Асинхронды іске қосудың қазіргі тәсілдеріне шолу

Қазіргі таңда көптеген өнеркәсіп салаларында басқарылмайтын асинхронды электр жетектерінің іске қосылуын басқару құрылғысын қолдану (ІҚБҚ) үрдісі байқалады. Қолдану аймағы мен ІҚБҚ шешу міндеттері өте әртүрлі. Сонымен, ІҚБҚ үлкен екпіндік көлемдегі қондырғыларда қолданылады (желдеткіштер, центрифугалар). Бұл қондырғыларды басқарылмайтын іске қосу кезінде электр қозғалтқыш іске қосылу тоғының ұзақ әсерінде болады, себебі, үлкен екпіндік көлем ұзақ арын алуды қажет етеді, сонымен бірге, білікке едәуір динамикалық әсер беріледі, бұл жетекті электр қозғалтқыштың, сонымен қатар, механизмнің өзінің және трансмиссия элементтерінің тез істен шығуына әкеледі. ІҚБҚ қолдану екпіндік қондырғының бірқалыпты арын алуына мүмкіндік береді, сөйтіп жетекті электр қозғалтқыш және трансмиссия элементтерін қорғайды.

Іске қосу кезіндегі кедергі күші ұлғайтылған моменттік қондырғыларда (компрессорлар, ұнтағыштар, былғауыштар) ІҚБҚ қолдану жоғары, бірқалыпты үдейтін, айналу моментін алуға мүмкіндік береді, сөйтіп қондырғының соққысыз іске қосылуын және қалыпты жұмыс режиміне шығуын жүзеге асырады. ІҚБҚ материалдарды өңдеуге қызмет ететін (ленталық, тегістегіш, иіру, сым тарту машиналары) технологиялық жабдығында қолдану, жіп (сым) үзілуін шұғыл төмендетуге мүмкіндік береді, сөйтіп дайын өнім сапасын жақсартады және материалдар мен шикізат шығынын азаюы есебінен оның өнімін ұлғайтады. Сонымен қатар, басқарылатын іске қосу шикізатты машинаға құю кезіндегі шығынды едәуір азайтуға мүмкіндік береді.

Қуаты шектелген тораптан іске қосу кезінде ІҚБҚ іске қосылу тоғын шектеп қозғалтқышты жіберуге мүмкіндік береді, бірнеше механизмдерді бір уақытта іске қосу кезінде де электрмен жабдықтау торабын жүктемей- ақ. Жұмыс процесінде жүктемесі кең ауқымда (бос жүрістен номиналға шейін) өзгеретін машиналар мен механизмдер үшін, сонымен қатар, басты екі жұмыс режимі бар- бос жүріс және жұмыс режимі (ағаш өңдеу станоктары, металл өңдеу станоктары, тоқыма станоктары), ІҚБҚ энергия үнемдеу міндетінде қолдану жетекті электр қозғалтқыштармен электр энергиясын тұтынуды төмендетуге, электрмен жабдықтау торабы жүгін жеңілдетуге, кәсіпорындағы көмекші құрылғылардың қуатын төмендетуге мүмкіндік береді.

Жұлқи іске қосу құрғақ үйкелістің үлкен коэффициентті қондырғылары үшін бастапқы энергетикалық жұлқу тудыру үшін қолданылады. Бұл жағдайда тек қозғалыстың іске қосылу моментін тудыру үшін біраз уақытқа (2 с шейін) қозғалтқышқа номинал кернеу қолданылады, сонан соң арын кернеу сызықтық өсуінің бір режимімен жалғасады.

Қосымша кернеуді шектеумен іске қосу белгілі айнымалы электр магнитті шектеу негізгі магнит ағыны үдеу жылдамдығын азайту есебімен, оның белгіленген мәнін азайту жолымен мүмкін. Іс жүзінде бұл іске қосу кезінде электр қозғалтқышқа қосымша кернеуді азайтумен жеткізіліп, бірнеше тәсілдермен іске асырылады: электр қозғалтқыш орамасын жұлдызшадан үшбұрышқа ауыстырып қосумен; іске қосу автотрансформаторы ұштарын ауыстырып қосумен; статор тізбегіне қосымша кедергі қосумен.ІҚБҚ қолдану кезінде, бұл тәсілді іске асыру бірнеше сатымен АЭҚ іске қосу процесі кезінде коммутациялық элементтердің басқару бұрышын өзгерту жолымен мүмкін болады. Бұл кезде электр қозғалтқыш тербеліс амплитудасын шектеуге қажетті басқару бұрышымен жүріске түседі, сонан соң, екпін алу шегіне қарай басқару бұрышы нөлге шейін азаяды және электр қозғалтқыш іске қосылуы номинал кернеумен жалғасады.

Сурет 4 көрсетілгендей, қосымша кернеуді шектеумен АЭҚ іске қосуды басқару тәсілі динамикалық механикалық сипатының бастапқы бөлігінде электр магнитті моменттің тербеліс амплитудасы деңгейін төмендетуге мүмкіндік береді, алайда бір сатыдан келесісіне өткенде оң белгілі электр магнитті моменттің кезекті тербелістерімен ырғуы туындайды. Бұл процесте іске қосу тоғы ырғуы және тербелісі қоса жүреді. ДКВ45 электр қозғалтқыш қосымша кернеуін шектеумен басқарылатын іске қосудың компьютерлік үлгі нәтижелері басқару параметрлерін өзгерту кезінде (бірінші сатының басқару бұрышы мәні , бірінші сатыдағы жұмыс ұзақтығы , сатылар алмасып қосылуын анықтайтын момент) көрсетті, басқару сатыларын алмастырып қосу кезінде басқарудың сәйкесті параметрлерін таңдаумен электр магнитті момент пен іске қосу тоғы ырғуын жоюға, сондай ақ ауыспалы процесс сапасын, кернеу үдеуі жылдамдығын шектеумен басқарылатын іске қосу кезіндегі сапасына жуық болатындай алуға болады.

Алайда бұл тәсілді іс жүзінде жүзеге асыру қосымша кернеуді шектеумен АЭҚ іске қосылуын басқару тәсілінен гөрі едәуір қиынырақ, өйткені сатылар алмасып қосылу моменті жүйеде бақылау құрылғысын қолдануды қажет ететін ротор айналу жиілігімен анықталады.

Сурет 4. Қосымша кернеуді шектеумен АЭҚ іске қосылуын басқару

Сурет 4.1. Қосымша кернеуді шектеумен АЭҚ басқарылатын іске қосылуы кезіндегі ауыспалы процестер (екі сатылы іске қосу): а) - тікелей іске қосу; б) - = 0,003 c, = 0,1с іске қосу; в) - = 0,004 c, = 0,1с іске қосу; г) - = 0,005 c, = 0,1с іске қосу; д) - = 0,005 c, = 0,2с іске қосу; е) - = 0,0045 c, = 0,3с іске қосу;

Ток ығыстыру есебінен қосымша кернеуді шектеумен АЭҚ іске қосуды үлгілеу нәтижелері жоғарыда алынған қорытындыларды растайды. Ротор айналу жиілігі синхрондылығының жартысында-ақ сөну коэффициенті нөлдік жылдамдықтағы оның бастапқы мәнімен салыстырғанда 30 есеге ұлғаяды, бұл коммутациялық процестермен туындайтын электр магнитті ауыспалы процестердің қарқынды сөнуіне әкеледі. Ротор айналу жиілігі өсуімен сөну коэффициенті кішіреюі ауыспалы процестің ағып өту сипатына әсер етпейді, тек токтардың еркін құрауыштары бұл сөну коэффициетімен іс жүзінде түгелдей дерлік бірінші екі жарты период аралығында сөнеді, нөлдіктен айырмасы аз айналу жиілігі кезінде.

Одан әрі, жоғары критикалық ығысу айналу жиілігі өсуімен (үшінші кзең), АЭҚ екпіні біраз бұрыштық жылдамдықпен өтеді. Сонымен қатар ығысу азаюымен статор орамасындағы токта азаяды. Алайда орамалар индуктивтілігі әсер ететіндіктен ток өзгерісі айналу жиілігі өзгерісінен соншалықты көп артта қалып қояды, қаншалықты ротордың инерция моменті мен сонымен байланысты жетек құрылғылары кіші болса, және орамалар индуктивтілігі көп болса. Сондықтан ауыспалы процесс соңында айналу жиілігі мен электр қозғалтқыш моменті өздерінше сөну тербелісін көрсетеді.

Осылайша, жоғарыда жазылған себептермен, АЭҚ электр механикалық динамикалық және механикалық іске қосылу сипаттары түрі айтарлықтай қалыпта статикалық сипаттан айырмасы болады. Электр магнитті момент қисығында технологиялық жабдықтың механикалық элементтерінің қызмет мерзімін анықтау үшін тербеліс, амплитуда және мөлшер пайда болады. Статор орамасы оқшаулағышына әсер ететін ауыспалы ток мәні, іске қосу тоғы еселігімен тоқтап қалмайды қайта бұл көрсеткіштен асып түседі.

Орытынды

Қорыта келгенде, қазірдің өзінде электр қозғалтқыштардыңжиілігін реттеу маңызды экономикалық әсер береді. Электр қозғалтқыштардың айналысын реттеудегі бұл тәсілді дамытуда экономикалық маңызды жаңа түр аспектілері анықталуы мүмкін.

ІҚБҚ қолданып асинхронды электр жетегін басқарылатын іске қосу кезінде өтпелі процестерді зерттеу, АЭҚ электр магнитті өтпелі процестерді жеткілікті дәлдікпен түсіндіретін, тиристорлық коммутациялық элементтерді қайта қосудан туындайтын математикалық үлгіні қолданғанда ғана мүмкін болады. Тиристорлық кернеу түрлендіргіштің математикалық үлгісі, таратушы функция түрінде көрсетілген, бұл мүмкіндіктен босатылған, сондықтан ІҚБҚ көмегімен басқарылатын электр қозғалтқыш өтпелі процестерін үлгілеу кезінде қолданылмайды.

Асинхронды электр қозғалтқыштың үш фазалық активті-индуктивті жүктемеден басты өзгешелігі статор мен ротор орамалары фазасы арасында магниттік байланыс болуынан болып табылады. Сондықтан тораптан ажыратылған электр қозғалтқыш орамасы фазасында, АЭҚ басқа да параметрлері секілді, ығысу мәніне тәуелді айналу ЭҚК туындайды. Электр қозғаушы күш фазалық кернеу түрін активті-индуктивті жүктемемен салыстырғанда айтарлықтай өзгертеді. Содықтан, атап ескертілгендей, АЭҚ тізбегіндегі токтар мен кернеу есебін алудың бір мүмкін әдісі, ІҚБҚ көмегімен басқарылатын, ЭЕМ қолданып математикалық үлгілеу әдісі болып табылады.