Mavzu: Asinxron dvigatelni aylanish tezligi kontrolleri

Rotorning aylanish tezligi

Asinxron dvigatelning energetik diagrammasi va aylanish momentini ko‘rib chiqaylik. Asinxron dvigatelning uch fazali elektr tarmog‘idan olayotgan quvvati:
Bu aktiv quwatning bir qismi ARM stator chulg'amining qizishiga sarflanadi. Tarmoqdan olingan quwatning qolgan qism bu elektromagnit maydon orqali rotorga o‘tadi va elektromagnit quwat deyiladi. Elektromagnit quwatning bir qis-
mi rotor chulg‘amining qizishiga sarflanib, qolgan qismi rotorning aylanishiga sarflanadi, ya’ni mexanik quwatga aylanadi:
Mexanik quwatning bir qismi Δp1 ishqalanishga sarflanadi, qolgan qismi esa foydali quwat bo‘lib, dvigatel o‘qi (vali)da aylanuvchi moment hosil qiladi:
Rotorga berilgan elektromagnit quvvati: P_em = ω0 * M.
E lektromagnit va mexanik quwatlarni tenglashtirib olamiz va qator soddalashtirishlardan keyin quyidagi formulani chiqaramiz:
Asinxron dvigatel o‘qining aylanish momenti:
Demak, dvigatelning o‘qidagi aylanuvchi moment sirpanishga bog‘liq ekan.
7 .2-rasmda dvigatel aylanish momentining sirpanishga bog‘liqlik grafigi ko‘rsatilgan. Grafik va formulalaming tahlili shuni ko‘rsatadiki, sirpanish 0 dan kritik qiymatgacha o‘zgarganda asinxron dvigatel barqaror ishlaydi. Sirpanish kritik qiymatdan o‘zining maksimal qiymatigacha o‘zgarganda ishi barqaror bo‘lmaydi. Dvigatelning eng katta (maksimal) qiymati kritik sirpanishga to‘g‘ri keladi. 7.2-rasmda ko‘rsatilgan grafikka ko‘ra, dvigatelni yurgizish paytida sirpanish S = 1 bo‘lib, aylanuvchi moment nominal qiymatidan kam bo‘ladi, ya'ni M aylanuvchi momentga baravar boiganda rotorda rejim o‘rnatiladi.
Vektor diagrammani magnit oqimdan boshlagan ma’qul, chunki magnit maydon o‘zgarmas kattalik bo‘lib, aylansa ham shu maydonga proporsional magnit oqim
rotorga nisbatan o‘z yo‘nalishini o‘zgartirmaydi. Rotorning 7.2- rasm. EYK bu oqimga nisbatan 90° siljigan bo‘ladi. Yurgizish paytida o‘zining maksimal qiymati S = 1 . Shu sababli rotoming toki ham maksimal qiymatiga erishib, nominal tokdan 8—12 marotaba oshadi. Lekin bu tokning aylanuvchi moment hosil qiladigan tashkil qiluvchisi 7.3- rasmda tasvirlangan vector diagrammaga ko‘ra katta bo‘lmaydi. Rotoming aylanish tezligi ortgan sari sirpanishning nominal qiymati 0,06 dan = 0,01÷0,06 gacha kamayadi va demak, rotorning toki ham kamayadi. Lekin bu tokning aylanuvchi moment hosil qiladigan tashkil quluvchisi ko‘payadi. Shunday qilib, yurgizish paytida rotor toki o‘zining eng katta qiymatiga ega bo‘lsa ham, bu tok hosil qiladigan yurgizish momenti M aylanish momentining qiymatidan kam. Yuqorida asinxron dvigatel rotor tezligining ifodasi keltirilgan edi. Elektrtarmog‘ining chastotasi o‘zgarmas kattalikdir. Shu sababli rotor aylanish tezligini bu yoi bilan o'zgartirish uchun maxsus chastota o‘zgartirgichlardan foydalaniladi. Juft qutblar soni dvigatelni loyihalash paytida aniqlanadi. Juft qutblar soni magnit maydonni va demak, rotorning ham aylanish tezligini o‘zgartiradi. Quyidagi jadvalda juft qutblar soni va magnit maydonning aylanish tezligi ko'rsatilgan:
Juft qutblar sonini faqat maxsus dvigatellarda o‘zgartirish mumkin. Rotorning aylanish tezligini bu usulda o‘zgartirish qisqa tutashtirilgan rotorli dvigatellarda qo‘llaniladi. Sirpanishni rotor chulg‘amining aktiv qarshiligini o‘zgartirish yo‘li bilan o'zgartirish mumkin. Bu usul faza rotorli dvigatellarda qo'llaniladi. Faza rotorli asinxron dvigatellarda rotoming har uchala chulg‘ami maxsus moslama vositasida aktiv qarshilikka ulanadi. Bu aktiv qarshiliklar 0‘zgartirilganda sirpanish o‘zgaradi va demak, rotorning aylanish tezligi ham o‘zgaradi. Yuqorida dvigatelning aylanish momenti formulasini chiqargan edik.
Rotorning aylanish tezligi n kamayganda, rotorning o‘qi (vali) dagi quwat o‘zgarmagan holda, uning aylanish mo menti ham o‘zgaradi (ko‘payadi). Demak, rotor chulg‘amiga ulangan qarshilik o‘zgarsa, aylanish momenti ham o‘zgaradi. Faza rotorli dvigatellar asosan ko‘tarish-tashish mashinalarida qo‘llaniladi. Bu dvigatellarning geometrik o‘lchovlari katta, boshqarish ancha murakkab va narxi qisqa tutashgan rotorli dvigatellarga nisbatan katta bo‘lsa ham, qator afzalIiklarga ega:
a) yurgizish toki qisqa tutashgan rotorli dvigatellarga nisbatan kichik;
b) yurgizish momenti katta;
d) rotor aylanish tezligini pog‘onali boshqarish mumkin.
Kuchli yuritmaning asosiy chiqish kordinatasi — bu elektrmagnit momentidir. Chastotali boshqarishda uning qiymati statorga berilayotgan o'zgaruvchan tok chastotasi va kuchlanishiga bog'liq. Shuning uchun ikkita bir-biriga bog'liq bo'lmagan boshqarish kanallarining mavjudligi ChO'-AD tizimida optimal boshqarish imkonini beradi. Bu qonunni ikkita bir-biriga bog'liq bo'lmagan boshqarish kanallarining mavjudligi ChO'-AD tizimida optimal boshqarish imkonini beradi. Bu qonunni M. P. Kostenko yaratgan bo'lib, u quyidagicha asoslanadi. Aytaylik, yuritma tezligini rostlashda dvigatelning yuklanish qobiliyati o'zgarmas saqlansin. U holda stator chulg'amidagi aktiv kuchlanish tushishini hisobga olmagan holda quyidagi taxminiy tenglikni yozish mumkin:
Bundan:
Absolut yoki nisbiy birliklardagi ifoda lm = const bo'lgandagi chastotali boshqarishning optimal qonunining matematik ifodasini ko'rsatadi. Ifodaga muvofiq dvigatelni boshqarib quvvat koeffitsiyenti va yuritmaning absolut sirpanishini o'zgartirmay saqlab qolish mumkin. Uning FIK esa, tezlikning o'zgarishiga bog'liq bo'lmaydi. Mana shunda chastotali boshqarishning optimallik mezoni o'z ifodasini topadi.
Yuklama momenti o'zgarmas bo'lganda: g = a yoki U/f = const. Quvvat P = const o'zgarmas bo'lganda: g = Jâ
Ko'pincha yuklama tezlikka bog'liq bo'ladi yoki m = an. tenglama quyidagi ko'rinishni oladi:
Xususiy holda «ventilyator» yuklamasida g = a.2.
Barcha keltirilgan yuklamalarda dvigatel o'ta yuklanishini nazariy jihatdan o'zgarmas saqlab qoladigan yuritmaning mexanik tavsiflari keltirilgan.
Grafiklardagi punktir chiziqlardan ko'rinib turganidek, kuchlanishni formula bo'yicha hisoblab dvigatel o'ta yuklamasini (ayniqsa o'zgarmas statik qarshilik momenti bo'lganda) saqlab bo'lmaydi. ChO'-AD yuritma mexanik tavsiflari: a — o'zgarmas momentda; b — o'zgarmas quvvatda; d — ventilyatorli yuklamada. Grafiklardagi punktir chiziqlardan ko'rinib turganidek, kuchlanishni formula bo'yicha hisoblab dvigatel o'ta yuklamasini (ayniqsa o'zgarmas statik qarshilik momenti bo'lganda) saqlab bo'lmaydi.
Chastotali boshqaruvda o'zgarmas o'ta yuklanishda statorda kuchlanish tushishini kompensatsiyalovchi optimal qonuniyat quyidagi ko'rinishda:
Mazkur formula bo'yicha hisoblanib qurilgan mexanik tavsiflar a dagi uzluksiz chiziq-lar bilan ko'rsatilgan.
O'ta yuklanish o'zgarmas bo'lganda chastotali boshqarishning optimal qonuniyati bilan birga boshqa qonunlar ham qo'llaniladi (mashina magnit oqimining doimiyligi, isrofning kamligi va h.k). Bu holda asinxron yuritma quyidagi xususiyatlarga ega bo'ladi:
1. Stator rotor toklari va oqim (po'latdagi isrofdan tashqari) o'zgarmas bo'lib qoladi. Shuning uchun a o'zgarganda mexanik tavsiflar vertikal bo'yicha parallel tarzda siljiydi.
2. Maksimal oqim bilan ishlayotganda dvigatel mexanik tavsifning ish qismida, tabiiy tavsifga nisbatan ancha qattiqlikka va katta kritik momentga ega bo'ladi.
3. Yuklama kamayganda oqim ortiqcha qiymatga ega bo'ladi, bu esa isroflarning ortishiga va o'zgaruvchan momentda mazkur boshqarish qonunining optimal bo'lmasligiga olib keladi. Eng kam isrof bo'yicha boshqarilganda zarur bo'lgan rotordagi tokni oqimga ko'paytmasiga proporsional bo'lgan momentni hosil qilish, mashinaning qo'zg'atish bilan bog'liq bo'lgan o'zgaruvchan va o'zgarmas isroflar teng bo'lganda amalga oshiriladi. Bunday boshqarish yuritmaning FIK optimalligini, isroflarning esa eng kam bo'lishini ta'minlaydi.
Chastota o'zgartgichlari ko'pincha kuchlanish manbalari tavsifiga emas, balki tok manbasi tavsifiga ega bo'ladi. Bunday tizimda o'zgartgichdan iste'mol etiladigan tok, faqat boshqarish signali bilan aniqlanadi va dvigatelning ishlash rejimiga hamda parametrlariga bog'liq bo'lmaydi. Chastotali boshqariladigan yopiq tizimlarda tezlikni rostlash diapazoni 50 : 1 gacha kengaytiriladi. Chastota-tok va vektorli boshqarish prinsiplarida ishlaydigan asinxron yuritmalarda tezlikni rostlash diapazonini 1000 : 1 gacha kengaytirish imkoniyati mavjud. Lekin bu holda statik noustuvorlik rejimi yuzaga kelish ehtimolini hisobga olish zarur.
Zamonaviy sanoat va qishloq xo'jalik ishlab chiqarish juda ko'p ko'rinishdagi texnologik jarayonlar bilan xarakterlanadi. Ularni amalga oshirish uchun esa minglab har xil turdagi mashina va mexanizmlar yaratilgan. Masalan, material va maxsulotlarni qayta ishlash dastgohlar, prokat stanlari va presslarda amalga oshiriladi; qattiq jism va buyumlarni, gaz va suyuqliklarni boshqa joyga ko'chirishda esa konveyerlar, ko'tarish kranlari, eskalatorlar, nasoslar va kompressorlardan foydalaniladi.
Ko'pgina hollarda ijro organining - dastgoh shpindeli, prokat stanining valiki, lift kabinasi, konveyer tasmasining harakat tezligini rostlash talab qilinadi. Ba'zida esa ijro organlari harakat yo'nalishini o'zgartirish (reverslash) zaruriyati ham tug'ladi. Ijro organi o'zining harakati jarayonida, ishqalanish yoki yerni tortilish kuchlari, materiallarni egiluvchan va plastik deformasiyalari orqali vujudga keladigan harakatga qarshilikni bartaraf qiladi.
Shunday qilib, ijro organi, texnologik jarayonni bajarish uchun talab qilinadigan (ba'zida rostlanadigan) tezlik bilan mexanik harakatni bajo keltirishi bunda qarshilik kuchini bartaraf qilishi kerak bo'ladi. Buning uchun, ijro organiga, alohida qurilma orqali muayyan mexanik energiyani keltirib berish lozim, ushbu qurilma o'zining vazifasiga ko'ra yuritma nomini olgan.
Yuritma mexanik energiyani, boshqa turdagi energiyalarni o'zgartirish natijasida hosil qiladi. Foydalanilayotgan energiya turiga qarab gidravlik, pnevmatik, issiqlik va elektr yuritmalar farqlanadi. Hozirda ishlab chiqarish, kommunal xo'jalik va boshqa tarmoqlarda elektr yuritma eng ko'p qo'llanishga egadir, u hosil qilinayotgan elektr energiyaning 60 foizdan ko'prog'ini iste'mol qiladi.
Elektr yuritmaning bunday keng qo'llanishi, uning boshqa ko'rinishdagi yuritmalarga nisbatan bir qator afzalliklari va o'ziga xos xusiyatlari bilan belgilanadi:
1) o'zga turdagi energiyalarga, shu jumladan mexanik energiyaga ham, o'zgartirilishi va o'zining tarqatilishi eng tejamli bo'lgan elektr energiyadan foydalanganligi;
2) quvvati va tezligini o'zgarish doirasining kengligi: zamonaviy elektr yuritmalarining quvvat diapazoni vattning yuzdan bir ulushidan o'n minglab kilovatt orasida bo'ladi, aylanish chastotasi esa valning bir minutdagi aylanish ulushlaridan bir necha yuz ming bir minutdagi aylanishgacha chegaralanadi;
3) turli tuman shart-sharoitlarda ishlashi mumkinligi: agressiv suyuqlik va gazlar muxiti, kosmik fazo sharoitlari, past va yuqori haroratlar va boshqalarda. Elektr dvigatellarini konstruktiv bajarilishining ko'p turliligi esa elektr yuritmani ishchi mexanizm bilan qulay biriktirish imkoniyatini beradi;
4) oddiy vositalar yordamida ijro organi harakatining har xil va murakkab turlarini hosil qilish, shuningdek harakat yo'nalishi va uning ko'rsatkichlarini tezligi va tezlanishini o'zgartirish mumkinligi;
5) ishlab chiqarish va texnologik jarayonlarni avtomatlashtirishni o'ng'ayligi, elektr yuritmani ishlab chiqarishning umumiy avtomatlashtirilgan boshqaruv tizimiga osonlik bilan ulash mumkinligi;
6) yuqori foydali ish koeffisienti (F.I.K.), ishlashdagi ishonchliligi, xizmat ko'rsatuvchi hodimlar uchun qulay sharoitlari va atrof muxitni iflos qilmasligi.
Hozirgi zamon elektr yuritmalarining imkoniyatlari fan va texnikaning bir - biriga yaqin tarmoqlari-elektr mashinasozlik va elektr asbobsozlik, elektronika va hisoblash texnikasi, avtomatika va elektrotexnika yutuqlaridan foydalanish hisobiga tobora kengayib bormoqda.

XULOSA
Har qanday elektr yuritmaning (EYu) asosiy elementi elektr dvigateli (ED) hisoblanadi, u elektr energiyani (EE) mexanik energiyaga (ME) o'zgartirishni ta'minlaydi.ED va ijro organining (IO) harakatlarini moslashtirish uchun mexanik uzatuvchi qurilma (MUI) hizmat qiladi, u dvigatel hosil qilayotgan mexanik energiyani ko'rinishini va ko'rsatkichlarini o'zgartiradi. ED ni harakatlanuvchi qismi (rotor), MUI va IO elektr yuritmaning mexanik qismini tashkil qiladi. Ba'zi hollarda MUI ishlatilmaydi va bunda ED to'g'ridan - to'g'ri IO bilan biriktiriladi. Dvigatel o'ziga kerakli energiyani elektr energiya manbaidan (EEM) elektr o'zgartiruvchi qurilma (EShI) orqali oladi. EShIning vazifasi qilib, elektr energiyani ko'rsatkichlarini o'zgartirish va rostlash belgilangan. Energiyaning o'zgarish jarayonini boshqarish boshqaruvchi qurilma (BI) yordamida amalga oshiriladi, u topshiriq signali Ut funksiyasida bo'lgan boshqarish signalini Ub va energiyaning o'zgarish jarayoni, ED yoki IO ning mexanik harakatini haqiqiy ko'rsatkichlari haqidagi ma'lumotlarni o'z ichiga olgan qo'shimcha signallarni hosil qiladi. Bu signallardan foydalanish (rasmda ular shtrix chiziqlar bilan ko'rsatilgan) ED va IO lar harakatining kerakli harakteristikalarini olish, ishchi mexanizmlarini maqbul (optimal) ish rejimga erishish, elektr yuritmani ishlashida himoya va blokirovkalarni ta'minlash imkoniyatini yaratadi. O'zgartiruvchi va boshqaruvchi qurilmalar boshqarish tizimini (BT) tashkil qiladi, bu tizim o'z navbatida dvigatel cho'lg'amlari bilan birgalikda yuritmaning elektr qismini tuzadi.
Quyida ijro organlari va elektr yuritma tarkibiy qismlarining eng keng tarqalgan namunalari keltirilgan.
1.Ijro organi Tokarlik dastgoxining shpindeli; randalash dastgohining harakatlanuvchi stoli; konveyer tasmasi (zanjiri); ekskavator kovshi; ko'targich kabinasi; nasos parraklari; prokat stanining valiklari; dastgoh uzatish mexanizmining harakatlanuvchi vinti, kran siljish mexanizmining aravachasi; ko'tarish chig'irining ilmog'i.
2. Elektr dvigateli Turli qo'zg'atishli o'zgarmas tok dvigateli; faza yoki qisia tutashuv rotorli asinxron dvigatel; sinxron dvigatel; chiziqli o'zgarmas yoki o'zgaruvchan tok dvigatellari; ventilli dvigatel; odimlovchi dvigatel; yumalovchi va to'lqin rotorli dvigatellar; reduktorli dvigatellar.
3. Mexanik uzatish qurilmasi Silindrli va chervyakli reduktorlar; planetar uzatma, vint-gayka uzatmasi, to'lqinli uzatma; krivoship-shatun uzatmasi; zanjirli va qayishli (tasmali) uzatma; reykali uzatma.
4.O'zgartiruv-chi qurilma Boshqariladigan to'g'rilagich; o'zgaruvchan tok kuchlanishi va chastotasini o'zgartkichlari; kuchlanishni impuls o'zgartkichi; invertorlar.
5.Boshqarish qurilmasi Knopka, boshqarish kaliti; rostlagich(regulyator); boshqaruvchi hisoblash mashinasi; rele; kontaktorlar; kuchaytirgich; logik elementlar; faza detektori.
6.Elektr energiya manbai Sanoat chastotasidagi bir fazali yoki uch fazali o'zgaruvchan tok tarmog'i; o'zgarmas tokning sex tarmog'i; akkumulyator batareyasi; dizel-generator qurilmasi; quyosh batareyasi.


FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR RO’YXATI

1. А. М. Макаров, А. С. Сергеев, Е. Г. Крылов, Ю. П. Сердобинцев. Системы управления автоматизированным электроприводом переменного тока -«Волгоград» 2016.

2. O.O. Hoshimov, S.S. Saidahmedov. Elektr yuritma asoslari - Toshkent: «TALQIN»2008.
3. Xoshimov О.О., Imomnazarov А.Т. Elektromexanik qurilma va majmualarining elementlari - Toshkent: «O'AJBNT» Markazi. 2003.
4. http://fayllar.org