Синхрон генератор ва синхрон компенсаторларнинг қЎЗҒатиш системасининг тавсифи ва тенгламалари

СИНХРОН ГЕНЕРАТОР ВА СИНХРОН КОМПЕНСАТОРЛАРНИНГ ҚЎЗҒАТИШ СИСТЕМАСИНИНГ ТАВСИФИ ВА ТЕНГЛАМАЛАРИ.

Қўзғатиш системаси ва ростлагичлари дейилганда қўзғатиш токини ҳосил қилиш, бошқариш ва ростлашга мўлжалланган машина ва аппаратлар тушинилади. Қўзғатиш системанинг электр энергетик системада кечаётган ўткинчи жараёнга таъсири жуда катта. Шунинг учун ўткинчи жараёнларни қарашдан олдин қўзғатиш системасининг хоссаси билан танишиш зарур хисобланади. Қўзғатиш системанинг схемаси умумий ҳолда қуйидаги кўринишда бўлади (расм-1):

Расм 1. Қўзғатиш системасининг умумий кўриниши
Қўзғатиш системасининг электр системада кечаётган ўткинчи жараён характерига тоаъсири жуда сезиларлидир. Шунинг учун қўзғатиш системасини бажарилган деталларга эътибор қилмасдан ўткинчи жараёнларни тахлил қилишда унга қуйилган талаблар ва унинг хусусиятларини ўрганиш анча ахамиятли хисобланади.
Қўзғатиш системасининг таннархи ва қуввати синхрон генераторнинг қуввати ва таннархи билан қуйидагича мунособатда: Р_кс=(0,2+0,8)%Р_г: _кс=(5-12)%_г бўлади. Айрим вақтларда катта қувватли синхрон генераторларнинг қўзғатиш системаси индивидуал конструкцияланади. Қўзғатиш системасининг асосий характеристикаларига қўзғатиш токини ўзгартириш вақти (расм 2), қўзғатиш токини ошириш карраси (форсировка )ва қўзғатиш кучланишини ўстириш вақти хисобланади.

Расм 2. Қўзғатиш токининг вақт бўйича ўзгариш графиги.
Қўзатгичларининг тури бўйича қўзғатиш системаси:
1. Мустақил қўзғатиш системаси.
2. Ўз – ўзини қўзғатиш системаси.
Биринчи турдаги қўзғатиш системаларида, қўзғатиш чуламининг таъминоти алоҳида автоном ишлаётган манбадан берилади. Манбанинг электр юритувчи кучи генераторнинг ишлаш ҳолатига болиқ эмас. Манба ролини алоҳида ишлаётган дизель – генератор ёки бошқа электр тармоидан келтирилган паст кучланишли электр узатиш линияси бажаради.
Ўз – ўзини қўзғатиш системасида манбаининг электр юритувчи кучи асосий генераторнинг ишлаш режимига болиқ бўлади. Бу қўзғатиш системасида манба ролини асосий генератор билан бир ўқда жойлашган ўзгармас ток генератори (УТГ), индукторли генератор (ИГ) ва тескариланган синхрон генератор (ТСГ) бажаради.
Қўзғатиш системаси қўзғатиш токини шундай тезкор ўзгартириши лозимки фақат турунлашган режимда эмас балки ўткинчи жараёнда ҳам гененратор шинасида ва система тугунларида мумкин қадар кучланишнинг ўзгармаслигини таъминлаши зарур. Лекин тезкор ўткинчи жараёнларда ҳам ҳар қандай қўзғатиш системасининг таъсири бир оз кечикади, чунки генераторнинг ва қўзатгичнинг қўзғатиш чуламлари ўзиндукция (электромагнит инерцияга) эга, шунинг учун бу чуламлардаги токлар экспонента қонунияти билан ўзгаради (расм 2)
(1)
бу ерда чуламларнинг электромагнит инерционлигини характерловчи вақт доимийси, т- ўтиш жараёнинг кечиш вақти.
Қўзғатиш системасида элементлардан импульсининг ўтиш вақти, магнит узакларининг тўйинишини ҳисобга олмасак қўзғатиш системасининг биринчи элементи учун қуйидаги ифода билан ёзилади.
(2)
Қўзғатиш системаларида: генератор қўзғатиш токининг ва қўзатгичнинг қўзғатиш токининг ўзоқ вақтга номиналь қийматидан катта қийматига йўл қўйилмайди. Чунки бу чуламларнинг қизишига ва уларнинг изоляциясининг тезроқ эскиришига олиб келади. Шунинг учун қўзғатиш системаларида қўзғатиш токи ва кучланишининг максимал рухсат этиладиган қийматлари мавжуд. Мисол учун тўйинмаган мустақил қўзғатиш системасининг кучланиш қуйидаги экспоненциал қонуният билан ўзгаради.
(3)
Ёки туйинмаган мустақил қўзатгичли қўзатгичнинг кучланиши экспонента қонуният бўйича усиб боради.
(4)
бу ерда - қўзатгичнинг қўзғатиш чуламининг вақт доимийси.
Шундай қилиб тахминан хар қандай импульси берилганда инерциол элементлар занжирида хар бир элемент орқали экспоненциаль қонуният билан ўзгариши узатилади, чунки бунда худди кечикишдаги каби ходиса содир бўлади.
Қўзатгичнинг қўзғатиш токини ростлагичнинг контактлари туташтирилганинг биринчи лаҳзасида (4)-ни дифференциалаш натижасида қўзатгичнинг қўзғатиш кучланишининг ўзгариш тезлигини топамиз:
(5)
Қўзатгичнинг қўзғатиш кучланишни кутариш тезлиги қўзғатиш кучланишининг максимал қийматини ошириш ва қўзатгичнингчуламларининг вақт доимийси ( )ни камайтириш орқали эришилади. Унинг графиги расм 3 да келтирилган.

Расм 3. Қўзатгичнинг кучланишининг ўртача кўтарилиш тезлигининг аниқланилиши

Кучланиш бўйича максимал қийматининг мавжудлиги қўзатгичнинг қўзғатиш токини унинг рухсат этилган аниқ қийматидан ортиқга ошириш мумкинмаслигини аниқлайди. Чунки қўзатгичнинг қўзғатиш токини аниқ бир қийматидан ошиши ўз навбатида қўзагич қўзғатиш системасининг қувватига ва унинг тўйиниши билан боланган. Туйинишнинг пайдо бўлиши ўз навбатида шунга олиб келадики қўзғатиш токини оширганимиз билан қўзатгич қисқичларидаги кучланишнинг ошишига олиб келмайди. Бундан ташқари қўзатгичнинг қисқичидаги кучланишни ортиқча оширилиши унинг колектроининг ишлаш режимининг бузилишига олиб келади.

Қўзатгичнинг эффективлиги қўзғатиш токи ва кучланишининг номиналь қиймати, қўзғатиш кучланишининг максимал қиймати ва кучланишни кутариш тезлиги билан характерланади. Кўпинча характеристика сифатида қўзатгичнинг кучланишни кутаришнинг ўртача тезлиги ва унинг қўзатгич номинал кучланишига келтирилган. Ўртача тезликни расм 3 даги эгри чизиқга ўтказилган уринманинг тангенс бурчаги орқали аниқлаган.

Бу графикдаги «оав» майдоннинг юзаси қўзғатиш системанинг қўзғатиш кучланишини ўстириш тезлигини характерлайдиган кўрсаткич. Ҳар хил қўзғатиш системаларини қўзатгич кучланишини ўстириш итезлиги бўйича солиштириш натижасида хулоса қилиш мумкинки паст кучланишли қўзатгичи бўлган мустақил қўзғатиш системаси эффективлидир. Кучланишни ўстириш тезлигини кўпайтириш хисобига ҳам ошириш мумкин. Кучланишни оширишнинг яна бир йўли кучланишнинг кескин сакраш қийматини ошириш хисобига ҳам бўлиши мумкин. Юқорида қилинган тахлил қилиш асосида такидлаш мумкинки қўзғатиш системанинг тезкор тез жавоб бўлиши талаб этилади. Демак қўзғатиш системаси учун максимал қўзғатиш кучланиши ва қўзғатиш кучланишини ўстириш тезлиги (2000-3000) в/сек бўлиши керак.
Электр системанинг режимини математик тахлил қилиш ва уни сон ва сифат жихатидан баҳолаш учун қўзғатиш системасининг хар бир элементида кириш ва чиқиш катталиклари орасидаги математик боланиш ҳамда бу боланишнинг тенгламасини келтиришимиз зарур. Бу тенгламалардан фойдаланишда ростланадиган системада электр энергия захираси ўзгармасдан қолишлигини такидлаш зарур. Системанинг ташқаридан олаётган энергияси фақат системанинг режимига эмас балки ундаги қўзғатиш системаси ва ростлагичларига болиқ.Энергиянинг циркуляцияси системада фақат унинг асосий элементларига эмас, балки ундаги ростловчи элементларига ва уларнинг мосланишига (настройка) ҳам болиқ. Маълумки ростловчи элементларда индуктивликнинг мавжудлиги бу элементларнинг электромагнит инерционлигини характерлайди. Механик ростловчи элементларда эса унинг элементларининг ўзаро силжишларида механик инерция мавжуд. Лекин баъзи элементларнинг инерцияси система элементларида ўткинчи жараённинг кечишига нисбатан жуда кичиклигидан бу ростловчи элементларга инерциясиз дейилади.
Инерционлик хусусиятини хисобга олиш зарур бўлган элементларга -* инерцияли дейилади. Қўзғатиш системасининг хар бир инерцияли элементи маълум вақт доимийсига – инерциялик хусусияти унинг киришига берилаётган ва унинг чиқишидаги физик қийматлар билан характерланади.
Синхрон генератор ва синхрон компенсаторларнинг қўзғатиш системаси конструктив жихатдан бир биридан фарқ қилади ва қўлланилиши бўйича қуйидаги кўринишда бўлади:
1. Электр машинали қўзғатиш системаси бўлиб унинг принципиал схемаси расм 4 да келтирилган. Бу қўзғатиш системасининг қўзғатиш токини ўстириш вақти (0.4 - 0.5) секунд бўлиб, у қуввати 150Мвт- гача бўлган синхрон генераторларда қўлланилади.

Расм-4. Электр машинали қўзхатиш системаси.

ҚҚЧ – қўзатгичнинг қўзғатиш чулами.

ҚАР - қўзғатишни автоматик ростлагич.
ЎТГ – ўзгармас ток генератори.
ГҚЧ - генераторнинг қўзғатиш чулами.
КТ - кучланиш трансформатори.
Генераторнинг кучланишининг ўзгаришига пропорционал равишда ҚАР ўзгармас ток генераторининг қўзғатиш чуламининг токини ўзгартириш хисобига асосий генераторнинг қўзғатиш чуламидаги ток ва кучланиш ўзгаради. Натижада генераторнинг кучланиши ўзининг номиналь қийматига интилади.
2. Юқори частотали қўзғатиш системасининг принципиаль схемаси 5 расмда келтирилган. Бу қўзғатиш системасининг юқори частотали дейилишига сабаб ИГнинг токи ва кучланиши (400 – 600) Гц билан ўзгариши хисобланалди. Бу қўзғатиш системасининг қўзғатиш токинит ўстириш вақти (тезлиги) (0.3-0.4) секунд бўлиб у қуввати 300 МВт – гача булган синхрон генератор ва синхрон компенсаторларда қўлланилади.
бу ерда ИГ – индукторли генератор, унинг кучланишўининг частотаси 400-500 Гц; БВЎ – бошқарилмайдиган вентили ўзгартиргич. Бу қўзғатиш системасида ИГ статор чуламидан 400 Гц билан ўзгарувч кучланиш БВУ орқали ўзгармас ток кучланишига айлантирилиб генераторнинг қўзғатиш чуламига берилади.

Расм-3
3. Тиристорли қўзғатиш ситемасининг принципиаль схемаси темаси- унинг принципиал схемаси 4- расмда келтирилган.Бу системанинг қўзатиш кучланишини ўзгартириш тезлиги 0,08 секунд бўлиб у қуввати 500 МВт -гача бўлган синхрон генераторларда қўлла-нилади.

Расм 5. Юқори частотали қўзғатиш системаси
бу ерда ТБС – тиристорни бошқариш схемаси
ТБЎ – тиристорли бошқариладиган ўзгартиргич.
Бу қўзғатиш системасида манба ролини алохида автоном ишлаётган дизель генератор бажаради. Ташқи манбадан олинаётган узгарувчан ток кучланиши ТБУ орқали ўзгармас ток кучланишига айлантирилиб генераторнинг қўзғатиш чуламига берилади. Бу қўзғатиш системасидла генераторнинг қўзғатиш чуламига берилаётган қўзғатиш токи тиристор очилиш бурчагининг функцияси бўлади.
Юқорида қаралган барча қўзғатиш системаси учун умумий бўлган камчилик уларда контакт чутка апрпаратининг мавжудлиги. Чунки КШАда содир бўладиган носозликлар электр система режимининг бузилишига ва шикастланишларга олиб келади. Катта бирлик қувватли генераторларда ишончлилик кафолати юқори бўлган қўзғатиш системаларини қуллашни талаб этади. Бу муомма чуткасиз қўзғатиш системасини қуллаш орқали бартараф этилади. Бу қўзғатиш системаси қуввати 500 – 1200 МВТ бўлган синхрон генераторларда қулланилади ва унинг принципиаль схемаси 6 расмда келтирилган. Бу ерда ТСГ – тескариланган синхрон генератор, унинг фаза чуламлари роторда, қўзғатиш чулами эса статорда жойлашган. Тескариланган синхрон генераторнинг роторда жойлашган фаза чуламларидан олинаётган ўзгарувчан ток кучланиши БВУ орқали ўзгармас ток кучланишига айлантирилиб генераторнинг қўзғатиш чуламига берилади. Тескариланган синхрон генераторнинг фаза чуламлари, БВУ и генераторнинг қўзғатиш чулами ўзаро силжимас булганлигидан КША аппаратига эхтиёж йўқ.

Расм 6. Чуткасиз қўзғатиш системаси.
- система элементларининг актив қаршилиқларида йўқалаётган энергия.
Электр системанинг режим ва система параметрлари орасидаги унинг алмаштириш схемаси орқали аниқланилади.
Маълумки электр система элементларининг алмаштириш схемаси унда кечаётган жараёнларни ўрганишни соддалаштиришга ва мураккаб жараёнларнинг тенгламаларини тузишни енгиллаштиради. Мураккаб системанинг алмаштириш схемаси унинг алохида элементларининг алмаштириш схемаларидан топологик схемасига мос тузилади. Алмаштириш схемаси актив ёки пассив бўлиши мумкин.
Алмаштириш схема шундай тузиладики, у реал системада кечаётган жараёнларнинг логик ёки математик моделини беради. Олинган модель бўйича электр системада кечаётган жараёнларни тахлил қилиш мумкин. Алмаштириш схемани тузишда жудда эхтиёт бўлиш керак, чунки нотўғри тузилган алмаштириш схемаси катта хоталикларга ва маъносиз натижаларга олиб келиши мумкин.