4.8. Асинхронды қозғалтқышты жиіліктік басқару және жиілік түрлендіргіштерінің түрлері

Қазіргі уақытта жиіліктік реттеу кеңінен қолданылуда.

Синхронды бұрыштық жылдамдық теңдігінен ток көзі кернеуінің жиілігін өзгерту статордың магнит өрісінің айналу жиілігінің өзгеруіне әсер ететінін көруге болады.

Бұл теңдіктен статордың магнит өрісінің бұрыштық жылдамдығы ток көзі жиілігінің мәніне тура пропорционал екенін көреміз.

Жиіліктік реттеу әдісінің ерекшелігі – ток көзінің жиілігін өзгертумен қатар кернеудің де шамасын өзгертіп отыру қажет, яғни болғандықтан, ток жиілігі өзгерген кезде кернеудің шамасы өзгеріссіз қалатын болса, қозғалтқыштың магнит ағыны өзгеріске ұшырайды. Сондай-ақ қозғалтқыш білігіне түсетін жүктеме тұрақты болатын болса, магнит ағыны ротор тогын анықтаушы болып табылады, яғни .

Сондықтан ток жиілігі мен кернеу арасындағы қатынасты анықтау үшін қозғалтқыштың асқын жүктемеге қабілеттілігін ескеру қажет, ол төмендегі өрнек бойынша анықталады:

Қысқаша тұйықталған роторлы асинхронды қозғалтқыштар электржетегінде кеңінен қолданылады және соңғы уақытқа дейін негізінен жылдамдығы реттелмейтін электржетегінде қолданылып келді, себебі статор орамдарына берілетін кернеу жиілігін өзгерту күрделі мәселе болып келді.

Қозғалтқыштың магнит ағынын тұрақты ұстап тұру үшін f₁ жиілігін өзгертумен қатар кернеудің амплитудасын да өзгерту қажет, мысалы теңдігін ескерсек, онда .

Егер U₁=U_1н болған жағдайда ток жиілігін жоғарлататын болсақ, онда жоғарыдағы теңдікке сәйкес магнит ағыны төмендейді.

Егер R₁, ескермесек, яғни E₁U₁, деп есептесек, онда момент қатынасына пропорционал, ал төңкерме сырғанау (критическое скольжение) s_к жиілікке кері пропорционал болады.

Реттеуді іске асыру үшін қоғалтқышқа берілетін кернеудің жиілігі мен амплитудасын басқаруға арналған құрылғы – жиілік түрлендіргіші (ЖТ) қажет.

Электр жетектің жиілікті реттеу облысында қолданыс тапқан әртүрлі жиілікті түрлендіргіш типтері екі топқа бөлінуі мүмкін, ал олар өзара қолданылатын техниканың құрылғылармен айырықшаланады

Жоғарыдағы (4.24), статордың активті кедергісін есептемей және x_sk кернеу жиілігіне тура пропорционал деп есептесек, онда

, (4.27)

мұндағы А –пропорционалдық коэффициенті.

Ендеше соңғы өрнекті, (4.26) қойсақ

. (4.28)

Бұл (4.28) теңдікке сәйкес, қозғалтқыштың білігіне түсетін жүктеме тұрақты болғанда статодың кернеуі мен оның жиілігі арасында мына арақатынас сақталуы тиіс

(4.29)

Кернеудің жиілігі әр түрлі мәніне сәйкес келетін қозғалтқыштың n = f(M) механикалық сипаттамалары 4.10, а) суретте көрсетілген.

4.10. Сурет. Асинхронды қозғалтқышты жиіліктік басқарудың құрылымдық схемасы мен механикалық:

а – механикалық сипаттамалар, б –құрылымдық схема

Вентильді түрлендіргіштердің масса габариттік өлшемдері төмен және ПӘК мен әрекет ету уақыты жоғары. Вентильді түрлендірігіштердің ішінде ең көп қоладнылатыны тұрақты ток звеносы бар түрлендіргіштер, оның құрылымдық схемасы 4.10, б) суретте көрсетілген. Басқарылатын түзеткіш айнымалы ток көзі энергиясын мәні өзгермелі тұрақты ток кернеуіне түзетеді, ал инвертор бұл энергияны жиілігі реттелетін айнымалы ток энергиясына итүрлендіреді. Басқарылмалы вентильдер ретінде транзисторларды қолданған дұрыс. Олар жиілікті ток көзі жилігінің мәніне тәуелсіз кең аралықта реттеуге мүмкіндік береді.

арқылы жиілігіне сәйкес келетін статордың магнит өрісінің айналу жиілігін белгілейміз.

Онда өрістің салыстырмалы жиілігі

(4.30)

бұл жерде ω₁ ток көзінің номиналь жиілігімен (4.21) өрнек арқылы байланысқа.

Балама сырғанау енгіземіз

(4.31)

жиілігіне сәйкес келетін ротордың нақты айналу жиілігі

(4.32)

(4.32) өрнекке мәнін (4.30) өрнектен (4.31) өрнекті ескере отырып анықтаймыз

(4.33)

Сырғанаудың аз мәндері үшін айналдыру моменті:

(4.34)

Асинхронды қозғалтқыштарды жиіліктік басқару кеңінен қолданылып келе жатқан әдістердің бірі. Бұл кезде механикалық сипаттамалар кез келген мәні үшін түзу сызықты болып табылады. Айналу жиілігін жүктеме жалғанып тұрғанда да бос жүріс кезінде де реттеуге болады.

Жиіліктік реттеу әдісінің ерекшеліктері төмендегідей:

• реттеу екі зоналы – негізгіден төмен қарай болғанда және негізгіден жоғары қарай (U₁=U_1н, f₁>f_1н) болғанда;

• кері байланыссыз жүйеде реттеу диапазоны (8-10):1, жылдамдықтың тұрақтылығы жоғары;

• реттеу бірқалыпты;

• негізгіден төмен қарай реттеу кезінде жүктеме моменті М=М_н, негізгіден жоғары қарай реттеу кезінде Р = Р_н болады (Ф < Ф_н);

• реттеу әдісі экономикалық жағынан тиімді себебі энергия құр шығынға ұшырайтын элементтер жоқ;

Жиілік түрлендіргіштерінің түрлері. Қазіргі уақытта электржетек жүйелерінде негізінен алғанда екі түрлі жиілік түрлендіргіштері:

1) тікелей байланысқан жиілік түрлендіргіш (ТЖТ);

2) тұрақты ток звеносы бар жиілік түрлендіргіш.

Бірінші түрлендірігіштерде жиілік ток көзі жиілігіне қарағанда төмен аралықта реттеледі және бірінші ретті кернеудің синусойдасының қималарынан екінші ретті кернеуді қалыптастыру арқылы түрленеді. Екінші топқа жататын түрлендіргіштерде айнымалы ток түзеткіш арқылы түзетіліп ары қарай инвертордың көмегімен кенрнеуінің амплитудасы және жиілігі өзгермелі айнымалы токқа түрленеді.

Тікелей байланысқан жиілік түрлендіргіш. Тікелей байланысқан жиілік түрлендіргішінің схемасы 4.11 суретте көрсетілген. Бұл схемаға сәйкес f₁ жиілігі өзгермейтін үшфазалы айнымалы ток жиілігі f_2, өзгермелі бірфазалы айнымалы токқа түрленеді, яғни токтың жиілігі ғана емес сонымен қатар оның фазаларының саны да өзгереді. Үшфазалы айнымалы токты жиілігі реттелмелі бірфазалы айнымалы ток алуға немесе керісінше түрлендіруге болады. Көп жағдайларда жиілік түрлендіргіштері үшфазалы ток көзінен қоректенеді, бұл кезде екінші ретті кернеудің қисығы жақсарады.