kk ru ru ru kk ru en kk kk en xal tt kk kk kk kk kk kk kk kk es pl es pl es kk en en kk kk kk en en kk en kk en en en kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk en pt kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk en kk en kk en es kk kk kk en it en kk kk kk kk en en kk kk en uk en kk kk kk en pt kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk kk en en kk en kk kk kk kk kk kk en en kk en kk kk kk kk kk kk kk ru it en kk kk kk kk kk it en kk en es en kk kk kk en es en kk kk en es en kk kk en ca en kk en en kk en sv en kk en es en kk es en tt es en kk en en kk en kk en en es en kk kk kk en es en kk en ru en es en kk kk kk en es en kk en es en en kk en kk it kk kk kk en kk en kk kk en es en kk kk en it en kk kk kk kk en it en kk en it en en kk en kk en it kk it en kk kk en kk en kk kk en kk kk en zh en kk uk en kk en it en kk en ru en kk en bg en kk kk en en en kk en ru en bg en kk es kk kk kk kk kk en uk uk uk en kk en kk en en kk kk kk en ru en kk kk ru ru
Сурет. Бір фазалы түзеткіштердің сұлбалары
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
2.35в - суретте орта нүктесі және нолдік диоды бар бір фазалы басқарылатын түзеткіш көрсетілген. 2.35г - суретте көпірлі бір фазалы басқарылатын түзеткіш көрсетілген. 2.35д - суретте бір фазалы симметриялы емес көпірлі басқарылатын түзеткіш келтірілген.
Басқарылатын түзеткіштердің шамаларын есептеу үшін келтірілген формулалар 2.1 - кестеде көрсетілген, кестедегі әрбір бағана 2.35 - суреттегі сұлбаның нұсқаларына сәйкес.
Реттеу бұрыш максим. мүмкін ауқымы
0 £ a £ p
Диодтағы кері кернеудің максимал мәні
Uор- түзетілген кернеудің орташа мәні;
U2 – трансформатордың екінші реттік орамасы кернеуінің әрекет ету мәні;
UVD кері m – диодтағы кері кернеудің максимал мәні;
Iор – жүктеме тогының орташа мәні;
IVS ор – тиристор тогының орташа мәні;
IVD ор – диод тогының орташа мәні;
RLM – қоздыру орамасының кедергісі.
Uж = Um sin u, (2.37)
мұнда Um - желі кернеуінің амплитудалық мәні ( ; Uж – желі кернеуінің әсер етуші мәні).
Екінші диаграммада тікбұрышты пішінді басқарушы импульсі uб келтірілген. Импульстің амплитудасы мен ұзақтығы тиристордың сенімді ашылу шартынан таңдалады. Импульстер ИФБЖ - мен тиристордың анодында оң кернеу болған кезде пішінделеді және желінің кернеуіне қатысты реттеу бұрышына a (кештету бұрышына) ысырылған. Реттеу бұрышының мәні ИФБЖ - ның кіріс сигналына uкір тәуелді. Үшінші, төртінші және бесінші диаграммаларда жүктемедегі кернеудің бірсәттік мәндері – ud(u), жүктеме тогы – i(u) және тиристордың анодындағы катодқа қатысты кернеудің uVS(u) тәуелділіктері келтірілген.
Сұлбаның жұмысын бөлек уақыт аралықтарында қарастырайық.
0£u<a уақыт аралығы. Бұл аралықта тиристор жабық, тиристор тогы i(u) мен жүктемедегі кернеу ud(u) нолге тең, ал тиристор анодындағы кернеу желі кернеуіне тең uVS(u)=uс(u).
u=a кезінде тиристордың басқарушы электродына басқарушы импульс uб беріледі және тиристор ашылады. Бұл кезде тиристор анодының тогы і бірден өседі және ажырату тогынан үлкен болып шығады, сондықтан басқарушы импульс біткеннен кейін де тиристор ашық күйде қалады.
a£u<p уақыт аралығы. Бұл уақыт аралығында тиристор ашық, тиристор анодындағы кернеу uVS(u) нолге тең, жүктемедегі кернеу желі кернеуіне тең, яғни ud(u)»uж(u), ал жүктеме тогы i(u)=ud/Rн.
u»p кезінде тиристор анодының тогы ажырату тогынан аз болады, тиристор жабылады.
p£u£2p+a. уақыт аралығы. Бұл уақыт аралығында тиристор жабық, ал сұлбаның күйі 0£u<a уақыт аралығындағы күймен бірдей болады.
2p£u£4p, 4p£u£6p, ..., 2ip£u£2(i+1)p, мұнда i=0,1,2,..., уақыт аралықтарында сұлбаның жұмысы 0£u£2p уақыт аралығындағы жұмысына ұқсас. 2.36б - суретте реттеу бұрышы a 2.36а суретпен салыстырғанда үлкен мәнге ие болған жағдай үшін диаграммалар келтірілген.
2.36 - суретте келтірілген диаграммаларда көрсетілгендей, жүктемедегі кернеуде жиілігі желі кернеуінің жиілігіне тең оң импульстердің сипаты бар.
Жүктемедегі кернеудің бірсәттік мәні ud(a) тиристор ашық уақыт аралықтарында желі кернеуіне uж(a) тең және тиристор жабық уақыт аралықтарында нолге тең. Түзетілген кернеудің орташа (периодта) мәнін (түзетілген кернеудің тұрақты құраушысы) геометриялық түрде келесі жолмен анықтауға болады. Ені 2π болатын тікбұрыш тұрғызамыз, оның ауданы жүктемедегі бір сәттік кернеу ud қисығының ауданымен шектелген. Алынған тікбұрыштың биіктігі жүктемедегі кернеудің орташа мәніне тең болады. Осыған орай, кернеудің орташа мәні жүктемедегі бірсәттік кернеу қисығымен шектелген ауданға пропорционал, яғни ол реттеу бұрышына a тәуелді.
2.36 – сурет. 2.35 - суреттегі сұлбаның диаграммалары
Талдау бойынша жүктемедегі кернеудің орташа мәні мына түрде анықталады
мұнда - реттеу бұрышы a=0 кезіндегі түзетілген кернеудің орташа мәні.
Алынған формула жүктеме кернеуі орташа мәнінің Uор(a) реттеу бұрышына a тәуелділігін сипаттайды және оны реттеу сипаттамасы деп атайды. Формуладан көрініп тұрғандай, a бұрышы 0£a£p шектерінде өзгерген кезде жүктемедегі кернеудің орташа мәні Uор(a), шектерінде өзгереді және реттеу бұрышы көбейген сайын ол азая түседі. Соңғы жазылғандар 2.36а және 2.36б - суреттерінде Uор мәндерімен суреттеледі.
Активті жүктеме кезінде u(u)=R·i(u) пішінімен орындалады. Сондықтан токтың және кернеудің орташа мәндері келесі арақатынаспен байланысты
Осыған орай, кернеу мен жүктеме тогының орташа мәнін реттеу әдісі реттеу бұрышын a өзгерту жолымен ИФБЖ – ның көмегімен тиристордың ашу кезеңін өзгерту арқылы жүзеге асырылады.
Қазіргі уақытта өнеркәсіпте тәуелсіз қоздырылатын тұрақты ток электр қозғалтқыштары кең колданылады. Мұндай қозғалтқыштардың якорге қосылған кернеуді және қоздыру тогын (ағынын) өзгерту жолымен айналу жылдамдығын өзгертуге болады. Айналу жылдамдығын реттеу үшін бір аймақтық (бірінші тәсіл бойынша) және екі аймақтық (бірінші және екінші тәсіл бойынша) басқаруы бар тиристорлық түрлендіргіштер қолданылады. Тұрақты ток қозғалтқыштарындағы қоздыру орамасының ерекшелігі оның үлкен (якорьге қатысты) индуктивтілігі, аз тұтыну қуаты және қоздыру тогының рұқсат етілген ауқымы болады. Тұтыну қуаты электр қозғалтқышының нақты қуатының бір пайызын құрайды, ал қоздыру тогын реттеу ауқымы 10 - нан аспайды. Осыған байланысты қоздыру тогын реттеу үшін бәрінен де жиі реверсті емес бір фазалы басқарылатын түзеткіштер қолданылады. Қоздыру орамасының үлкен уақыт тұрақтысы және қоздыру тогының аз реттеу ауқымы басқарылатын түзеткіштердің үздіксіз токтар ауданында жұмыс істеуіне әкеліп соғады.
Сипатталған сұлба тұрақты ток қозғалтқыштарының қоздыру тогын реттеу үшін және соған орай оның айналу жылдамдығын нақты жылдамдығынан жоғары қарай реттеу үшін арналған.
2.37 - суретте нолдік диоды бар бір фазалы бір жарты периодты реферсті емес басқарылатын түзеткіштің ықшамдылған принциптік электрлік сұлбасы келтірілген. Сұлба күштік трасформаторды Т, тиристорды VS, импульсті – фазалы басқару жүйесін ИФБЖ, нолдік диодты VD және қоздыру орамасын LM құрайды. Трансформатордың Т қоздыру орамасындағы LM кернеудің максимал мәнін анықтайтын екінші реттік орамасындағы айнымалы кернеудің талап етілген әсер ету мәнін алу үшін, сонымен бірге желі мен сұлбаның қалған бөлігі арасындағы гальваникалық байланыс үшін қызмет етеді.
Тиристор VS қоздыру орамасындағы LM түзетілген кернеудің орташа мәнін түзету және реттеу үшін қызмет етеді. ИФБЖ тиристордың VS жұмысын басқарады. Нолдік диод VD қоздыру орамасындағы кернеудің кері мәндерін болдырмау үшін және осыған орай, түзетілген кернеу мен токтың орташа мәнін көбейту үшін арналған.
Трансформатордың бірінші реттік орамасына синусоидты заң бойынша өзгеретін желінің айнымалы кернеуі беріледі. Трансформатордың екінші реттік орамасынан U2 кернеуі алынады
мұнда kтр=v2/v1 = u2 /u1 – трансформатордың беріліс коэффициенті;
v1 және v2 – бірінші және екінші реттік кернеу орамасындағы орам саны;
u2 кернеуі u1 кернеуі секілді синусты заң бойынша өзгереді
u2= Um sin u, (2.41)
мұнда u2 - екінші реттік орамасындағы кернеудің бір сәттік мәні;
Um= - екінші реттік орамасындағы кернеудің амплитудалық (максимал) мәні;
(U2 – сол орамадағы кернеудің әсер ету мәні);
u=wt [рад] (w=2pf; f - қорек желісінің жиілігі, t – уақыт).
Тиристор VS кілт режимінде жұмыс істейді. Ол ИФБЖ пішіндеген басқарушы импульсін uб беру кезеңінде анодтағы оң кернеу кезінде (катодқа қатысты оң) ашылады. Басқарушы импульс тікбұрышты пішінде болады және ИФБЖ – ның кіріс сигналы Uкір анықтайтын кернеудің u2 оң жарты толқыны бастамасынан реттеу бұрышына a жылжыған. Басқарушы импульстің амплитудасы және ұзақтығы тиристорды сенімді ашу шарттарынан таңдалады.
Ары қарай, сұлбаның жұмысын қарапайым сипаттау үшін, тиристор мен диодтың анодындағы оң кернеу төмендеуін, тиристордың ажырату тогын және жабық тиристор анодының тогын нолге тең деп есептейміз, өйткені көрсетілген шамалар өте аз мәндерді құрайды.
Тұрақтанған режимдегі сұлбаның жұмысы бөлек уақыт аралықтарында 2.38 - суретте келтірілген уақыт диаграммаларымен түсіндіріледі. Бұл суретте келесі кернеулердің бірсәттік мәндерінің бұрышқа u тәуелділігі келтірілген: u2(u) - трансформатордың екінші реттік орамасындағы; uб(u) - тиристордың басқарушы электродындағы; uLM(u) - қоздыру орамасындағы; uVS(u) -тиристордың анодындағы (катодқа қатысты) және uVD(u) - диодтың анодындағы (катодқа қатысты) кернеулер. Сол жерде келесі токтардың бірсәттік мәндерінің тәуелділігі келтірілген: iVS(u) - тиристор тогы; iVD(u) -диодтың тогы және iLM(u) - қоздыру орамасының тогы.
Берілген сұлбада жүктеме (қоздыру орамасы) активті – индуктивті сипат алады (RL – жүктемесі). Индуктивтілік L энергия аккумуляторы болады. Индуктивтілікке оң импульс берген кезде онда энергия қоры пайда болады, ал ол арқылы ағатын ток өсе бастайды. Импульс біткен кезде индуктивтілікте жиналған энергия беріле бастайды, ал ток өзінің бағытын өзгертпеген күйде азая бастайды. Соңында, бұл токтың соғуын төмендетеді.
Сұлбаның жұмысы бөлек уақыт аралықтарында сипатталады.
0£u<a уақыт аралығы. Бастапқы күйде (u=0) тиристор жабық. 0£u<a уақыт аралығында тиристор жабық күйде қалады, тиристор анодының тогы iVS(u) нолге тең, ал қоздыру орамасы трасформатордың екінші реттік орамасынан ажыратылып қалады. Бірақ, қоздыру орамасы арқылы ағатын ток нолге тең емес. Алдындағы уақыт аралығында (u<0) қоздыру орамасында LM жиналған индуктивтіліктегі энергия есебінен қоздыру орамасының тогы iLM(u) сұлбада көрсетілген бағытта диод VD арқылы ағады. Токқа байланысты диод ашық күйде тұрады. Осы кезде қоздыру орамасындағы LM кернеуі uLM(u) диодтағы VD нолге тең кернеудің оң төмендеуіне uVD(u) тең, ал қоздыру орамасының тогы iLM(u) уақыт бойынша экспонентті тәуелділікпен төмендейді. Жабық VS тиристордағы кернеу трансформатордың екінші реттік кернеуіне тең болады: uVS(u)=u2(u) - uLM(u)= u2(u).
a£u<p уақыт аралығы. u=a кезінде тиристордың басқарушы электродына ИФБЖ - дан басқарушы импульс беріледі, тиристор ашылады, ал қоздыру орамасындағы кернеу ud нолден u2(a) мәніне дейін тез өседі. Басқарушы импульсті алып тастаған соң тиристор ашық күйде тұрады, өйткені анод тогы ажырату тогынан үлкен болып қалады. Кернеудің u2 әсерімен диод VD жабылады және ол сұлбаның жұмысына әсер етпейді.
a£u£p уақыт аралығында тиристор ашық күйде болады, трансформатордың екінші реттік орамасындағы кернеу u2(u) қоздыру орамасындағы кернеуге uLM(u) тең, диодқа VD кері кернеу қосылған және ол жабық (диод тогы iVD(u) нолге тең), қоздыру орамасының LM тогы iLM(u) уақыт бойына өседі және трансформатордың екінші реттік орамасы – VS тиристоры – трансформатордың екінші реттік орамасы бойымен ағады. Бұл уақыт аралығында қоздыру орамасындағы индуктивтілікте энергия жиналады. p£u кезінде қоздыру орамасы LM мен диодқа VD қосылған кернеу u2 өз таңбасын кері өзгертеді және теріс болып шығады. Нәтижесінде диод VD ашылады, ал тиристор VS анодына теріс кернеу қосылады және ол тиристор жабылады.
2.38 - сурет. 2.37 сұлбаға арналған уақыттық диаграммалар
уақыт аралығы. Берілген уақыт аралығында тиристор VS жабық, ал диод VD ашық күйде ұсталып тұрады. Қоздыру орамасындағы LM кернеу ud(u) диодтағы оң кернеу төмендеуіне UVD тең, яғни нолге тең. Тиристор анодындағы кернеу UVS ( ) трансформатордың Т екінші реттік орамасының кернеуіне u2(u) тең. Жабық тиристор VS арқылы ағатын ток iVS ( ) нолге тең, уақыт аралығында қоздыру орамасының LM индуктивтілігінде жиналған энергияның әсерімен iLM ( ) тогы диод арқылы ағады және экспоненттік тәуелділік бойынша азаяды. Келесі , және тағы басқа уақыт аралықтарында басқарылатын түзеткіштің жұмысы уақыты аралығындағы жұмыс сипатымен, ал , және сол сияқты уақыт аралықтарындағы жұмысы уақыт аралығындағы жұмысымен сәйкес келеді.
2.38-суретте көрсетіп тұрғандай, қоздыру орамасындағы LM кернеу ud(u) бір полюсті тікбұрышты болатын импульстер түрінде болады, олардың жиілігі қоректендіру желісінің жиілігіне тең. Тиристор VS ашық кездегі кернеудің ud(u) мәні трансформатордың екінші реттік орамасының кернеуіне u2(u) тең және тиристор жабық кезде нолге тең. Қоздыру орамасындағы LM бір периодтағы ( ) кернеудің орташа мәні Ud (кернеудің тұрақты құраушысы) қоздыру орамасындағы кернеу қисығының ауданына пропорционал және ол реттеу бұрышына a тәуелді. Мысалы, ол a=0 кезінде максимал мәніне және a=p кезінде нолге тең болады. Осыған орай, импульсті фазалы басқару жүйесінің кірісіндегі кернеудің Uкір өзгеруі реттеу бұрышының a өзгеруіне әкеледі және қоздыру орамасындағы LM бір периодтағы кернеудің орташа мәнінің Uор өзгеруіне әкеліп соғады. Диаграммаларда көрсетілгендей, тиристор анодындағы кері кернеудің максимал мәні желі кернеуінің Um амплитудалық мәніне тең.
Үш фазалы нолдік және үш фазалы көпірлік түзету сұлбаларына талдау жүргізейік. Бұл түрлендіргіштер тәуелсіз қоздырылатын ТТҚ – ларының якоріне жұмыс істеп тұрған жағдайды қарастырайық. Периодтың өткізуші бөлігінде вентильдердің ашық күйінің ұзақтығын басқару өзіндік ашылу нүктелерінен (1-ші, 2 – ші нүктелер, 2.38 – 2.39 – суреттерде) бастап есептелетін кідіру бұрышымен a сипатталады.
Түзеткіштің кернеуі мен тогының уақыт бойынша өзгеру графигі тұрақты және айнымалы құраушыларынан тұратын күрделі қисық түрінде болады. Электр машинасында қызу және коммутация процесіне жайсыз әсер ететін токтың айнымалы құраушысын азайту мақсатында, түрлендіргіштің жүктемесі болатын якорь тізбегіне белгілі бір индуктивтілігі бар тегістеуші реактор (Р) орнатады.
Вентильді түрлендіргіштен қорек алатын тұрақты ток қозғалтқышының жұмысын талдау үшін, қорек ететін айнымалы ток желісіндегі кернеудің өзгеру периодында кернеу мен токтың орташа мәні болып анықталатын түрлендіргіштің кернеуі мен тогының тұрақты құраушысын табу керек. Көрсетілген кернеу мен токтың тұрақты құраушысы түзетілген кернеу мен түзетілген ток деп аталады. Вентильді түрлендіргіштің кернеуі мен тогының орташа мәні оның шамалары және қосылу сұлбасымен анықталады.
Тәжірибеде вентильді түрлендіргіштің әртүрлі сұлбалары қолданылады. Бірақ әсер ету және тұрғызуы бойынша барлық әртүрлі сұлбалар екі топқа бөлінеді: айнымалы ток жүйесінің тек бір ғана жарты толқыны қолданылатын нолдік сұлбалар (2.39 – сурет) және айнымалы ток жүйесінің екі жарты толқыны қолданылатын көпірлік сұлбалар (2.40 – сурет). 2.39 б-д және 2.40б-д – суреттерінде екі топтардағы вентильді түрлендіргіштердің балама сұлбалары және э.қ.к – лері, токтар мен кернеулердің өзгеру диаграммалары көрсетілген.
2.39 – сурет. Нолдік нүктесі бар үш фазалы вентильді түрлендіргіштің принциптік (а) және балама (б) сұлбалары, фазалық э.қ.к – сінің (в), вентильдегі токтардың (г), түрлендіргіштің э.қ.к – сі мен кернеуінің (д) өзгеру диаграммалары
Суретте келесі белгілеулер алынған:
е2а, е2b, е2c – трансформатордың әр фазасының екінші реттік орамаларындағы э.қ.к – нің бір сәттік мәндері;
ij – j вентильіндегі токтың бір сәттік мәні;
Ud және id – түрлендіргіш шығысындағы кернеу мен токтың бір сәттік мәндері;
RTР – трансформатор фазасының активті кедергісі;
XTР – сейілу өрісі тудыратын трансформатор фазасының индуктивті кедергісі.
мұнда R1, R2 – трансформатор фазасының бірінші және екінші реттік орамаларының активті кедергілері;
X1, X2 – трансформатор фазасының бірінші және екінші реттік орамаларының индуктивті кедергілері;
w1, w2 – трансформатор фазасының бірінші және екінші реттік орамаларының орам саны.
2.39б – суреттегі балама сұлбада трансформатордың әр фазасы э.қ.к көзі мен RTР және XTР кедергілері түрінде ұсынылған, бұл барлық вентильді түрлендіргішті балама кедергілері бар э.қ.к көзі еd етіп көрсетуге рұқсат береді (2.39д – суреттегі диаграммаларды көріңіз).
Үздіксіз токтар режиміндегі түзетілген э.қ.к – нің орташа мәні келесі формуламен анықталады
мұнда Edm – вентильдерді ашуда кідірудің болмауына сәйкес болатын түзетілген э.қ.к – нің максимал мәні.
мұнда m – түрлендіргіш фазасының саны;
E2Ф.М, E2Ф – трансформатордың екінші реттік орамасындағы фазалық э.қ.к – нің амплитудалық әсер ету мәні.
Бір жарты периодты сұлбалардың ерекшелігі вентиьдер коммутациясы периодын g, яғни бір вентильдің жұмысы біткенде және жұмысқа келесі вентиль қосылған периодын есептемеген кезде жүктеме тогы id жұмыс істеп тұрған вентильдің тогына тең. Жүктеме тізбегіндегі ток трансформатордың жұмыс істеп тұрған фазасындағы э.қ.к – мен, ал түрлендіргіштегі кернеу төмендеуі осы фазадағы кернеу төмендеуімен анықталады. Осы шарттар кезінде үш фазалы бір жарты периодты сұлба (т = 3) үшін
Түрлендіргіштегі кернеу төмендеуі өткізуші периодта вентильдің өзіндегі (DUВ), активті кедергідегі кернеу төмендеуімен (DUR), сонымен бірге, вентильдер коммутациясы процесінен туындайтын кернеу төмендеуімен (DUХ) анықталады. Вентильдегі кернеу төмендеуі өткізуші периодта токқа тәуелді емес және сынапты вентильдер үшін ол DUВ=15-20 В, шала өткізгіштік вентильдер (тиристорлар) үшін DUВ= 0,5-1 В.
Атап өтетін болсақ, вентильді түрлендіргіштердің топтарына тиристорлардан басқа әртүрлі сынаптық вентильдер кіреді, олар тиристорлық түрлендіргіштер әлі қолданысқа шықпай тұрған кезде қолданылған болатын. Активті кедергідегі кернеу төмендеуі токқа пропорционал
мұнда Id – түрлендіргіштің жүктеме тогының орташа мәні.
Коммутация бұрышы g түзетілген ток Id пен a бұрышының берілген мәні кезінде анықталады
Іс жүзінде g<< 4p/m, осыған байланысты кернеу төмендеуі
Вентильдердің коммутация процесі анықтайтын түрлендіргіш шығысындағы кернеу төмендеуі келесі функциямен анықталады
Жоғарыда айтылғандарды есепке ала отырып, бір жарты периодты түрлендіргіштегі кернеудің орташа мәні мына түрде көрсетіледі
Жақша ішіндегі кедергі вентильді түрлендіргіштің балама кедергісі деп аталады.
Көпірлік сұлбаларда коммутация периодын есептемегенде, бір уақытта екі вентиль жұмыс істейді. Бұл кезде жүктеме тогы тізбектеле екі вентиль және фазалық э.қ.к – лер айырмасы, яғни сызықтық э.қ.к әсерімен трансформатордың екі фазасы арқылы өтеді.
2.40 – сурет. Көпірлік сұлба бойынша орындалған үш фазалы вентильді түрлендіргіштің принциптік (а) және балама (б) сұлбалары, фазалық э.қ.к – нің (в), вентильдегі токтардың (г), түрлендіргіштің э.қ.к – сі мен кернеуінің (д) өзгеру диаграммалары
2.40б – суретте сызықтық э.қ.к көздері үзік сызықпен көрсетілген. Айнымалы кернеудің толық өзгеру периодында түрлендіргіштің барлық алты вентилі жұмыс істейді (2.40г – суреті). Бұл шарттарда үш фазалы көпірлік сұлба (m=6) үшін
мұнда E2С – трансформатордың екінші реттік орамасындағы сызықтық э.қ.к – нің әсер ету мәні.
DUВ – көпірдің бір жағындағы вентильдегі өткізуші периодтың кернеу төмендеуі.
Жоғарыда айтылғандарды есепке алып, екі жарты периодты түрлендіргіш үшін келесі теңдеуді аламыз
Осыған ұқсас, келесі арақатынастарды аламыз
Ud1 және Ud2 кернеулерін бір-бірінің орнына қою, олардың толық ұқсас екенін көрсетеді. Бұл келесі қорытынды жасауға мүмкіндік береді; үздіксіз токтар режимінде жұмыс істейтін кез-келген вентильді түрлендіргіш түзетілген ток тізбектерін есептеген кезде 2.41 суретте келтірілген және негізгі э.қ.к көзінен Ed=Edmcosa, балама активті кедергіден Rб.к, э.қ.к көзінен DUВ=const және кедергісі өткізетін бағытта нолге, ал кері бағытта шексіздікке тең идеалды вентильден ИВ тұратын балама сұлбамен көрсетуге болады.
Балама сұлбада идеалды вентильді ИВ қосу электр тізбегінің бір бағыттағы өткізгіштігін көрсетеді. 2.42 суретте вентильді түрлендіргіштің жүктеме тізбегінен тұрақты ток қозғалтқышының якорі қорек алып тұрған жағдай үшін балама сұлбасы көрсетілген.
Кирхгофтың екінші заңына сәйкес келтірілген балама сұлба үшін келесі теңдеуді жазуға болады
Бұдан электр жетегінің электр механикалық теңдеуін аламыз
2.41 – сурет. Вентильді түрлендіргіштердің түзетілген ток тізбегінің балама сұлбасы
RP – тегістеуші реактор орамасының кедергісі.
Edm, RБ.К., DUВ мәндері жоғарыда келтірілген формулалар бойынша түрлендіргіштің сұлбасымен анықталады. Алынған теңдеулер бойынша түрлендіргіштің үздіксіз токтар режимінде жұмыс істеу кезінде БВТ - Қ жүйесіндегі электр жетегінің электр механикалық және механикалық сипаттамалары түзу сызық болады, олардың еңістігі RЯS кедергісінің мәнімен анықталады. Атап өту керек, вентильдік түрлендіргіші бар электр жетегі механикалық сипаттамаларының қатаңдық модулі қозғалтқыштың сол қуаты кезінде де Г - Қ жүйесі механикалық сипаттамаларының қатаңдық модулінен кем. Бұл ең алдымен, түрлендіргіштің үлкен кедергісімен, коммутация процесіндегі RБ.КОММ = ХTР m/2p кернеу төмендеуімен түсіндіріледі, қысқа тұйықталу токтарын шектеу мақсатында жоғарыланған қысқа тұйықталу кернеуі бар DUҚ » 8¸10% трансформатор таңдалынып алынады. Бұл кезде
ХTР» U1н UҚ% / kТР2 I1H 100 =E2Ф uҚ% / I2H100 = (0,08 ¸ 0,010)E2Ф/I2H .
Кейбір жағдайларда, түрлендіргіш айнымалы ток желісінен трансформаторсыз қоректенгенде, мысалы нақты кернеуі 440 В болатын қозғалтқыштар үшін Uж = 380 В болатын желіден және көпірлік үшфазалы түзеткіштен қоректенген кезде, айнымалы ток тізбегіне түрлендіргішпен тізбектеле токты шектейтін xP және RР кедергілері бар мәні трансформатор кедергісі мәніне жақын реактор қосылады.
Қарастырылған электр жетегі жүйесінде жылдамдықты реттеу вентилді ашудың кідіру бұрышын a өзгерту жолымен, яғни түрлендіргіштің э.қ.к – сін Еd орындалады. Кідіру бұрышы a нолден p/2 мәніне дейін өзгерген кезде, Еd мәні Edm мәнінен нолге дейін өзгереді. Анық көрініп тұрғандай, электр жетегінің механикалық және электр механикалық сипаттамалары бұл жағдайда бір-біріне қатар орналасқан түзулер топтамасын құрайды. Бұл түзулер ордината осімен қиылысады, қиылысу мәндері бос жүріс жылдамдығына сәйкес
Бірақ, шын мәнінде реттеу бұрышының a берілген мәні кезіндегі электр жетегінің идеалды бос жүріс жылдамдығы w0’ (2.58) формуласына сәйкес алынған мәнінен айырмасы болады. Бұл 2.41 - суретте көрсетілген түрлендіргіштің балама сұлбасы мен қозғалтқыштың электр механикалық және механикалық сипаттамаларының теңдеулері түрлендіргіштің үздіксіз токтар режимінде жұмыс істеуімен түсіндіріледі. Жүктеме тогы аз мәніне дейін түскен кезде, яғни Id®0 режимінде үзікті токтар режимі басталады, 2.42а суретте көрсетілгендей, вентильдегі ток ағымының бұрыштық ұзақтық l мәні 2p / т мәнінен аз болып қалады. Бұл жағдайда жүктеме тогының қисығы нолдік токтар уақыт аралықтарынан тұрады. Бұл режим үшін жоғарыда алынған ара қатынастар жарамсыз болады.
Үздіксіз токтар режимінен үзікті токтар режиміне өтуге аталған екі режим арасындағы шегі бастапқы - үздіксіз ток режиміне сәйкес. Бұл режимде вентильдерді жабу коммутация процесінде жоқ, бірақ 2.42б суретте көрсетілгендей, нолдік токтар уақыт аралықтары жоқ. Шектік токтың мәні реттеу бұрышы мен сұлбаның шамаларына тәуелді. Ол келесі формула бойынша анықталады
мұнда fж – айнымалы ток желісі кернеуінің жиілігі;
Ld = LP+LЯ – түрлендіргіштің жүктеме тізбегінің индуктивтілігі, тегістеуші реактор LР мен қозғалтқыштың якорь тізбегі LЯ индуктивтіліктерімен анықталады.
Бұдан бұрын келтірілген теңдеулер IЯ ³ Idшек кезінде дұрыс болатын. Механикалық және электр механикалық сипаттамалардың шектік нүктелері эллипстің доғасында жатады. Олар ордината осі бойына DUB/kФН мәніне жылжыған. Түрлендіргіштің үзікті токтар режиміндегі жұмысы кезінде электр жетегінің механикалық және электр механикалық сипаттамаларын талдау түрінде келтіру мүмкін емес.
Бұл жағдайда токтың өтуінің бұрыштық ұзақтығын l<2p/m деп алып, келесі формула бойынша анықтайды
Соңғы теңдеуден анықталғандай, l = 2p/т кезінде IЯ ³ Idшек және l®0 кезінде Id®0. l= 0 кезінде қозғалтқыштың э.қ.к – сі, яғни оның жылдамдық мәндері түрлендіргіштің берілген реттеу бұрышы a үшін үлкен мәнге тең. Бұл арақатынастан (2.60) l= 0 кезінде
2.42 – сурет. Үзікті (а) және бастапқы - үздіксіз (б) ток режимінде жұмыс істеп тұрған вентильді түрлендіргіштің э.қ.к – сі мен токтарының диаграммалары.
Бұл жағдайда a бұрышы нолден p/m мәніне дейін өзгеруі EM мәнінің өзгеруіне әкеліп соқпайды. EM мәні түрлендіргіштің қорек көзі болатын фазалық э.қ.к – нің амплитудасымен анықталады
2.43 - суретте w0(a) тәуелділігі көрсетілген. Мұнда w’0(a) тәуелділігі w’0 ара қатынасына сәйкес тұрғызылған.
Вентильді түрлендіргіштер үздіксіз ток режиміндегі жұмысы кезінде вентильдерді ашудың кідіру бұрышын өзгерту бос жүрістің есептік жылдамдығы w’0 үшін теңдеулерге сәйкес оның үлкен шектерде өзгеруіне әкеледі. Жекелеп айтқанда, a=a0= кезінде, яғни қозғалтқыштың динамикалық тежеу режимі орын алған кезде, жылдамдық = 0 нолге тең. a > p/2 кезінде w’0 < 0, яғни электр жетегі жүйесі рекуперативті тежеу режимінде жұмыс істейді. Бұл кезде электр машинасы өндіретін тұрақты ток энергиясы вентильді түрлендіргіш көмегімен айнымалы ток энергиясына түрленеді және қоректендіретін желіге беріледі. Бұл кезде вентильді түрлендіргіш инвертор режимінде жұмыс істейді.
2.43 - сурет БВТ-Қ жүйесіндегі идеалды бос жүріс жылдамдығының тәуелділігі.
Инвертор режимінде трансформатор орамаларындағы ток (анығында, айнымалы кернеу көзі тізбегінде) вентильдердің өткізгіштік периодының үлкен бөлігінде бұл орамалардағы э.қ.к – ге қарсы бағытталған, 2.44 -суретте көрсетілгендей, электр машинасының э.қ.к – сі Е, яғни түзетілген ток тізбегінде әрекет ететін э.қ.к – нің әсерімен ағады.
2.44 – сурет. Инвертор режимінде жұмыс істейтін вентильді түрлендіргіштің э.қ.к - сі және токтарының диаграммалары.
Электр машинасының э.қ.к – сі Е вентильді ашудың кідіру бұрышының жоғарғы өзгеру шегін анықтайды. Шынымен, егер q1 бұрышымен сипатталатын вентильді ашудың өзіндік нүктесінен p+2p/m мәніне дейінгі уақыт кезінде, жұмыс істеп жатқан кезекті вентильде ток нолге дейін кемімейді және вентиль сенімді жабылмайды, келесі уақыт кезінде (wt >q1 ) осы вентильдегі кернеу электр машинасының э.қ.к – сі Е мен айнымалы ток көзінің сәйкес э.қ.к – сінің арифметикалық қосындысымен анықталады. Бұл кезде «инвертордың істен шығуы», яғни вентильдер тізбегіндегі токтар мәні жұмыс режиміндегі токтар мәнінен бірнеше рет асып түседі, өйткені жұмыс режимінде вентильдегі кернеу көрсетілген э.қ.к – лердің арифметикалық айырмасымен анықталады. Токтардың секіруі вентильді түрлендіргіштің және бірінші кезекте вентильдің өзінің істен шығуына әкеліп соғады, осыған байланысты инвертордың істен шығуы апаттық режим болып саналады. Осындай режимнің пайда болу мүмкіндігін алып тастау мақсатында, ең алдымен вентильді ашудың кідіру бұрышын шектеу қажет.
Токтың ағу ұзақтығы l = 2 /m+g кезінде оның мәні t< 1 кезінде нолге дейін төмендеуі үшін, келесі шарт қажет
aМАКС< q1- l = p - g . (2.64)
Келтірілген арақатынас сенімді инверттеуді қамтамасыз ету үшін жеткілікті болмайды, өйткені вентильдегі ток біткеннен кейін бұрышымен сипатталатын оның жабу қасиетін қалпына келтіру үшін уақыт қажет. Сондықтан:
aМАКС£ p - (g+d) . (2.65)
Желінің жиілігі 50 Гц кезінде ионды вентильдердің жабу қасиетін қалпына келтіру бұрышы орта есеппен 120 - ты құрайды. Тиристорлар үшін жабу қасиетін қалпына келтіру уақыты 150 мкс - тен аспайды, яғни 30 - қа сәйкес. Инвертор режимінде жиі жұмыс істейтін түрлендіргішті талдау кезінде вентильді ашудың озу бұрышы b түсінігін қолданады
Жоғарыда қаралған реттеу бұрышын шектеу ашудың озу бұрышына қатысы бойынша мына түрде жазылады
bмин ³ g + d. (2.67)
Вентильді түрлендіргіштің басқару бұрышын шектеу генератор режимінде жұмыс істейтін электр машинасының шекті э.қ.к - сін және идеалды бос жүріс режиміндегі оның бұрыштық жылдамдығын шектеуге әкеліп соғады. Үздіксіз токтар үшін түзетілген э.қ.к арақатынастарына сәйкес
Емакс= (kФн)w0 г.макс= Еd и. макс= Еd м cos aмакс, (2.68)
мұнда Еd и. макс - инвертор режиміндегі вентильді түрлендіргіш э.қ.к -сінің ең үлкен рұқсат етілген мәні.
Жоғарыда көрсетілгендей, коммутация бұрышы g токқа тәуелді және ол көбейген сайын ток өсе бастайды. aмакс арақатынасы үшін
cos (aмакс+g) = -cos d (2.69)
ал бұрышын анықтайтын ара қатынастан келесі формуланы аламыз
Еd и.макс= Еd м· cosaмакс= - Еd м· cosd +(m·xTP· Id)/π . (2.70)
Осыдан сенімді инверттеу процесіне сәйкес келетін жетектің жылдамдығының ең үлкен мәні:
Вентильді электр жетегі жүйелерін есептеу кезінде коммутация бұрышын gмакс= 15¸18° деп алады, бұл якорь тогы мен трансформатордың шынайы шамаларының шектік рұқсат етілген мәндеріне сәйкес. Онда жоғарыда көрсетілген - ның максималды мәндері ионды вентильдерді бар түрлендіргіштер үшін aмакс1» 150° немесе мин1 300, яғни Еd.макс1 0,866ЕdМ, тиристорлы түрлендіргіштер үшін макс2 1600 ( мин2 200 ), яғни Еd.макс2 (0,94-0,92)ЕdМ. Жоғарыда келтірілген талдаулардан шыққандай, тәуелсіз қоздырылатын тұрақты ток қозғалтқыштары вентильді түрлендіргіштен қорек алатын электр жетегі жүйесінде қозғалтқыш тек қана қозғалтқыш режимінде ғана емес, сонымен бірге кері қосу, рекуперативті және динамикалық тежеу (a = a0 = p/2 мәніне сәйкес сипаттама) режимдерінде жұмыс істей алады.
Вентильді түрлендіргіштің бір жақты өткізгіштігі бұл жүйелерде кері айналдыруын іске асыруды қиындатады. Іс жүзінде иін күшінің бағытын өзгертудің үш тәсілі қолданылады:
а) якорь тогының бағытын өзгертпей қозғалтқыштың ағынын өзгерту (2.45а суреті);
б) якорь қысқыштарындағы полюстерді ауыстырып қосқыштардың көмегімен өзгерту (2.45б - суреті);
в) вентильді түрлендіргіштің екі тобының көмегімен якорь қысқыштарындағы полюстерді өзгерту (2.45в - суреті).
2.45 - сурет. Басқарылатын вентильді түрлендіргіштен қорек алатын электр қозғалтқышын кері айналдыру принципі.
Бірінші екі тәсілді жүзеге асыру кезінде қозғалтқыш бір топты вентильді түрлендіргіштен қорек алады. Бірақ, бұл жағдайда бір айналу бағыты кезінде қозғалтқыштық режимнен тежеу режиміне өту қиындайды. Бірінші сұлба ең арзан, әрі қарапайым болып келеді. Оның кемшілігі қозғалтқыштың қоздыру орамасының үлкен уақыт тұрақтысы анықтайтын кері айналдырудың біршама ұзақтығы 0,5-0,25 с болады. Якорь тізбегінде ажыратып-қосқыштары бар сұлбамен кері айналдыру процессін тез орындауға мүмкін болады. Бірақ бұл жағдайда да кері айналдыру уақыты 0,1с - тан үлкен. Бұл түрлендіргіштің басқару бұрышын көбейтумен басталатын жетекті басқару жүйесіндегі кері айналдыру процесінде белгілі бір реттілікті сақтау қажеттілігімен анықталады. Бұрыш көбейген кезде түрлендіргіштің э.қ.к -сі төмендейді, бірақ ол кезде кинетикалық энергияның қоры болғандықтан қозғалтқыштың бұрыштық жылдамдығы бірден өзгермейді. Бұл шарттар кезінде ЕҚ>Еd, және вентильді түрлендіргіштің бір жақты өзткізгіштігі нәтижесінде Іd®0. Якорь тізбегіндегі ток нолге жақын болған кезде ажыратып-қосқыштың бұрын жұмыс істеп тұрған түйіспелері ажыратылады, мысалы А түйіспелері. Одан кейін a > p/2 кезінде ашудың кідіру бұрышын одан әрі көбейту жолымен вентильді түрлендіргіш инвертор режиміндегі жұмысқа дайындалады. Бастапқы басқару бұрышы Еd.и ЕҚ шарты кезінде қойылады. Бұл шарт кезінде бұрын жұмыс істемей тұрған түйіспенің К тұйықталуы якорь тізбегінде токтың үлкен секіруіне әкеліп соқпайды. Бұрыштың одан әрі азаюымен қозғалтқышты тежеп және оның қарама-қарсы бағытта талап ететін жылдымдыққа дейін айналуын іске асыруға болады.
2.46 – сурет. Үш фазалы вентильді түрлендіргіштері бар реверсті электр жетегінің қиылыспалы сұлбасы: а) нольдік нүктесі бар; б) көпірлі.
Кері айналдыру кезінде жетектер үшін максималды тез әрекет ету талап етілсе, сонымен бірге, айналу бағыты бір болатын қозғалтқыштық және тежеу режимдері де қажет болса, екі вентильді топтары бар сұлбалар қолданылады, олардың әрқайсысы өз бағыттарында ток өткізеді, соған байланысты тұтас түрлендіргіште екі жақты өткізгіштік әсері пайда болады. Реверсті вентильді түрлендіргіштерді барлық көп түрлі сұлбалары екі түрге келтіру мүмкін: қиылыспалы немесе "сегіздік" сұлбалар, олар 2.46 - суретте көрсетілген, және қарсы-қатарлы немесе кері-қатарлы сұлбалар, олар 2.47 - суретте келтірілген. Қиылыспалы сұлбаларда вентильдердің әрбір топтары бір-бірінен оқшауланған трансформатордың екінші реттік орамаларының топтарынан, ал қарсы-қатарлы сұлбаларда вентильдердің екі тобы да трансформатордың екінші реттік орамаларының бір тобынан ғана қорек алады.
Реверсті емес түрлендіргіштер сияқты, реверсті түрлендіргіштің барлық сұлбаларын 2.48 - суретте көрсетілгендей, бір балама есептік сұлбаға келтіруге болады, оның элементтері 2.44 - суретте көрсетілген сұлбаның элементтерімен бірдей. Электр жетегінің қозғалтқыштық режимі кезінде реверсті вентильді түрлендіргіштің бір вентильдер тобы, мысалы 1В, түзету режимінде жұмыс істейді, ал екіншісі - 2В жабық немесе инверттеу режимі жұмысы үшін дайындалған. Соңғы жағдайда 1В тобында түрлендірілген энергияны желіге 2В тобы арқылы беруді болдырмау мақсатында Ed2³ Ed1, шарты орындалуы қажет. Егер де 2В тобы түзету режимінде жұмыс істеп тұрса, онда 1В тобы жабық немесе инверттеу режимі жұмысына дайындалған. Бұл кезде, жоғарыда айтылғандарға сәйкес, Ed1³ Ed2.. Ортақ жағдайда
Ed И³ EdТ, (2.72)
мұнда EdИ, EdТ -инверттеу және түзету режиміндерінде жұмыс істейтін вентильді түрлендіргіштің топтарының э.қ.к,-лері.
Электр жетегінің рекуперативті тежеу режиміндегі жұмысы кезінде вентильдердің бір тобы инверттеу режимінде жұмыс істейді, ал екінші тобы жабық немесе түзету режимі жұмысына дайындалған. Бұл жағдайда да жоғарыдағыдай, EdИ³EdТ ара қатынасы сақталуы қажет. Бұл жағдайда вентильдердің екі топтарының арасындағы олардың э.қ.к - лерінің бір сәттік мәндерінің айрмасы есебінен ағатын теңестірулік токтарын шектеу мәселесі пайда болады. Бұл мақсатта, 2.46 және 2.47 - суреттегі сұлбаларда көрсетілгендей түрле
mylektsii.ru - Мои Лекции - 2015-2017 год. (0.366 сек.)Пожаловаться на материал