3 Сурет

 

 

Якорь тогының шамасына тәуелді, жетектің екі жұмыс режімі болуы мүмкін:

а) I < I_отс, U_дт< U_{ст VD}.

Токтың жұмыс диапазонында жылдамдық бойынша тек қана бір теріс кері байланыс жұмыс істейді (ток бойынша кері байланыс сигналы күшейткішке келмейді). Онда басқару кернеуі R_зс = R_дс  кезде тең

U_y = (U_зс – U_дс)к_рс .      (24)

Түрлендіргіштің ЭҚК қозғалтқыштың ЭҚК және эквиваленттік кедергіге түсетін кернеумен теңгеріледі 

Е_п = U_у к_п = Е + IR_Э.          (25)

МұндаЕ = kФ_нω – ТТҚ якоріндегі ЭҚК;

К_П – түрлендіргіштің күшейткіш коэффициенті.

Жылдамдық датчигінің кернеуі қозғалтқыш якорының айналу жиілігіне пропорционал болады

U_дс = к_дс ω .         (26)

(24), (25) және (26) теңдеулерін біріктіріп шешкенде, жылдамдық бойынша теріс кері байланысы бар жетектің электромеханикалық сипаттамасының бірінші бөлігі үшін (27) өрнекті алады

(U_зс – к_дс ω)к_рск_п = kФ_н ω + IR_Э ,

 

U_зск_рск_п + к_дс ω к_рск_п = kФ_н ω + IR_Э ,

 

                        .                      (27)

Мұнда К_д = 1/kФ_Н – қозғалтқыштың беріліс коэффициенті;

б) I > I_отс, U_дт> U_{ст VD}.

Токтың бұл диапазонында жылдамдық реттегіштің кірмесінде кері байланыстың екі сигналы әсер етеді:

- жылдамдық бойынша сигнал, ол жылдамдықтық сипаттаманы қатаңдатуға ұмтылады;

- ток бойынша сигнал, ол жылдамдықтық сипаттаманы жұмсартуға ұмтылады.

Қажетті сипаттама алу үшін ток бойынша кері байланыс басым болуы керек. Басқару сигналы төмендегідей болады

U_y = (U_зс – U_дс – U_дт + U_ст)к_рс                           (28)

         мұнда U_ДТ = IR_Э ток датчигінін сигналы;

U_СТ – стабилитроның тесу кернеуі (25), (26) және (28) теңдеулерді біріктіріп шешіп, жылдамдық пен ток бойынша кері байланыстары бар кездегі жетектің электромеханикалық сипаттаманың екінші бөлігі үшін (29) өрнекті аламыз

[U_зс – ωк_дс – I(R_a + R_п) + U_ст]к_рск_п = с_еФ_н ω + I(R_a + R_п),

  .             (29)

 

Жылдамдық бойынша және ток үзілісі бойынша теріс кері байланысы бар екі контурлы жүйенің статикалық сипаттамасы 4 суретте көрсетілген.

 

4 Сурет

Осындай сипаттаманы тұрғызу үшін, түрлендіргіштің, жылдамдық датчиктерінің және ток реттегіштердің параметрлерін есептеу қажет.

 

4.1 Басқарылатын түзеткіш, АБЖ звеносы ретінде

Басқарылатын түзеткіштің сипаттамалық қасиеттерін талдағанда оның құрылыстық сұлбасын екі тізбектеп қосылған звенолар түрінде көрсеткен ыңғайлы (5 сурет) : Импульсті – фазалық басқару жүйесі (ИФБЖ) және жеке тиристорлық түрлендіргіш (күштік блоктың). ИФБЖ кірмелік сигналы басқару U_у  кернеуі болады, ол тиристорларды реттеуші бұрышқа λ түрленеді және күштік блоктың шықпасындағы түзетілген кернеудің U_d орташа мәнін анықтайды.

5 Сурет

ИФБЖ беру коэффициенті реттегіш бұрыштың өсуінің басқарушы кернеудің өсуіне қатынасымен анықталады.

.  (30)

Жеке тиристорлық түрлендіргіштің беру коэффициенті түзетілген кернеудің орташа мәнінің өсуінің тиристорларды басқару бұрышының өсуіне қатынасына тең

.    (31)

Басқарылатын түзеткіштің толық күшейткіш коэффициенті түзетілген кернеудің орташа мәнінің өсуінің басқару кернеуіне қатынасына тең

(32)

және құрылыстық сұлбаға сәйкес

.        (33)

Тиристорлық түрлендіргіштің күшейткіш коэффицентін анықтау әдісі ИФБЖ статикалық сипаттамасының түріне тәуелді болады. Осы уақыт ішінде әртүрлі фаза ығыстыру принціпі бар ИФБЖ көптеген варианттары жасалған. Оларды іске асыру үшін аналогтық немесе сандық элементтер қолданылады.

Импульсті – фазалық басқару жүйесінің сипаттамасы сызықты болған жағдайда, түрлендіргіштің күшейткіш коэффициентін, алдымен жеке звенолардың k_ТП және k_СИФУ беру коэффициенттерін анықтап (33) өрнек бойынша есептеген ыңғайлы. ИФБЖ беру коэффициентін есептегенде (30) өрнекке ашылу бұрышының өсуші мәнін еркі бойынша береді, ол үшін басқаратын кернеудің өсуші мәні белгілі. Жеке тиристорлық түрлендіргіштің беру коэффициентін анықтау үшін Еd =f(α) сипаттама тұрғызады. Бұл сипаттаманың түрі түзету сұлбасы мен жүктеме сипатына тәуелді болады. Әдетте сұлбаның активті – индуктивті жүктемемен істелінген жұмысын талдаған кезде индуктивті Lн жүктеменің мәнін шексіз үлкен етіп алады, ол негізі есептеулерді әлдеқайда ықшамдайды. Сипаттаманың жұмыстақ бөлігін жоғарда қарастырғандағыдай таңдайды. Іздестірілетін беру коэффициентін өрнек бойынша есептейді.

Кейбір түрлендіргіште арккосинусойдалы деп аталатын сипаттамалары бар импульсті – фазалық басқару жүйесі пайданылады, ол жұмыстық диопазонмен шектелетін Ed = f(Uy) сызықты тәуелділігін алуға мүмкіндік жасайды. Бұл жағдайда тиристорлық түрлендіргішті анықтаған кезде (30) формулаға ашылу бұрышының өз еркімен алған мәнін қояды, ол үшін басқару кернеуінің өсу шамасы белгілі.

Тиристорлық турлендіргіш электр жетегінің құрылыстық сұлбасының элементі ретінде динамикалық режимде беруші функциялы инерттік звеноның қасиетіне ие болады

.      (34)

Уақыт тұрақтылығының шамасы көптеген факторларға тәуелді, оларды ескеру өте күрделі болады. Сондықтан практикалық есептеулердешамасын 0,005 тен 0,015 сек. дейінгі аралықта алады.

 

4.2 Басқарылатын түзеткіштің статикалық сипаттамаларын есептеуге мысал.

         Берілгені:

- түрлендіргіш көпір сұлбасы бойынша жиналған, k_сх=2.34;

- U_с = 220 B – трансформатордың вентильдік орамасының фазалық кернеуі;

- U_Уmax = 10 В – басқарушы кернеудің қабылданған максимал мәні.

ИФБЖ арккосинусойдалы сипаттамасында инвертордың реттеуші бұрышы

.       (35)

ТТ көпірлік сұлбасы кезіндегі түзеткіштің ЭҚК

.             (37)

ИФБЖ әртүрлі варианттары кезіндегі инвертордың күшейткіш коэффиценттерін анықтау үшін (35), (36), (37) формулаға сәйкес "Mathcad".  қолданып орындалған программаны пайдаланып есептеуге болады. «1» индекспен сызықтық ИФБЖ варианты берілген.

Берілгендері:

U_c=220 B – трансформатордың екінші реттік фазалық кернеуі;

K_c=2.34 – көпірлік сұлба коэффициенті;

U_y.max=10 B – максимал басқарушы кернеу.

         Шешуі:

E_d0=k_cUc максимал түзетілген кернеу;

арккосинусоидалық сипаттама ИФБЖ;

тікбұрышты сипаттама ИФБЖ.

Арккосинусойдалы ИФБЖ бар ТТ сипаттамасы

.

Төртбұрышты ИФБЖ бар ТТ сипаттамасы

      .

Арккосинусойдалы ИФБЖ бар инвентордың

.

Төртбұрышты ИФБЖ бар инвентордың

.

 

 

5 Сурет – Басқарылатын түзеткіштің статикалық сипаттамаларын  есептеу

 

5 суретте ИФБЖ (а), түрлендіргіштің (б) реттемелік сипаттамаларын және түзеткіштің беру коэффициентін (с) есептеу нәтижесі  көрсетілген.

Суретте тұтас сызықпен ИФБЖ арккосинусты кезіндегі, кесінді – ИФБЖ сызықты кезіндегі түзеткіштің сипаттамалары берілген. Бірінші жағдайда – тұрақты шама, екіншіде – реттеу диапазонында өзгереді. Есептеулерді онан ары жалғастыру үшін түзеткштің ЭҚК реттейтін аймақты нақты механизм үшін беруге болады және осыған сәйкесмәнін анықтайды.

 

4.3  Кері байланыстардың параметрлерін анықтау.

         Номинал жүктеме кезінде ажыратылған жүйеде жылдамдықтың құлауы

.           (38)

Тұрақталған жүйеде жылдамдықтың берілген құлауы

(39)

мұнда – қатысты бірліктегі статикалық қателік.

(27) бойынша тұйықталған жүйеде жылдамдықтың азаюы

(40)

мұнда К_д = 1/kФ_Н – қозғалтқыштың беру коэффициенті.

Онда жылдамдық бойынша қажетті теріс кері байланыс коэффициенті

.              (41)

Күшейту коэффициенті мәнікездегі түрлендіргіштің реттемелік сипаттамасынан алынады. Кері байланыстың қажетті коэффициенті бойынша тахогенератор таңдалады.

және жылдамдықты реттейтін күшейту коэффициенті есептеледі

.       (42)