша есептелуі мүмкін

                      S_T=K_НK_u KαK_RK_iK_MUdId  .                               (4)

         Трансформаторлар қуаты және қажетті екінші реттік кернеуі бойынша таңдалады және бірінші реттік токтың қыздыруы бойынша тексеріледі

I₁=K_iK_T1Id                                                      (5)

3 К е с т е

Сұлбаның атауы	КН	Ки макс	КТ2	КТ1	КМ
Көпірлік екі жарты периодты	1,11	1,57	1	1	1,11
Нөлдік үш фазалы	0.854	2,09	0,577	0,817	1,345
Көпірлік үш фазалы	0,427	1,05	0,815	0,817	1,045

 

Таңдалған трасформаторлар үшін фазадағы ораманың активті және индуктивті кедергілері келесі формуламен анықталады.

                                      ,                                       (6)

 

                                              .                                         (7)

         Күштік сұлбаның вентильдерін таңдау вентиль арқылы жүретін токтың орташа мәні (салқындату шартын ескеріп) және вентильдерге берілетін кернеудің максимал лездік мәні бойынша жүргізіледі.Түрлендіргіштің вентильдерін таңдаудың әдістері [1,2] берілген.

 

3.2 Теңгеруші және тегістеуші редакторлардың ( дросселдердің) индуктивтіліктерін есептеу.

Индуктивтіліктің қажетті шамасы, теңгеруші токтың айнымалы құрамының амплитудасын қозғалтқыштың  тогының (2÷5)% дейін тежеу қажеттілігін ескеру арқылы табады, яғни

                  (8)

         мұнда  график бойынша анықталатын, түзетілген кернеудің бірінші гармоникасының екі еселенген тиімді мәні; , болғанда,  В ;

– түзетілетін фазалар саны;

 – желінің бұрыштық жиілігі.

Тегістеуші реакторлар екі жұмыс атқарады: якорь тізбегіндегі токтың толқуын шектейді және үзіліссіз токтар аймағындағы жұмысты қамтамасыз етеді.

Қатысты толқу шамасы I^*_e0,02 аспайтындай етіп алынады және төмендегідей есептеледі

            (9)

мұнда – толқушы ЭҚК қатысты шамасы;

 I_ном – номинал ток;

 L_др,L_я,L_Т  – тегістеуші реактордың (катодтық дроссельдің), қозғалтқыш якорының және трансформатордың индуктивтілігі;

 _fm – толқудың бұрыштық жилігі;

 f – желінің жиілігі;

 m – фазалар саны (үш фазалы көпірлік сұлба үшін m =6).

         Арнайы есептеулер негізінде  ашылу бұрышы мен фазалар санына тәуелділігінің графигі алынған.  шамасы қозғалтқыштың минимал жылдамдығына сәйкес келетін максимал ашылу бұрышы үшін алынады. Берілген жобада қарастырылған жетектер, жиі жүргізу және тежеу үшін арналған, сондықтан көпірлік үшін =0,24, ал  нөлдік түзету сұлбасы үшін =0,52 деп аламыз.

(9) өрнектен тізбектің толық индуктивтілігін аламыз

.                    (10)

         Ал осы бойынша – L_др іздестіріп отырған мәнін анықтаймыз. Теңгеруші реакторлар болған кезде, олардың индуктивтілігі (10) формуланың сол бөлігіне қосылады.

         Трансформатордың индуктивтілігі

L_Т = x_T/2πf                                  (11)

ретінде анықталады, ал қозғалтқыштың якорь тізбегіндегі индуктивтілік эмперикалық формула бойынша

.       (12)

Мұнда C_x=0,5…0,6компенсациаланбаған және C_x =0,25 компенсациаланған машина үшін берілген коэффицент.

Реактордың номинал тогы қозғалтқыштың номинал тогынан аз болмау керек.

Толқуды тегістеу шарты бойынша табылған,  индуктивтіліктің мәнін, үзілуші токтар аймағын шегеру шарты бойынша тексеру қажет

 .        (13)

Минимал кедергі моментін М_{с мин} білсек, минимал статикалық токты  анықтау қиын емес. Шекаралық үзіліссіз ток I_{г үзіл} ток реттеу бұрышы  өседі, сондықтан оны бұрыштық  мәніне есептеу керек

 .     (14)

Егер  болса онда,  шартын беріп, (14) формуладан Lяц жаңа мәнін табу керек, ал сонан соң (10) бойынша тегістеуші дросселдің индуктивтілігін L_др табады.

Жиі жүргізілетін және тежелетін режимінде жұмыс істейтін жүйені есептегенде, L_ят индуктивтілігін шекаралық үзіліссіз ток бойынша тексерудің қажеті жоқ.

 

3.3 Жетектің параметірлерін анықтау және электромеханикалық сипаттамалар тұрғызу

Түрлендіргіштің эквиваленттік ішкі кедергісі

                                         R_пр=R_Т+пR_дТ+R_к .      (15)

Көпірлі сұлба үшін R_Т екі есе көп болады (екі фазалық ораманың кедергісі). Коммутациялық кедергінің мәні

                  .                                   (16)

Мұнда m – фазалар саны (көпірлік сұлба үшін m=6), n шамасы тізбектеп жалғанған тиристорлар санын көрсетеді (көпірлік сұлба үшін екі еселенген).

Якорь тізбегінің электромагниттік тұрақтысы

                                   Т_я=(L_др+L_я+L_Т)/R                          (17)

         мұнда R_э якорь тізбегінің эквиваленттік кедергісі

                                       R_э=R_я+R_пр. .                                (18)

Қозғалтқыш тұрақтысы

    .             (19)

Уақыттың электромеханикалық тұрақтысы

   .                                (20)

Онан соң ажыратылған жүйелі жетектің статикалық электромеханикалық сипаттамасын есептеу жүргізіледі. Номинал жылдамдық пен номинал жүктеме кезіндегі түрлендіргіштің ЭҚК

                                 .

Мұнда  – тиристорлардың өткелдерінде және қозғалтқыштың щеткалық түйіспелерінде кернеудің түісуі.

Ток өзгерген кездегі статикалық сипаттама келесі формула бойынша тұрғызылады

 .                (21)

Минимал жылдамдық пен номинал жүктеме кезіндегі түрлендіргіштің ЭҚК

 .              (22)

Ток өзгерген кездегі минимал жылдамдық үшін статикалық сипаттама келесі формула бойынша тұрғызылады

 .  (23)

Жоғарғы және төменгі статикалық сипаттамалар (21), (23) формулалар бойынша тұрғызылады және бір графикте келтіріледі.

 

4 Жылдамдық бойынша үзілу тогы бойынша теріс кері байланысы бар екі контурлы электр жетегінің жүйесі

Осыған дейінгі есептеулерде байқағанымыздай, вентильмен түрлендіретін электр жетегінің механикалық сипаттамасы қатысты түрде аз. Осыған байланысты тұрақты токтың вентильдік жүйедегі электр жетектерінің жылдамдықты реттеу аралығын кеңейту мақсатында кері байланыстар пайдаланылуы мүмкін, атап айтқанда якорь тогы бойынша оң немесе жылдамдықпен кернеу бойынша теріс. Вентильдік түрлендіргіш пен қозғалтқыш якоріндегі токты тежеу мақсатында ток (токтық үзіліс) бойынша ұсталған теріс кері байланыс қолданылуы мүмкін. Бұл жағдайда электр жетегі эксковаторлық сипаттамаға ие болады.

Жылдамдық бойынша және ток үзілу (ұсталған кері байланыс) бойынша теріс кері байланысы бар АЭЖ 3 суретте көрсетілген.