Жиілікті электр жетекті сорғы станциялары
7
8
9
10
Аннотация
В представленном проекте был проведен серьезный анализ методов
управления и способов регулирования электроприводом насосных установок
систем горячего водоснабжения и осуществлен выбор оптимального варианта
по схеме ПЧ-АД с точки зрения экономичности, простоты и надежности.
Произведён расчёт мощности приводного электродвигателя насоса в
соответствии с реальной нагрузкой системы горячего водоснабжения. При
этом выбран асинхронный двигатель типа 4А112М2У3 и соответствующий
ему преобразователь частоты РЭН-2-02-УХЛ4 мощностью до 30 кВт,
управляемый программным контроллером ГСП МИКРОДАТ. Разработана
математическая модель и соответствующая ей виртуальная модель
предлагаемого электропривода по схеме ПЧ-АД, исследование которой
проводилось
в среде
визуального программирования Simulink
математического пакета Matlab 7.0.
11
Аңдатпа
Ұсынылып отырған жобада ыстық сумен жабдықтау жүйесінің сорғыш
құрылғысын электр жетекпен реттеу әдістері және басқару жүйесін әдістерін
талдау келтірілген, ЖТ-АҚ сұлбасы бойынша экономикалық жағынан және де
қарапайымдылығы мен сенімділігі жағынан қолайлы түрі таңдап алынды.
Ыстық сумен жабдықтау жүйесінің нақты жүктемесіне сәйкес сорғыштың
жетектік электр қозғалтқышының қуатының есебі шығарылған. Сонымен
бірге, 4А112М2У3 типтегі асинхронды қозғалтқыш таңдап алынды. Оған
сәйкес келетін ГСП МИКРОДАТ бағдарламалық контроллер басқарылатын
қуаты 30кВт - ға дейінгі РЭН-2-02-УХЛ4 жиілікті түрлендіргіш, таңдап
алынды.
Matlab 7.0 математикалық пакетінің Simulink
визуального
программалауы арқылы ЖТ-АҚ сұлбасы бойынша ұсынылған электр жетекке
сәйкес келетін виртуальды модель және математикалық модель жетілдірілді.
12
Annotation
This project was carried out a serious analysis of the management and control
methods of the electric pumping system and hot water systems and was used to
select the optimal scheme of BP in terms of economy, simplicity and reliability.
Also was calculated the power of the driving motor of the pump according to the
actual load of the hot water system. In that occasion was chosen an induction motor
4A112M2U3 and the corresponding frequency converter Ren-2-02- NF4 up to 30
kW, with GSP MIKRODAT program controller. Also was developed a
mathematical model and its corresponding virtual model of the proposed scheme of
the electric drive-AD, which was researched in a visual program called Simulink of
the mathematical package Matlab 7.0.
13
Мазмұны
Кіріспе
1 Сорғы станцияларындағы электр жетегін басқаруды талдау және зерттеу
тапсырмаларын дұрыс қою
1.1 Оператордың технологиялық қағидатының және жұмыс істеу
қағидатын сипаттау
1.2 Сорғы қондырғылары туралы патентті - ақпаратқа шолу және жалпы
мәліметтер
1.3 Сорғы қондырғысының жұмыс істеу режимдері
1.4 Сорғы қондырғысын реттеу тәсілдері
1.5 Жиілікті-реттелмелі электр жетегі жайлы жалпы мәліметтер.
Скалярлы және векторлық асинхронды қозғалтқышты басқару.
7
9
9
12
13
14
15
1.6
Вентильді электрқозғалтқыш базасындағы жетектелген сорғы
станциясы. Технологиялық процестерде реттелмелі электр жетегін
қолданудың ерекшеліктері.
1.7 Автоматтандырылған электр жетегіне, сорғы қондырғысының басқару
жүйесіне қойылатын талаптар және электр жетегінің жүйесін таңдауын
негіздеу.
1.8 Зерттеудің мақсаты мен мәні
2 Сорғы қондырғылардың электр жетектерінің жүйесін таңдау және оның
параметрлерін есептеу
2.1 Жиілік түрлендіргішінің құрылымы
2.2 Жиілік реттегішінің жұмыс істеу принципі
2.3 Қоректенетін желіге жиілік түрлендіргішінің әсері. Электр
энергиясының сапасы
2.4 Электр жетегінің механикалық бөлімінің есептеу сұлбасы
2.5 Қондырғы механизмдерінің жүктемелерін есептеу
2.6 Электр қозғалтқышты таңдау және оның қуатын есептеу
2.7 Түрлендіргішті және автоматизация құрылғыларын таңдау
20
21
23
24
24
24
26
28
28
30
31
3
Сорғы қондырғыларындағы жиілікті-реттелмелі электр жетегін
MATLAB ортасында зерттеу
3.1 Асинхронды қозғалтқыш үлгісін зерттеу және оның математикалық
арақатынасы
3.2 MATLAB ортасында асинхронды қозғалтқыштың мүмкіндікті моделі
3.3 Орталық сорғы - жиілігі реттелмелі асинхронды қозғалтқыш
жүйесінің математикалық сипаттау.
3.4 Орталық жүрісті сорғының матемтикалық моделі
32
32
41
43
46
3.5
ЖТ-АҚ
-
орталық жүрісті сорғының жүйесін
MATLAB
программасында модельдеу
4 Өмір тіршілігі қауіпсіздігі
4.1 Сорғы станциясындағы еңбек жағдайларын талдау
4.2 Жасанды жарық бойынша есептеулер
4.3 Нөлдеуді есептеу
14
47
51
51
55
57
5 Экономикалық бөлім
5.1 Сорғы агрегаттарындағы жиілігі реттелмелі электр жетектерін
қолданудың технико - экономикалық негіздемесі
5.2 Технико - экономикалық көрсеткіштерін есептеу
5.3 ЖТ-АҚ жүйесін енгізу арқылы экономикалық пайдасын анықтау
5.4 Өтелу мерзімін есептеу
Қорытынды
Қолданылған әдебиеттер тізімі
15
61
61
61
65
66
67
68
КІРІСПЕ
Су және жанармайлы - энергетикалық ресурстарды рационалды
қолдану, сол сияқты қоршаған ортаны қорғау су - және жылумен қамтамасыз
ету бағыттарын анықтады. Су құбырлы жүйелерін жаңадан жобалау немесе
іске қосылған жүйелерді қайта құру тұйық цикл бнегізіндегі ағынсыз су
қолдану жүйелерін жиі қарастыратын болды. Сумен қамтамасыз ету
жүйелерінің негізгі энергетикалық түйіні болып су құбыры арқылы түрлі
сұйықтықтарды тасымалдайтын сорғы станциялары қарастырылады.
Осы дипломдық жүйенің негізгі мақсаты болып ыстық сумен
қамтамасыз ететін сорғы қондырғыларының автоматтандырылған электр
жетегін жобалау болып табылады.
Жанармайлы - энергетикалық ресурстарды үнемдеуін қаладағы және
басқа пунктарда тұрғын, өндіріс және жалпы қолданысты ғимараттарын
жылумен қамтамасыз етуін орталандыру арқылы жасауға болады.
Орталандырылған жылумен қамтамасыз етуді дамытудың негізгі жолдарына:
жылыту және технологиялық қажеттіліктерге жұмсалатын рационалды
концентрация және ыстық сумен буды өндіруді орталандыру, ЖЭО және ірі
аудандық қазандықтарды салу жатады.
Ауыл шаруашылықты жылумен қамтамасыз ету мемлекеттің энергетика
жүйелерінің негізі болып табылады. Жылумен қамтамасыз ету жүйелерінің
тағайындалуы тұтынушыларды қажетті жылумен қамтамасыз ету (қажетті
параметрлердегі сумен будың шамасы).
Орталандырылған жылумен қамтамасыз ету жүйесінде
келесі
технологиялық процестер өтеді: жылуды өндіру және жіберу, жылу
таратқышты тасымалдау және қолдану.
Жылуды өндіру және жіберу жылу дайындағыш жылу көзі
құрылғыларында - ЖЭО және қалалық немесе өндірістік қазандықтарында
өтеді. Жылу көздерінде органикалық және ядролық жанармайды қолданады.
Жылу көздерінің негізгі тағайындалуы - жылу жүйесіне жылуды жіберілу
режимдерін үнемді жеткізу, агрегаттардың берікті, үздіксіз және ұнемді
жұмыс жасауы.
Жылу көзін тұтынушылармен қосып отыратын жылу таратқышты
тасымалдау жылу желілері арқылы өтеді. Жылу желілеріне жылу өткізгіштері
және олардағы желі станциялары жатады (дроссельді, араластырғыш,
басқылаушы). Қалаларды орталандырылған жылумен қамтамасыз ету ереже
бойынша сулы жүйелермен өтеді, онда жылу таратқыш болып су
қолданылады.
Жылумен қамтамасыз ететін су жүйелері жабық және ашық болады.
Жабық жүйелерде циркуляционды жылу жүйесіндегі су ереже бойынша жылу
тасымалдаушы болып келеді, желіден қолдану үшін алынбайды; ашық
жүйелерде жылу таратқыщ (су) тұтынушылармен ыстық сумен қамтамасыз
етіліп жеке қолданыс үшін алынады.
16
Жылу көздерінен қалаларды жылумен қамтамасыз ету, ереже бойынша,
екі құбырлы жылу жылу жүйелерін қолдану арқылы өтеді.
Жылу жүйелерінің тағайындалуы - сумен жылуды аз шығындау
арқасында жылу таратқышты берікті, үздіксіз тасымалдау.
Жылу тасымалдаушыны қолдану (жылуды шығару) тұтынушылардың
жылу қабылдағаштарында өтеді: жылу, ыстық сумен қамтамасыз ету және
желдету жүйелерінде. Жылуды тұтынушыларға жіберген кезде жылытылатын
орта параметрлерін заң бойынша ұстап туру жүзеге асырылады.
Электр энергия құнының жоғарылауына байланысты осы жобаның
тақырыбы өзекті болып келеді.
17
1 Сорғы станцияларындағы электр жетегін басқаруды талдау және
зерттеу тапсырмаларын дұрыс қою
1.1 Оператордың технологиялық қаидатының және жұмыс істеу
қағидатын сипаттау
Технологиялық қондырғысын сипаттау кезінде осы тип үшін өзгеше
кейбір терминдер қолданады:
* Сорғы - энергия күшімен сұйықтықты қозғалтатын гидравликалық
машина.
* Сорғы агрегаты (СА) - сорғы, электр жетегінің және ауыстыратын
механизмның жиынтығы (муфта, бәсеңдеткіш (редуктор), тегергіш (шкив).
* Сорғы қондырғысы (СҚ) - сорғылардың немесе бірнеше сорғы
агрегаттарның қажетті жұмыс режимімен қамтамасыз ететін жабдықтар
комплексі. Сорғы қондырғысы бір немесе бірнеше агрегаттардан, су
құбырларынан, бақылау - өлшегіш аппаратурадан сол сияқты басқару және
қорғау аппаратурасынан тұрады.
* Сорғы станциясы (СС)
-
өзіне бір немесе бірнеше
сорғы
қондырғыларын және қосымша қосатын құрылыс.
Сорғы қондырғылары су құбырлы, канализациялық, мелиорациялы,
жылу құбырларына жіктеледі.
Жылыту сорғы станциялары (жылу бекеттері) тұтынушыларға қажетті
параметрлерін жеткізу үшін арналған
Сорғы қондырғылары жыл сайын Республика бойынша өндірілген
электр энергиясының 20% шығындайды.
Қазіргі уақытта сорғы
қондырғылары көбі ысырапқа жұмыс істейді. Электр энергиясының шығыны
10,15% жетеді, кейде осы көрсеткіш тұтынатын электр энергиясының 20,25%
жетеді.
Сорғының жұмыс дөңгелектерінің айналу жиілігінің
өзгеруіне
негізделген реттеудің экономикалық тәсілдерін қолдану сорғы
қондырғыларында электр энергиясының шығынын едәуір қысқартуға әкеледі.
Қазіргі сорғы қондырғыларында айналу жиілігін өзгерту автоматтандырылған
электр жетегінің көмегімен жасалады.
Ыстық судың шаруашылық қоректену жүйесіне келуі және оның күндік
таратылу сипаттамалары біршамалы емес және ғимараттардағы тұратын адам
санына байланысты.
Ашық жылумен қамтамасыз ететін жүйелері тұрғын аудандары мен
орталық жылу пунктының арасында және жылу ғимараттарының арасында
төрт құбырлы жылу жүйелері салынады: екі құбыр - беретін және кері -
ғимараттардың жылыту жүйесіне жылуды жеткізу үшін, және тағы екі құбыр
- жіберетін және циркуляционды - ыстық сумен жабдықтайтын жүйеге суды
жеткізеді. Осындай жылу пунктының сұлбасы 1.1 - суретте көрсетілген.
Ыстық сумен жабдықтайтын сорғы қондырғысының жұмыс режимі
суды тұтыну және қысымды - реттелмелі сумен қамтамасыз ететін құрылыс
18
жүйелерімен анықталады. 1.1 - кестеде ыстық судың таратылуы тәуліктің
сағаттары бойынша шамамен орташа секундтағы шығыны 20 лс және оның
жалпы су бұрғыш қалыпсыз коэффициенті Кжалп=1,3 [1]. Егер су тұтынғыш
желісінде реттелетін сыйымдылық болмаса, онда тұтынушыны максимал су
тұтыну уақытында сумен қамтамасыз ету үшін сағаттық жібері қондырғысын
максимум ретінде алу керек (кесте бойынша 9-дан 10-ға дейін), яғни тәуліктік
тұтынудың көлемінен 5,6 % тең деп лау керек.
1 - лайшық; 2 - шығыс тетігі; 3 - шығысты құбырда келген және қайтқан
кезінде өлшейтін жылусатемпературасының науышы; 4 - су температурасын
реттейтін үшжүрісті араластырғыш қақпақша; 5 - су реттегіші;
6 - циркуляционды сорғылар; 7 - қайтарылма бекітпесі; 8 - су өлшегіш.
1.1 сурет - Ыстық суды тікелей алатын жылу пунктының сұлбасы
Егер тұтынушылар жүйесіне реттелмелі сыйымдылықты су қысымды
ғимаратын қосса, сорғы қондырғысының жалпы жіберуін және қуатын
азайтуға болады. Бірақ кейбір жағдайларда реттелмелі сыйымдылықты су
қысымды ғимараттар үлкен болуы мүмкін және оның салынуы экономикалық
жағынан тиімсіз болады.
Сорғы қондырғыларын сыртқа тебуші сорғылармен жабдықтауы ыстық
сумен жабдықтау жүйелерін реттеуіші сыйымдылықсыз қолдануға рұқсат
етеді.
Ыстық сумен жабдықтайтын сорғы қондырғыларының жүйесі кіріс
коллекторынан тұрады, оған сорғыш желілері арқылы екі сорғы қосылған
(К9020 типті). Сорғылардың қысым желілері қысым коллекторы арұылы
қосылған. Екі сорғының бірі - негізгі, екіншісі апаттық. Сорғылардың
функциялары периодты түрде ауысып отырады. Тұтынушыларға қосылған
сорғы станцияларын су таратқыш қосып отырады.
19
1.1 кесте -
Ыстық судың таратылуы тәуліктің сағаттары бойынша
шамамен орташа секундтағы шығыны 20 лс және оның жалпы су бұрғыш
қалыпсыз коэффициенті Кжалп=1,3 [1].
Есеп бойынша ыстық сумен жабдықтайтын жылу пунктындағы осы
сорғы қондырғысында К типті сорғыны қолданамыз. (консольды сорғы). К
типті сорғылар таза сумен қатар 105 С-қа дейінгі сұйықтықтарды жіберу үшін
арналған. 4А типті асинхронды қозғалтқышпен қозғалысқа келтіріледі.
Сорғының техникалық сипаттамалары 1.2 кестеде келтірілген.
1.2 кесте - К9020 типті сорғының техникалық сипаттамасы
20 Тәулік
уақыты
Сағаттық
шығыны,%
Тәулік уақыты
Сағаттық
шығыны,%
0.1
3
12.13
4,7
1.2
2,5
13.14
4,1
2.3
2,5
14.15
4,1
3.4
2,6
15.16
4,4
4.5
3,5
16.17
4,7
5.6
4.1
17.18
4,1
6.7
4,5
18.19
4,5
7...8
4,9
19.20
4,5
8.9
4,9
20.21
4,5
9.10
5,6
21.22
4,8
10.11
4,9
22.23
4,6
11...12
4,7
23...24
3,3
3
Жіберу м ч
лс
60
80
100
3
Жіберу м ч
лс
16,7
22,2
27,8
Қысым, м
25,7
22,8
18,9
Жұмыс дөңгелегінің айналу жиілігі, айн.мин
2900
Сорғы қуаты, кВт
5,6
6,3
6,7
Сорғының ПӘК, %
76
79,5
77
Рұқсат етілген вакуумметриялы сору биіктігі, м
5,4
5,3
4,2
Жұмыс дөңгелегінің диаметрі, мм
148
Автоматты басқару жүйесі қолмен немесе автоматандырылған басқару
жүйесі ретінде жұмыс істей алады. Жүйе қолмен басқару режимінде істесе
оператор функциясына жүйедегі сұйықтықтың қысымына байланысты
сорғыларды коммутациялау болып табылады. Осы режимде жүйедегі
сұйықтықтың қысымы датчиктер бойынша бақыланып отырады.
Сұйықтықтың температурасы автоматты түрде орталық жылу пунктында
бақыланып отырады деп санаймыз.
Жүйенің автоматты режимде жұмыс істеуі оператор функциясына
басқару жүйесінің дұрыстыңын бақылау жатады.
1.2 Сорғы қондырғылары туралы патентті - ақпаратқа шолу және
жалпы мәліметтер
Элект энергия сорғы қондырғыларының жұмысы. Қазіргі кезеңде
отандық және шетел елінің сорғы қондырғыларының реттеу жүйелерінің
жұмыс тәртібі автоматтандырылған реттелмелі электр жетегінің арқасында
жүзеге асады. Осындай жүйелерде реттелмелі параметрі болып сұйықтық
қысымы саналады. Қазіргі техниканың дамуы берілген қысымды бір қалыпты
ұстап тұруға рұқсат береді. Бірақ жоғары дәлдік сорғы агрегатының электр
қозғалтқышының үздіксіз айналу жиілінің өзгерісіне әкеп отырады және
осының салдарынан сорғы агрегатының бөлек элементтеріне айнымалылық
белгісінің жүктемесі пайда болуына әкеледі (созылғыш муфта, қозғалтқышы
бар қоспалы сорғы және т.б.). Сондықтан реттеу жүйесіне жоғары сезімсіздік
зонасын қондыру керек, бірақ бұл қысымның тұрақтылығын төмендетеді.
Ыстық сумен қамтамасыз ету жүйесінде реттелмелі электр жетегі
ретінде электр жетегінің бір түрін қолдану қарастырылады, соның ішінде:
қоздыру қоректері тиристорлы БУ-3509 блоктарынан болатын индукторлық
жылжу муфтасы (ИЖМ) және т.б.; ТЖТ, РЖТ-2 SAMI (Stromberg фирмасы)
және басқа типті сериялы жиілік өзгерткіштері; ШДУ басқару
станцияларының және ТПД-2 өзгерткіштерінің базасындағы АВК сұлбалы
электр жетектері; вентильды электрқозғалтқыштар базасындағы ЖТВН,
ЖТВС өзгерткіштері бар электр жетектері.
Су бөлгіш қысым желіде ұлғайған кезде сұйықтық қысымы
тұрақталады, ал сорғының электр қозғалтқышының айналу жиілігі желінің
реттелуі әсерәнен азаяды. Су тұтынуы жоғарылаған кезде керісінше сұйықтық
қысымы желіде азайып, айналу жиілігі өседі. Құбыр жүйеінде сұйықтық
қысым жүйесін тұрақтандырудың негізгі мақсаты қысымды берілген бағанада
ұстап тұру.
Су келуінің немесе су қолдануының жоғарылаған жағдайына немесе
олардың өшіп және қолдануы азайған жағдайына желідегі сұйықтықты
тұрақтандыру жүйесінде бірнеше реттелмейтін сорғылардың қосылуын
қарастырған жөн.
Реттелмелі жетекпен үлкен агрегатты сипаттамалы сорғылар
жабдықталуы керек. Бір типті сорғыларды қолданған кезде, реттелмейтін
21
сорғылардың жұмыс дөңгелектерінде өлі аймағының пайда болмауы үшін
диаметрлері реттелмелі сорғылардың жұмыс дөңгелектерінің аймағынан аз
болуы керек. Диаметрі бірдей болған жағдайда және реттелмелі сорғы
максимал жіберу режимі жұмысы кезінде айналу жиілігі жоғары болғанда
сипаттамаға сай жоғары қуатты қозғалтқышпен жабдықталуы тиіс
Айқын артықшылықтарына қарамастан, реттелмелі электр жетегі сорғы
қондырғыларында кең қолданыста емес. Қазіргі уақыт талаптарына сәйкес
оның кең қолданыста болуы талап етіледі. Жартылай өткізгіш
техникаларының дамуы реттелмелі электржетектерін салыстырмалы арзан
және сенімді статистикалық базаға сай түрлендіргіштерді құрастыруға әкелді.
Бұдан басқа негізгі құндылықтылығын әлемдік энергетикалық дағдарыс
көрсетті және олдарды рационал түрде жоюға ынталандырды. Нәтижесінде
автоматтандырылған реттелмелі электр қозғалтқыштарын зерттеу бойынша,
сорғы қондырғыларын әзірлеу және құрастыру жұмыстары кеңейді. Төменде
негізгі сипаттамалы қондырғылар көрсетілген.
1.3 Сорғы қондырғысының жұмыс істеу режимдері
Сорғы қондырғысының жұмыс режимі су тұтыну режимдерінің
өзгерістеріне байланысты.
Су тұтыну режимдері негізінде тәуліктік, апталық және т.б. кестелеріне
сипатталады. 1.2 - суретте кішігірім ауылдық аймақтың тәуліктік су тұтыну
кестесі келтірілген.
Q, м3с
t,сағ .
QQQ
1.2 сурет - Су тұтыну режимдері негізіндегі тәуліктік кестесQQQ
Q
22
QQ
QQQ
Q
і
Су тұтыну кестелері біркелі емес коэффициенттермен сипатталады.
Біркелі емес максимал коэффициенттерінің максималы:
Kmax=QmaxQоp,
мұнда, Qmax- максимал су тұтыну дәрежесі.
Qоp- су тұтынудың орташа мәні.
Біркелі емес минимал коэффициентті
Kmin= QminQоp,
мұнда Qmin-минималды су тұтыну дәрежесі
Су тұтынуының ауытқу диапазоны келесі қатынаспен сипатталады:
= Qmin Qmax,
сол сияқты, максимал және минимал қысықтар арқылы көрсетіледі
= Кmin Кmax.
(1.1)
(1.2)
(1.3)
(1.4)
Әрбір су беріс жүйесінде өнімсіз шығыстары мен шығындары болады,
олардың шамасы көп жағдайда жалпы берістің 15-20% құрайды. Олай болса
сорғы қондырғысының берілісі осы шамаға су тұтынуынан көп болу керек.
Тұрақты су тұтыну кезінде қондырғылар бірқалыпты берліс пен
қысыммен жұмыс істейді, олар өзара қатынаспен байланысты
Pпол = H*Q γ g,
(1.5)
мұнда, Н-қысым, м; Па;
Q - су берілісі;
g - бос түсу жылдамдығы, мс2.
Су тұтынуы көбейген сайын, берілісті көбейтіп отыру керек. Сонымен
қатар құбырдағы қысым шығыны көбейеді. Осы шығындарды қалпына
келтіру үшін сорғы қонырғысындағы тарқату қысымын көбейту керек. Су
тұтынуы азайған кезде, беріліс пен қысым азаюы керек.
1.4 Сорғы қондырғысын реттеу тәсілдері
Реттеу әсері сындарлы-техникалық және оперативті-пайдалану сипатты
болуы мүмкін.
23
Сындарлы-техникалық сипаттарының құбыр желі жүйелеріне әсер
ететін келесі сипаттамаларды жатқызуға болады:
- құбыр желілерінің техникалық тапсырмасына сай геометриялық және
технологиялық параметрлерін таңдау;
- сорғы параметрлерін таңдау;
- сорғы дөңгелегін сол мақсатына сай ауыстыру;
Осы шаралардың барлығы жобалау, монтаждау және желі жүйесін
жөндеу кезінде орындалады. Олар оператормен күнделікті желі жүйесін
қолдану кезінде қолданыла алмайды, сондықтан ары қарай қарастырмаймыз.
Қазіргі уақытта желі жүйесін оперативті реттеудің төрт режимі белгілі:
- сорғыларды тізбектей (паралель) қосу арқылы;
- желі жүйесін дросселдеу тәсілі арқылы;
- сорғы кірісін қайта қосу арқылы реттеу;
- жетекті электр қозғалтқышының айналу жиілігін өзгерту арқылы
реттеу.
1.3 суретте реттелмейтін және РН реттелетін жетек қоректенетін сорғы
қуатының қатысы көрсетілген. Графикалық айырмашылықпен анықталатын
Р қисығы, реттелмелі жетек орнатылған кездегі үнемделген қуатты
сипаттайды. НС* статикалық қысымына байланысты үнемделген электр
энергиясының шамасы орнатылған қозғалтқыш қуатының 30%-на дейін
құрайды.
1 - реттелмейтін сорғылардың тұтынатын қуаты; 2 - реттелмелі сорғылардың
тұтынатын қуаты; 3 - реттелмелі жетекті қондырған кездегі үнемделген қуат.
1.3 сурет - сорғы тұтынатын қуат қатынастары
1.5 Жиілікті-реттелмелі электр жетегі жайлы жалпы мәліметтер.
Скалярлы және векторлық асинхронды қозғалтқышты басқару
1.5.1 Жиілікті реттеу теориясы отызыншы жылдары зерттелгеніне
қарамастан, жиілік режимінде асинхронды қозғалтқышты басқару жақын
24
уақытқа дейін үлкен мәселе болатын. Жиілікті-реттелмелі электр жетегінің
дамуы жиілік реттегіштерінің жоғары бағасына байланысты тежеленетін.
IGBT-транзисторлы күштік сұлбаларының пайда болуы, жоғары өнімді
микропроцессорлы басқару жүйелерінің дамуы, Еуропа, АҚШ және Жапония
фирмаларына қазіргі заман жиілік ретегіштерін қол жетімді бағаға сай
жасауына ынта етті.
Айналу жиілігін орындағыш механизмдер арқылы реттеу келесі сан
түрлі құрылғыларды қолдану арқылы жасауға болады: механикалық
вариаторлар, гидравликалық муфталар, статорға немесе роторға қосымша
қосылатын резисторлар, жиілікті электр механикалық түрлендіргіштер,
статикалық жиілік түрлендіргіштері.
Бірінші төрт қондырғыларды қолдану жоғары сапалы реттеу
жылдамдығын қамтамасыз етпейді, үнемсіз, пайдалану және жөндеу кезінде
жоғары шығынды қажет етеді. Статикалық жиілік түрлендіргіштері қазіргі
уақытта асинхронды жетекті басқару құрылғыларының қатарына жатады.
Асинхронды қозғалтқыштың жылдамдығын реттеу принципі f1 кернеу
қорегінің жиілігін өзгерту арқылы келесі өрнекпен көрсетуге болады.
Осы тәсіл кең диапазонда жылдамдықты бірқалыпты реттеуді
қамтамасыз етеді, ал механикалық сипаттамалары жоғары қаттылыққа ие.
Жылдамдықты реттеу асинхронды қозғалтқыштың сырғуын
көбейтуімен жөнелтілмейді, сондықтан қуат шығынының шамасы реттеу
кезінде үлкен емес.
Асинхронды қозғалтқыштың жоғары энергеикалық көрсеткіштерін -
қуат коэффициентін - алу үшін, жиілікпен бірге келтірілген кернеуді өзгертіп
отыру қажет.
Кернеу өзгерінің заңы Мс жүктемесінің сипаттамасына байланысты.
Кернеу өзгерінің заңы тұрақты болған жағдайда Mс=const, статордағы кернеу
жиілікке пропорционал реттелуі керек:
Вентиляторлы сипаттама жүктемесі үшін осы жағдай келесі түрге ие
болады:
25
Жүктеме моменті кері пропорционал болған кезде:
Осылайша, асинхронды қозғалтқыш білігінің сатысыз айналу жиілігін
бірқалыпты реттеу үшін, жиілік түрлендіргіші бір уақытта асинхронды
қозғалтқыш статорындағы кернеуі мен жиілігінің реттелуін қамтамасыз ету
керек.
Скалярлы басқару кезінде анықталған заң бойынша қозғалтқышқа
келтірілген жиілік пен амплитудасын өзгертіп отырады. Қоректендіретін
кернеу жиілігін өзгерту қозғалтқыштың максимал және жіберілген моментінің
есептелген шамаларынан, қуат коэффициентінің ауытқуына әкеледі.
Сондықтан жиілікті өзгерткен кезде кернеу амплитудасында өзгертіп отыруын
қажет етеді.
Қазіргі жиілік түрлендіргіштерін скалярлы басқару кезінде қозғалтқыш
максимал моментінің Ммакс білік кедергісіне қатынасы Мс тұрақты болады.
Яғни, жиілік өзгерген кезде кернеу өзгеруі, қозғалтқыштың максимал
моментінің өтпелі жүктеме моментіне қатынасы, арқылы болады. Осы
қатынас қозғалтқыштыі аса жүктемелі тәсілі деп аталады.
Аса жүктемелік тұрақтылығы кезінде қозғалтқыш қуатының номинал
коэффициенті және ПӘК-і айналу жиілігінің диапазонында өзгермейді.
Асинхронды қозғалтқышты реттеу тәсілдерінің айрықшылығы
статордағы кернеу U шамасын статикалық момент кедергілерінің функциясы
ретінде өзгертіп отыру қажет.
Осылайша, скалярлы басқару тәсілі қорек кернеуінің жиілікке қатынасы
электр қозғалтқышының білігіндегі жүктеме сипаттамасымен анықталады.
Тұрақты момент үшін әрқашан Uf = cоnst қатынасы қолдануы керек.
Сонымен қатар кіші жиіліктерде қозғалтқыштың максимал моменті құлай
бастайды. Осыны өтемдеу үшін және жіберу моментін көбейту үшін қорек
кернеуінің бағанасын жоғарылату керек.
Максимал айналу моментінің қатынасын кернеумен
жиілікке
байланысты қолдана отырып, жүктеменің әр түрлі типіне байланысты U және
f графиктерін салуға болады.
Скалярлы тәсілдің басты ерекшелігі ретінде бір уаұытта электр
қлзғалтқыштар тобын басқару болып табылады.
Қозғалтқыштың жиілік түрлендіру диапазоны 1:40 болған кезде
скалярлы басқару жиілікті-реттелмелі электр жетектеріне жеткілікті.
Векторлы басқару диапазонын көбейтуге, басқару жиілігінің туралауға
және электр жетегінің жылдамдығын көбейтуге рұқсат береді. Бұл тәсіл
қозғалтқыштың айналу моментін тура басқаруға қол жеткізеді.
Айналу моменті қоздырғыш магнит өрісін тудыратын статор тоғымен
анықталады. Моментпен тікелей басқарған кезде амплитудадан бөлек
26
статордағы тоқ фазасын, яғни тоқ векторын, өзгертіп отыру қажет. Векторлы
басқару термині осыған негізделген.
Тоқ векторын басқару үшін, яғни статордың магнит ағынының күйін,
белгілі уақытта ротордың орналасқан күйін білу қажет. Бұл ротор күйінің
шығарылмалы құрылғысы арқылы немесе қозғалтқыштың басқа парметрлерін
қолдана отырып ротор орналасқан күйін анықтау арқылы анықталады. Осы
параметрлер ретінде статор орамаларындағы тоқ немесе кернеу қолданылады.
Арзанырағы ретінде кері байланыс жылдамдық датчигы жоқ векторлы
басқарылатын жиілігі - реттелмелі электр жетегі саналады, бірақ бұл
жағдайда векторлы басқару жиілік түрлендіргішінен үлкен көлемді және
жоғары жылдамдықты есептеуді қажет етеді.
Моментпен тікелей аз және нөлге жақын айналу жылдамдығының
жұмысына кері байланысы жоқ жиілікті реттелмелі электр жетегі жоқ.
Кері байланысы датчигы бар векторлы басқару диапазоны 1:1000 және
одан жоғары, жылдамдық туралығын қамтамасыз ету - жүздік пайыз, ал
момент бойынша туралығы-бірлік.
Синхронды жиілікті - реттелмелі жетектерінде асинхронды жиілікті
басқару тәсілдері қолданылады.
Жиілік түрлендіргіштің басқару бөлігі сандық микропроцессорларда
орындалады және күштік электронды кілттермен басқаруды және көп көлемді
қосымша есептерді шығаруды (бақылау, диагностика, қорғау) қамтамасыз
етеді. Жиілік түрлендіргішінің шығысында үшфазалы немесе бір фазалы
жиілігі және амплитудасыі өзгертілетін айнымалы кернеу қалыптасады.
ишығ = vаr, ƒшығ = vаr.
Жиілікті түрлендіргіш жылдамдығы әр түрлі объектілердің басқару
түрлері асинхронды қозғалтқыштың сипаттамларына сай 1.2 - суретте
көрсетілген.
1.2 сурет - Асинхронды қозғалтқыштың механикалық сипаттамалары
27
Объектілерді статикалық жүктемемен басқару кезінде момент тұрақты
болғанды Mc = Const, басқару объектілері, Pc=Const қуат тұрақтылығына
байланысты, қорек кернеуі оның жиілігіне пропорционал өзгеріп отырады
Uf = const. Басқару заңы U f = const болады, вентиляторлы жүктеме кезінде
басқару заңы Uf2 = const. Осы түсінік бойынша реттеу тәсілі Mс = Const
механизмдері үшін кең таралған, принцип бойынша фунционалды
түрлендіргіштерді қолдану осы заңның бәрін іске асыра алады.
Соңғы уақытқа дейін тура тоқты сым созатын білдек жетектері тек
тұрақты тоқ қозғалтқыштары базасында жасалатын. Оның себебі берік жиілік
түрлендіргіштердің болмауы. Соған қарамастан тиристорлы жүйелі
қозғалтқыш түрлендіргішінің (ТТ-Қ) келесі кемшіліктері бар:
- зәкір тоғының өсуі шектелген, электр жетегінің инерция моменті
жоғарылығы автоматты реттеу жүйесінің шабандылығын басады;
- жоғары габаритты көрсеткіштер;
- қызмет көрсетудің еңбек сыйымдылығы.
Атап өткен кемшіліктер коллектордың бар болуымен шартталған
сәйкесінше коммутация процестері қысқа тұйықталған асинхронды
қозғалтқыш электр жетегінің жүйесіне негізделген.
Қазіргі уақытта өндірісте ЖТ-АҚ жүйесі бойынша электр жетектерін
35...100кВт қуат диапазонында қолдануға қажетті тәжірибе бар.
Осылайша, ЖТ-АҚ жүйесі диапазоны 1:1000 және одан жоғары,
жылдамдық туралығын қамтамасыз ету - жүздік пайыз, ал момент бойынша
туралығы-бірлік пайыздары қажетті тура тоқты сым созатын машинасының
электр қозғалтқыштар жетегінің жылдамдығын синхрондайды
1.5.2 Жиілікті электр жетекті сорғы станциялары. Талдықорған
қаласындағы №1 сорғы станциясында қысқа тұйықталған 110кВтсағ
асинхронды қозғалтқышы НИИ ХЭМЗ жобалаған ТЖТ түрлендіргіші арқылы
қосылған. Электр жетегін басқару жүйесі алдында келтірілген аналогы болып
табылады, бірақ дәрежелі түрлендіргіш ретінде ультрадыбысты ЭХОЗ деңгей
өлшеуіші қолданылады. Осы қондырғыда жиілікті электр қондырғысын
қолдану жылына электр энергиясын 60 мың кВтсағ үнемдейдә, яғни
жалпылағанда 5 %.
Талдықорған қаласының сорғы қондырғыларында ПЧР-2 типті
Stromberg фин фирмасының жиілік түрлендіргіштері қолданылады, олардың
негізінде қуаты 75-160кВт агрегатты сорғы станциялары 10 автоматты
түрлендіру жүйелерінде жұмыс істейді.
Stromberg фирмасының жиілікті түрлендіргіштері
-
жоғары
сенімділікке ие және сорғы агрегаттарына арналған жинақы жабдық болып
табылады. Сорғы агрегаттарын бірқалыпты қолдану үшін бір түрлендіргішке
рет бойынша қосатын қондарғы қарастырылады.
1.5.3. Сорғы қондырғыларындағы көп
жылдамдықты электр
қозғалтқыштары. Талдықорған ТЭЦ-теріндегі кейбір циркуляционды сорғы
станциялары
екі
жылдамдықты ДВДА21564-16-20К маркалы
қозғалтқыштарымен тікелей сорғы агрегаттары арқылы жабдықталған. Әрбір
28
станциның сорғыларының екеуі осы электр қозғалтқыштарының көмегімен
айналады. Қозғалтқыштардың қуаты 1400 кВт, айналу жиілігі 375 және
300айн мин. Осындай сорғы агрегаттарының бар болуы сорғы
қондырғысының жұмыс режимін жылу желілерінің жұмыс режиміне
икемделуіне көмектеседі. Екі жылдамдықты электр қозғалтқыштары су
құбырларының сорғы қондырғыларында да қолданылады.
1.6 Вентильді электр қозғалтқыш базасындағы жетектелген сорғы
станциясы. Технологиялық процестерде реттелмелі электр жетегін
қолданудың ерекшеліктері
№2 Талдықорған сорғы танциясының ерекшелігіне вентильді электр
қозғалтқышын қолдану базасындағы автоматты басқару жүйесі енгізілген.
Станцияда қондырылған 30-ФВ-17 маркалы алты сорғыларының біреуі
осындай НИИ ХЭМЗ жобалаған ПЧВН түрлендіргішті электр жетегімен
жабдықталған. Электр жетегінің қуаты 1600кВт, қозғалтқыш кернеуі 10кВ.
Түрлендіргіш қоректендіруші желіге төмендеткіш 4000кВА қуатты
трансформатор арқылы, ал қозғалтқыш түрлендіргішке осындай көтеруші
трансформатор арқылы қосылған. Түрлендіргіштердің құрамына қоздырушы
синхронды электр қозғалтқыш қорек жүйесі арқылы қосылған. Сорғының
электр жетегінің басқару жүйесі жоғарыда көрсетілген жүйеге аналогты.
Дәреже датчигы ретінде шығысы 0,5 мА әуе қоңырауы және дифманометрі
қолданылады. Басқару жүйесіне Р-17 типті ПИ реттеуіші қолданылады.
Реттелмелі электр жетегімен бірге автоматты басқару жүйесі қолданылған
қуат шамасын сорғыны пайдалану жұмысын, сорғы қондырын қолдану
1200мың кВт*сағ-на шығынын азайтады.
Автоматты басқару жүйесінің жұмысын талдау және орындалған
есептеулер аналогты түрлері екінші сорғылы агрегатты жабдық электр
энергиясын шамамен екі есеге үнемдеуге болатынын көрсетеді. Станцияда
ПӘК-і төмен болатын зоналардағы сорғыны реттеу жұмысын алып тастайтын
жабдық тексеруден өтті.
Электр жетегін қолдану энергияны үнемдейді және жүйе мен
объектілердің жаңа сапасын алуға көмектеседі. Электр энергиясын үнемдеу
технологиялық параметрлерді реттелуі үшін болады. Егер бұл тасымалдаушы
немесе конвейер болса, оның жылдамдығын реттеуге болады. Егер бұл сорғы
немесе желдеткіш болса оның қысымын ұстап тұрып, өндірістілігін реттеуге
болады. Егер бұл білдек болса, оның жіберу жылдамдығын баяулатуға немесе
басты қозғалысын реттеуге болады.
Жиілікті түрлендіргіштердің айрықша үнемділігін қолдану жиілікті
реттегіштерді сұйықты тасымалдауды қамтамасыз ететін объектілерде
қолдануға рұқсат береді. Осы уақытқа дейін реттеудің кең таралған түрі
болып қақпақшалар немесе реттеу клапандарын қолдану болса, қазіргі
уақытта асинхронды қозғалтқыштың жиілікті реттеу болып келеді. Мысалы,
сорғы агрегатының жұмыс дөңгелегі немесе желдеткіш.
29
Жиіліктік реттеудің жоспары 1.3 суретте келтірілген.
1.3 сурет - Жиіліктік реттеудің жоспары
Осылайша дросселдеу кезінде қақпақша немесе клапанмен ұсталып
тұратын заттар ағыны тиімді жұмыс істемейді. Реттелмелі электр жетегін
немесе желдеткішті қолдану қажетті қысым мен шығынды жіберіге рұқсат
береді. Бұл электр энергиясын ғана үнемдеп қоймай, сонымен қатар заттарды
тасымалдау кезіндегі шығынды азайтуға әкеледі.
1.7 Автоматтандырылған электр жетегіне, сорғы қондырғысының
басқару жүйесіне қойылатын талаптар және электр жетегінің жүйесін
таңдауын негіздеу
Сорғылар ұзақ жүктеме режимінде қосылу саны аз және жылына
жұмыс сағаты көп болатын механизм болып табылады. Жетекті қозғалтқыш
білегіндегі жүктемесі тыныш.
Механизм білегіндегі жүктеме желдеткішті сипаттамаға ие, яғни
механизмдегі білек кедергісінің статикалық моменті жылдамдық квадратына
пропорционал.
Электр жетек жоғары ылғалдылықта пен температура шарттарында
дұрыс функционалдау керек, сол сиякты сенімділіктің максимал
көрсеткіштеріне ие болу керек. Осындай жағдайларда жиілік реттегішінен
қорек алатын қысқа тұйықталған роторлы асинхронды қозғалтқыштарды
қолданған жөн.
АҚ ҚТР
жеңілділігімен, сенімділігімен, контактылы
жалғауларының жоқтығымен, арзандылығымен ерекшелінеді, ал жиілік
түрлендіргіші АҚ ҚТР-дың жылдамдығын тура реттелуін қамтамасыз етеді.
Осылайша, электр жетегіне қойылатын талаптарды тұжырымдауға
болады:
- жылдамдықты реттеу диапазоны - 3:1;
- асқын жүктемелі қабілеттілігі 1,5 кем емес;
30
- сорғы агрегатының байсалды жіберілуі және берілген жылдамдыққа
екпінделуі;
- тежеулігі;
- УХЛ4 климаттық орындалуы;
- IP44 қорғау дәрежесі.
Өндірістік құрылғылардың автоматтандырылуы технологиялық
процестерді дәл және тез арада орындайды. Толық автоматизациялау кезінде
адамның қатысуы талапты емес, ол тек түзеуші және қараушы болып
табылады. Қазіргі уақытта өндірістік құрылғылардың қатаң логикасын
программалық басқаруға ауыстыратын микропроцессорлық жүйелері арқылы
автоматтандыру дұрыс, сенімділігі мен басқару жүйесінің икемділігін
жоғарылату керек.
Автоматтандырылған басқару жүйесінің шарттарын анықтайық:
- сорғы агрегатының байсалды жіберілуі және берілген жылдамдыққа
екпінделуі;
- өтпелі шығынына байланысты қажетті қысымды анықтау;
- лектр қозғалтқышының айналу жиілігін реттеу арқылы жүйедегі
сұйықтық қысымын бір қалыпқа келтіру;
- қажетті шығын бойынша резервті сорғыны қосу және өшіру;
- жұмыс істеп тұрған сорғы істен шыққанда, резервтегі сорғыны іске
қосу;
- кернеу қорегі жоғалғаннан кейін сорғы агрегатын автоматты
екпінделуі (автоматты түрде қайта қосылуы);
- сорғы агрегаттарын табиғи қозғалтқыштарын жылу жүктемелерінен
қорғау;
- жүйеге сұйықты жеткізілуін тұрақтайтын негізгі сорғы агрегатын
периодты түрде ауыстырып отыру;
- басқару жүйесі максимал, минимал және апатты шығынды қадағалап
отыру керек.
Сорғы қондырғысының жетегі үшін жүйе таңдалады: жиілік
түрлендіргіші - қысқа тұйықталған роторлы асинхронды қозғалтқыш.
Шынымен, автоматизация жүйесіне және электр жетегіне қойылатын
талаптарға негізделсек, тұрақты токты тиристорлы түзеткішті сорғы
құрылғысының қолдануында мәні жоқ, себебі ҚТР және ЖТ ТТҚ асинхронды
қозғалтқышымен салыстырғанда келесі кемшіліктері бар:
- щеткалы контактының бар болуы сенімділігін және
қарапайымдылығын төмендетеді;
- АҚ ҚТР салыстырғанда ТТҚ-ның қымбаттылығы;
- щеткалы контактыларға қоршаған ортаның жоғары ылғалдылығы
кері әсер етеді, сондықтан сорғы қондырғысында арнайы герметикаланған
ТТҚ қажет етіледі, ол оның құнын және күрделілігін көбейтеді.
Асинхронды қозғалтқыштың алдында ТТҚ-ның ерекшеліктеріне кең
диапазонда жылдамдықты реттеудің жеңілділігі мен туралығы, осы
жағдайдағы жақсы статикалық сипаттамалары.
31
Фазалы роторлы асинхроды қозғалтқыштың электр жетектің жүйесі
маңызды болмайды, себебі:
- Фазалы роторлы асинхронды қозғалтқыштың жүйесі жылдамдықты
сатылы түрде реттеуі құндылығы жағынан арзан, бірақ роторлы тізбектегі
кедергілердің көбеюі онын электр энергиясының жұмсалуын көбейтеді;
- Фазалы роторлы асинхронды қозғалтқыштың жүйесі кедергіні
импульсты реттеуі ЖТ-АҚ ҚТР жүйе сипаттамаларына аналогты, бірақ жиілік
түрлендіргіші мен импульсты кедергіні реттегіштің бағаларын есептегенде,
фазалы роторлы асинхроды қозғалтқышы қысқа тұйықталған роторлы
асинхроды қозғалтқыштан қымбатырақ.
Сорғы қондырғыларына синхронды қозғалтқыштардың электр жетегінің
жүйесімен қатар фазалы роторлы асинхроды қозғалтқыштар жүйесі де
жарайды, бірақ олардың қолданысы қозғалтқыш бағасының қымбат
болғанынан құнды болып келеді.
Осылайша қысқа тұйықталған роторлы асинхронды қозғалтқыштың
жиілік түрлендіргіші жүйесін басқа электр жетек жүйелерінің алдында келесі
ерекшеліктерін бөлуге болады: қозғалтқыштың сенімділігі және жеңілділігі;
қозғалтқыштағы контактылық жалғаулардың жоқтығы, қозғалтқыштың төмен
бағасы, жылдамдықты реттеу салылығы, үнемділігі.
Қысқа тұйықталған роторлы асинхронды қозғалтқыштың жиілік
түрлендіргіш жүйесінің кемшіліктеріне жиілік реттегішінің жоғары бағасы.
Жоғарыда келтірілген түсініктерден сорғы қондырғыларында жетек
қозғалтқышы ретінде қысқа тұйықталған роторлы асинхронды қозғалтқышты
қолданған жөн, ал қозғалтқышты векторлы басқарылатын жиілік реттегіші
арқылы қоректендірген жөн.
1.8 Зерттеудің мақсаты мен мәні
Осы дипломдық жобада келесі тапсырмаларды есептеп зерттеу қажет:
-
сорғы станцияларының электр жетек жүйесін таңдап оның
параметрлерін есептеу;
- қондырғы механизмдерінің жүктемелерін есептеу;
- электр қозғалтқыштардың қуатын алдын - ала есептеп оны таңдау;
- автоматтандырылған электр жетегіне және сорғы қондырғысының
басқару жүйесіне қойылатын талаптарды зерттеу және таңдалған электр жетек
жүйесін негіздеу;
- электр жетек, түрлендіргіш және автоматизация қондырғысының
элементтерін есептеу;
- MATLAB ортасында жиілікті электр жетек моделін зерттеу.
32
2 Сорғы қондырғылардың электр жетектерінің жүйесін таңдау және
оның параметрлерін есептеу
2.1 Жиілік түрлендіргішінің құрылымы
Қазіргі жиілік түрлендіргіштерінің көбі екі қатарлы түрлендіру сұлбасы
бойынша жасалған. Олар келесі негізгі бөлімдерден тұрады: тұрақты ток
бөлігі (басқарылмайтын түзеткіш), куштік импульсты инвертор және басқару
жүйесі.
Тұрақты тоқ бөлігі басқарылмайтын түзеткіштен және сүзгіштен
тұрады. Қоректендіретін желідегі айнымалы кернеу тұраты тоқ кернеуіне
түрленеді.
Күштік үшфазалы инвертор алты транзисторлы кілттен тұралы. Электр
қозғалтқышының әрбір орамы лайықты кілтке оң және теріс түзеткіш
шығыстарына қосылады. Инвертор түзетілген кернеуді қажетті жиілікті және
амплитудалы үшфазалы айнымалы кернеуге түрлендіреді, ол электр
қозғалтқыштағы статор орамасына ұсталады.
Инверторлардың шығыс каскадтарында кілт ретінде IGBT күштік
транзисторлары қолданылады. Тиристорлармен салыстырғанда олардың
ауыстыру жиілігі жоғары, ол өз кезегінде шығыс сигналын синусоидалды
түрде минимал бұрмалаумен өңдейді.
2.2 Жиілік реттегішінің жұмыс істеу принципі
Жиілік түрлендіргіші басқарылмайтын диодты күштік түзеткішінен,
автомномды инвертордан, КИМ басқару жүйесінен, автоматты реттеу
жүйесінен, дроссельден Lш және конденсатор сүзгішінен тұрады (2.1 сурет).
Шығыс жиілігін fшығ және кернеуін Uшығ реттеу инверторда жоғары
жиілікті кең импульсты басқару арқылы өтеді.
Кең импульсты басқару модуляция периодымен сипатталады, оның
ішінде электр қозғалтқышының статор орамы түзеткіштің оң және теріс
полюстарға кезектесіп қосылады.
Кең импульсты басқару ұзақтылығы период ішінде синусоида заңы
бойынша модульденеді. Жоғары тактылы жиілік кезінде (2...15кГц) кең
импульсты басқару сүзгіленетін қасиетіне байланысты электр қозғалтқыш
орамаларында синусоидалды тоқ өтеді.
Осылайша шығыс кернеуінің қисығы жоғары жиілікті екіполярлы
тізбекті үшбұрыш импульсын көрсетеді (2.2 сурет). Импульстер жиілігі кең
импульсты басқару жиілігімен анықталады. Импульстардың ұзақтылығы
шығыс жиілігінің периоды синусоида заңы бойынша модульденеді. Шығыс
тоғының қисығының формасы (асинхронды қозғалтқышының
орамаларындағы тоқ) синусоидалды болып келеді. Инвертордың шығыс
кернеуін реттеуді екі тәсілмен орындаса болады: кіріс кернеуін Uв өзгерту
33
арқылы амплитудалы түрде және Uв = const болғанда V1-V6 вентильдерді
ауыстыру программасын өзгерткен кезде кең импульсты (КИМ) түрде.
2.1 сурет - Жиілік түрлендіргіші
Екінші тәсіл қазіргі жиілік түрлендіргіштерінің элемент базасының
(микропроцессорлар, IBGT-транзисторлар) дамуына байланысты кең
қолданыс тапты. Асинхронды қозғалтқыштардың статор орамаларында кең
импульсты ток формаларын модуляциялау арқылы синусоидалды формаға
жақын болып келеді.
Осындай басқару түрлендіргіштің жоғары ПӘК алуға рұқсат береді
және кернеудің амплитудасымен жиілігін аналогты басқарылуына
эквивалентті.
Қазіргі инверторлар толық басқарылатын куштік жартылай өткізгіш
аспаптардың GTO - тиристорлары немесе биполярлы оқшауланған IGBT-
транзисторлары негізінде орындалады.
2.2 сурет - Шығыс кернеу қисығының формасы
2.3 суретте IGBT-транзисторларындағы автономды инверторларының
үшфазалы көпір сұлбасы келтірілген.
Ол кіріс сыйымдылық сүзгісінен Сф және V1-V6 қарама қарсы
параллель қосылған D1-D6 кері тоғына қосылған IGBT-транзисторларынан
тұрады.
34
И - үш фазалы көпірлі инвертор; T - үш фазалы көпірлі түзеткіш; Сф - сүзгіш
конденсаторы.
2.3 сурет - IGBT-транзисторларындағы автономды инверторларының үш
фазалы көпірлі сұлбасы
Вентильдердің реттеліп қосылуының арқасында алгоритм бойынша
басқару жүйесінің V1-V6 берілген, тұрақты кірі кернеуі Uв айнымалы
тікбұрышты импульсты шығыс кернеуіне түрленеді. Басқарылатын V1-V6
кілттері арқылы асинхронды электр қозғалтқышының құрама актив тоғы, ал
диодтар D1-D6 арқылы реактив құрама тоғы өтеді.
2.3 Қоректенетін желіге жиілік түрлендіргішінің әсері. Электр
энергиясының сапасы
Электр энергия сапасының мәселесіне соңғы бірнеше жыл үлкен көңіл
бөлінеді. Электр энергиясы адам өмірінің барлық салалрында қолданылады,
свецификалық қасиеттер жиынтығы бар және басқа продукциялардың
өндірілуіне тікелей қатысады. Әрбір электр қабылдағыш электр энергиясының
анықталған параметрлерде жұмыс істеуге арналған: номиал жиілік, кернеу
және т.б., сондықтан дұрыс режимде жұмыс жасалу үшін оның қажетті
сапасымен қамтамасыз ету керек. Осылайша электр энергиясының сапасы
электр энергиясының біріккен сипаттамаларымен анықталады, кейін электр
қабылдағыштары дұрыс жұмыс істеп оларға енгізілген функцияларын
орындайды. Электр энергиясының сапасын көтеру мәселесі өндірісте
вентильды түрлендіргіштер мен жоғары эффектілі технологиялық
қондырғылар, метал балқытатын доғалы пештер, дәнекерлейтін ұондырғылар
және т.б. дами бастағанда маңызды орын алды. Қорытындысында өзара
қарама - қайшылықтар пайда болды: үнемді және техникалық жағынан
эффективті, адам өмірін жеңілдететін жаңа технологияларды пайдалану
электр желілеріндегі электр энергиясының сапасын төмендетеді.
35
Тұтынушылар мен энергожүйенің
зақымын
электрмагнитті және
технологиялық деп ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
8
9
10
Аннотация
В представленном проекте был проведен серьезный анализ методов
управления и способов регулирования электроприводом насосных установок
систем горячего водоснабжения и осуществлен выбор оптимального варианта
по схеме ПЧ-АД с точки зрения экономичности, простоты и надежности.
Произведён расчёт мощности приводного электродвигателя насоса в
соответствии с реальной нагрузкой системы горячего водоснабжения. При
этом выбран асинхронный двигатель типа 4А112М2У3 и соответствующий
ему преобразователь частоты РЭН-2-02-УХЛ4 мощностью до 30 кВт,
управляемый программным контроллером ГСП МИКРОДАТ. Разработана
математическая модель и соответствующая ей виртуальная модель
предлагаемого электропривода по схеме ПЧ-АД, исследование которой
проводилось
в среде
визуального программирования Simulink
математического пакета Matlab 7.0.
11
Аңдатпа
Ұсынылып отырған жобада ыстық сумен жабдықтау жүйесінің сорғыш
құрылғысын электр жетекпен реттеу әдістері және басқару жүйесін әдістерін
талдау келтірілген, ЖТ-АҚ сұлбасы бойынша экономикалық жағынан және де
қарапайымдылығы мен сенімділігі жағынан қолайлы түрі таңдап алынды.
Ыстық сумен жабдықтау жүйесінің нақты жүктемесіне сәйкес сорғыштың
жетектік электр қозғалтқышының қуатының есебі шығарылған. Сонымен
бірге, 4А112М2У3 типтегі асинхронды қозғалтқыш таңдап алынды. Оған
сәйкес келетін ГСП МИКРОДАТ бағдарламалық контроллер басқарылатын
қуаты 30кВт - ға дейінгі РЭН-2-02-УХЛ4 жиілікті түрлендіргіш, таңдап
алынды.
Matlab 7.0 математикалық пакетінің Simulink
визуального
программалауы арқылы ЖТ-АҚ сұлбасы бойынша ұсынылған электр жетекке
сәйкес келетін виртуальды модель және математикалық модель жетілдірілді.
12
Annotation
This project was carried out a serious analysis of the management and control
methods of the electric pumping system and hot water systems and was used to
select the optimal scheme of BP in terms of economy, simplicity and reliability.
Also was calculated the power of the driving motor of the pump according to the
actual load of the hot water system. In that occasion was chosen an induction motor
4A112M2U3 and the corresponding frequency converter Ren-2-02- NF4 up to 30
kW, with GSP MIKRODAT program controller. Also was developed a
mathematical model and its corresponding virtual model of the proposed scheme of
the electric drive-AD, which was researched in a visual program called Simulink of
the mathematical package Matlab 7.0.
13
Мазмұны
Кіріспе
1 Сорғы станцияларындағы электр жетегін басқаруды талдау және зерттеу
тапсырмаларын дұрыс қою
1.1 Оператордың технологиялық қағидатының және жұмыс істеу
қағидатын сипаттау
1.2 Сорғы қондырғылары туралы патентті - ақпаратқа шолу және жалпы
мәліметтер
1.3 Сорғы қондырғысының жұмыс істеу режимдері
1.4 Сорғы қондырғысын реттеу тәсілдері
1.5 Жиілікті-реттелмелі электр жетегі жайлы жалпы мәліметтер.
Скалярлы және векторлық асинхронды қозғалтқышты басқару.
7
9
9
12
13
14
15
1.6
Вентильді электрқозғалтқыш базасындағы жетектелген сорғы
станциясы. Технологиялық процестерде реттелмелі электр жетегін
қолданудың ерекшеліктері.
1.7 Автоматтандырылған электр жетегіне, сорғы қондырғысының басқару
жүйесіне қойылатын талаптар және электр жетегінің жүйесін таңдауын
негіздеу.
1.8 Зерттеудің мақсаты мен мәні
2 Сорғы қондырғылардың электр жетектерінің жүйесін таңдау және оның
параметрлерін есептеу
2.1 Жиілік түрлендіргішінің құрылымы
2.2 Жиілік реттегішінің жұмыс істеу принципі
2.3 Қоректенетін желіге жиілік түрлендіргішінің әсері. Электр
энергиясының сапасы
2.4 Электр жетегінің механикалық бөлімінің есептеу сұлбасы
2.5 Қондырғы механизмдерінің жүктемелерін есептеу
2.6 Электр қозғалтқышты таңдау және оның қуатын есептеу
2.7 Түрлендіргішті және автоматизация құрылғыларын таңдау
20
21
23
24
24
24
26
28
28
30
31
3
Сорғы қондырғыларындағы жиілікті-реттелмелі электр жетегін
MATLAB ортасында зерттеу
3.1 Асинхронды қозғалтқыш үлгісін зерттеу және оның математикалық
арақатынасы
3.2 MATLAB ортасында асинхронды қозғалтқыштың мүмкіндікті моделі
3.3 Орталық сорғы - жиілігі реттелмелі асинхронды қозғалтқыш
жүйесінің математикалық сипаттау.
3.4 Орталық жүрісті сорғының матемтикалық моделі
32
32
41
43
46
3.5
ЖТ-АҚ
-
орталық жүрісті сорғының жүйесін
MATLAB
программасында модельдеу
4 Өмір тіршілігі қауіпсіздігі
4.1 Сорғы станциясындағы еңбек жағдайларын талдау
4.2 Жасанды жарық бойынша есептеулер
4.3 Нөлдеуді есептеу
14
47
51
51
55
57
5 Экономикалық бөлім
5.1 Сорғы агрегаттарындағы жиілігі реттелмелі электр жетектерін
қолданудың технико - экономикалық негіздемесі
5.2 Технико - экономикалық көрсеткіштерін есептеу
5.3 ЖТ-АҚ жүйесін енгізу арқылы экономикалық пайдасын анықтау
5.4 Өтелу мерзімін есептеу
Қорытынды
Қолданылған әдебиеттер тізімі
15
61
61
61
65
66
67
68
КІРІСПЕ
Су және жанармайлы - энергетикалық ресурстарды рационалды
қолдану, сол сияқты қоршаған ортаны қорғау су - және жылумен қамтамасыз
ету бағыттарын анықтады. Су құбырлы жүйелерін жаңадан жобалау немесе
іске қосылған жүйелерді қайта құру тұйық цикл бнегізіндегі ағынсыз су
қолдану жүйелерін жиі қарастыратын болды. Сумен қамтамасыз ету
жүйелерінің негізгі энергетикалық түйіні болып су құбыры арқылы түрлі
сұйықтықтарды тасымалдайтын сорғы станциялары қарастырылады.
Осы дипломдық жүйенің негізгі мақсаты болып ыстық сумен
қамтамасыз ететін сорғы қондырғыларының автоматтандырылған электр
жетегін жобалау болып табылады.
Жанармайлы - энергетикалық ресурстарды үнемдеуін қаладағы және
басқа пунктарда тұрғын, өндіріс және жалпы қолданысты ғимараттарын
жылумен қамтамасыз етуін орталандыру арқылы жасауға болады.
Орталандырылған жылумен қамтамасыз етуді дамытудың негізгі жолдарына:
жылыту және технологиялық қажеттіліктерге жұмсалатын рационалды
концентрация және ыстық сумен буды өндіруді орталандыру, ЖЭО және ірі
аудандық қазандықтарды салу жатады.
Ауыл шаруашылықты жылумен қамтамасыз ету мемлекеттің энергетика
жүйелерінің негізі болып табылады. Жылумен қамтамасыз ету жүйелерінің
тағайындалуы тұтынушыларды қажетті жылумен қамтамасыз ету (қажетті
параметрлердегі сумен будың шамасы).
Орталандырылған жылумен қамтамасыз ету жүйесінде
келесі
технологиялық процестер өтеді: жылуды өндіру және жіберу, жылу
таратқышты тасымалдау және қолдану.
Жылуды өндіру және жіберу жылу дайындағыш жылу көзі
құрылғыларында - ЖЭО және қалалық немесе өндірістік қазандықтарында
өтеді. Жылу көздерінде органикалық және ядролық жанармайды қолданады.
Жылу көздерінің негізгі тағайындалуы - жылу жүйесіне жылуды жіберілу
режимдерін үнемді жеткізу, агрегаттардың берікті, үздіксіз және ұнемді
жұмыс жасауы.
Жылу көзін тұтынушылармен қосып отыратын жылу таратқышты
тасымалдау жылу желілері арқылы өтеді. Жылу желілеріне жылу өткізгіштері
және олардағы желі станциялары жатады (дроссельді, араластырғыш,
басқылаушы). Қалаларды орталандырылған жылумен қамтамасыз ету ереже
бойынша сулы жүйелермен өтеді, онда жылу таратқыш болып су
қолданылады.
Жылумен қамтамасыз ететін су жүйелері жабық және ашық болады.
Жабық жүйелерде циркуляционды жылу жүйесіндегі су ереже бойынша жылу
тасымалдаушы болып келеді, желіден қолдану үшін алынбайды; ашық
жүйелерде жылу таратқыщ (су) тұтынушылармен ыстық сумен қамтамасыз
етіліп жеке қолданыс үшін алынады.
16
Жылу көздерінен қалаларды жылумен қамтамасыз ету, ереже бойынша,
екі құбырлы жылу жылу жүйелерін қолдану арқылы өтеді.
Жылу жүйелерінің тағайындалуы - сумен жылуды аз шығындау
арқасында жылу таратқышты берікті, үздіксіз тасымалдау.
Жылу тасымалдаушыны қолдану (жылуды шығару) тұтынушылардың
жылу қабылдағаштарында өтеді: жылу, ыстық сумен қамтамасыз ету және
желдету жүйелерінде. Жылуды тұтынушыларға жіберген кезде жылытылатын
орта параметрлерін заң бойынша ұстап туру жүзеге асырылады.
Электр энергия құнының жоғарылауына байланысты осы жобаның
тақырыбы өзекті болып келеді.
17
1 Сорғы станцияларындағы электр жетегін басқаруды талдау және
зерттеу тапсырмаларын дұрыс қою
1.1 Оператордың технологиялық қаидатының және жұмыс істеу
қағидатын сипаттау
Технологиялық қондырғысын сипаттау кезінде осы тип үшін өзгеше
кейбір терминдер қолданады:
* Сорғы - энергия күшімен сұйықтықты қозғалтатын гидравликалық
машина.
* Сорғы агрегаты (СА) - сорғы, электр жетегінің және ауыстыратын
механизмның жиынтығы (муфта, бәсеңдеткіш (редуктор), тегергіш (шкив).
* Сорғы қондырғысы (СҚ) - сорғылардың немесе бірнеше сорғы
агрегаттарның қажетті жұмыс режимімен қамтамасыз ететін жабдықтар
комплексі. Сорғы қондырғысы бір немесе бірнеше агрегаттардан, су
құбырларынан, бақылау - өлшегіш аппаратурадан сол сияқты басқару және
қорғау аппаратурасынан тұрады.
* Сорғы станциясы (СС)
-
өзіне бір немесе бірнеше
сорғы
қондырғыларын және қосымша қосатын құрылыс.
Сорғы қондырғылары су құбырлы, канализациялық, мелиорациялы,
жылу құбырларына жіктеледі.
Жылыту сорғы станциялары (жылу бекеттері) тұтынушыларға қажетті
параметрлерін жеткізу үшін арналған
Сорғы қондырғылары жыл сайын Республика бойынша өндірілген
электр энергиясының 20% шығындайды.
Қазіргі уақытта сорғы
қондырғылары көбі ысырапқа жұмыс істейді. Электр энергиясының шығыны
10,15% жетеді, кейде осы көрсеткіш тұтынатын электр энергиясының 20,25%
жетеді.
Сорғының жұмыс дөңгелектерінің айналу жиілігінің
өзгеруіне
негізделген реттеудің экономикалық тәсілдерін қолдану сорғы
қондырғыларында электр энергиясының шығынын едәуір қысқартуға әкеледі.
Қазіргі сорғы қондырғыларында айналу жиілігін өзгерту автоматтандырылған
электр жетегінің көмегімен жасалады.
Ыстық судың шаруашылық қоректену жүйесіне келуі және оның күндік
таратылу сипаттамалары біршамалы емес және ғимараттардағы тұратын адам
санына байланысты.
Ашық жылумен қамтамасыз ететін жүйелері тұрғын аудандары мен
орталық жылу пунктының арасында және жылу ғимараттарының арасында
төрт құбырлы жылу жүйелері салынады: екі құбыр - беретін және кері -
ғимараттардың жылыту жүйесіне жылуды жеткізу үшін, және тағы екі құбыр
- жіберетін және циркуляционды - ыстық сумен жабдықтайтын жүйеге суды
жеткізеді. Осындай жылу пунктының сұлбасы 1.1 - суретте көрсетілген.
Ыстық сумен жабдықтайтын сорғы қондырғысының жұмыс режимі
суды тұтыну және қысымды - реттелмелі сумен қамтамасыз ететін құрылыс
18
жүйелерімен анықталады. 1.1 - кестеде ыстық судың таратылуы тәуліктің
сағаттары бойынша шамамен орташа секундтағы шығыны 20 лс және оның
жалпы су бұрғыш қалыпсыз коэффициенті Кжалп=1,3 [1]. Егер су тұтынғыш
желісінде реттелетін сыйымдылық болмаса, онда тұтынушыны максимал су
тұтыну уақытында сумен қамтамасыз ету үшін сағаттық жібері қондырғысын
максимум ретінде алу керек (кесте бойынша 9-дан 10-ға дейін), яғни тәуліктік
тұтынудың көлемінен 5,6 % тең деп лау керек.
1 - лайшық; 2 - шығыс тетігі; 3 - шығысты құбырда келген және қайтқан
кезінде өлшейтін жылусатемпературасының науышы; 4 - су температурасын
реттейтін үшжүрісті араластырғыш қақпақша; 5 - су реттегіші;
6 - циркуляционды сорғылар; 7 - қайтарылма бекітпесі; 8 - су өлшегіш.
1.1 сурет - Ыстық суды тікелей алатын жылу пунктының сұлбасы
Егер тұтынушылар жүйесіне реттелмелі сыйымдылықты су қысымды
ғимаратын қосса, сорғы қондырғысының жалпы жіберуін және қуатын
азайтуға болады. Бірақ кейбір жағдайларда реттелмелі сыйымдылықты су
қысымды ғимараттар үлкен болуы мүмкін және оның салынуы экономикалық
жағынан тиімсіз болады.
Сорғы қондырғыларын сыртқа тебуші сорғылармен жабдықтауы ыстық
сумен жабдықтау жүйелерін реттеуіші сыйымдылықсыз қолдануға рұқсат
етеді.
Ыстық сумен жабдықтайтын сорғы қондырғыларының жүйесі кіріс
коллекторынан тұрады, оған сорғыш желілері арқылы екі сорғы қосылған
(К9020 типті). Сорғылардың қысым желілері қысым коллекторы арұылы
қосылған. Екі сорғының бірі - негізгі, екіншісі апаттық. Сорғылардың
функциялары периодты түрде ауысып отырады. Тұтынушыларға қосылған
сорғы станцияларын су таратқыш қосып отырады.
19
1.1 кесте -
Ыстық судың таратылуы тәуліктің сағаттары бойынша
шамамен орташа секундтағы шығыны 20 лс және оның жалпы су бұрғыш
қалыпсыз коэффициенті Кжалп=1,3 [1].
Есеп бойынша ыстық сумен жабдықтайтын жылу пунктындағы осы
сорғы қондырғысында К типті сорғыны қолданамыз. (консольды сорғы). К
типті сорғылар таза сумен қатар 105 С-қа дейінгі сұйықтықтарды жіберу үшін
арналған. 4А типті асинхронды қозғалтқышпен қозғалысқа келтіріледі.
Сорғының техникалық сипаттамалары 1.2 кестеде келтірілген.
1.2 кесте - К9020 типті сорғының техникалық сипаттамасы
20 Тәулік
уақыты
Сағаттық
шығыны,%
Тәулік уақыты
Сағаттық
шығыны,%
0.1
3
12.13
4,7
1.2
2,5
13.14
4,1
2.3
2,5
14.15
4,1
3.4
2,6
15.16
4,4
4.5
3,5
16.17
4,7
5.6
4.1
17.18
4,1
6.7
4,5
18.19
4,5
7...8
4,9
19.20
4,5
8.9
4,9
20.21
4,5
9.10
5,6
21.22
4,8
10.11
4,9
22.23
4,6
11...12
4,7
23...24
3,3
3
Жіберу м ч
лс
60
80
100
3
Жіберу м ч
лс
16,7
22,2
27,8
Қысым, м
25,7
22,8
18,9
Жұмыс дөңгелегінің айналу жиілігі, айн.мин
2900
Сорғы қуаты, кВт
5,6
6,3
6,7
Сорғының ПӘК, %
76
79,5
77
Рұқсат етілген вакуумметриялы сору биіктігі, м
5,4
5,3
4,2
Жұмыс дөңгелегінің диаметрі, мм
148
Автоматты басқару жүйесі қолмен немесе автоматандырылған басқару
жүйесі ретінде жұмыс істей алады. Жүйе қолмен басқару режимінде істесе
оператор функциясына жүйедегі сұйықтықтың қысымына байланысты
сорғыларды коммутациялау болып табылады. Осы режимде жүйедегі
сұйықтықтың қысымы датчиктер бойынша бақыланып отырады.
Сұйықтықтың температурасы автоматты түрде орталық жылу пунктында
бақыланып отырады деп санаймыз.
Жүйенің автоматты режимде жұмыс істеуі оператор функциясына
басқару жүйесінің дұрыстыңын бақылау жатады.
1.2 Сорғы қондырғылары туралы патентті - ақпаратқа шолу және
жалпы мәліметтер
Элект энергия сорғы қондырғыларының жұмысы. Қазіргі кезеңде
отандық және шетел елінің сорғы қондырғыларының реттеу жүйелерінің
жұмыс тәртібі автоматтандырылған реттелмелі электр жетегінің арқасында
жүзеге асады. Осындай жүйелерде реттелмелі параметрі болып сұйықтық
қысымы саналады. Қазіргі техниканың дамуы берілген қысымды бір қалыпты
ұстап тұруға рұқсат береді. Бірақ жоғары дәлдік сорғы агрегатының электр
қозғалтқышының үздіксіз айналу жиілінің өзгерісіне әкеп отырады және
осының салдарынан сорғы агрегатының бөлек элементтеріне айнымалылық
белгісінің жүктемесі пайда болуына әкеледі (созылғыш муфта, қозғалтқышы
бар қоспалы сорғы және т.б.). Сондықтан реттеу жүйесіне жоғары сезімсіздік
зонасын қондыру керек, бірақ бұл қысымның тұрақтылығын төмендетеді.
Ыстық сумен қамтамасыз ету жүйесінде реттелмелі электр жетегі
ретінде электр жетегінің бір түрін қолдану қарастырылады, соның ішінде:
қоздыру қоректері тиристорлы БУ-3509 блоктарынан болатын индукторлық
жылжу муфтасы (ИЖМ) және т.б.; ТЖТ, РЖТ-2 SAMI (Stromberg фирмасы)
және басқа типті сериялы жиілік өзгерткіштері; ШДУ басқару
станцияларының және ТПД-2 өзгерткіштерінің базасындағы АВК сұлбалы
электр жетектері; вентильды электрқозғалтқыштар базасындағы ЖТВН,
ЖТВС өзгерткіштері бар электр жетектері.
Су бөлгіш қысым желіде ұлғайған кезде сұйықтық қысымы
тұрақталады, ал сорғының электр қозғалтқышының айналу жиілігі желінің
реттелуі әсерәнен азаяды. Су тұтынуы жоғарылаған кезде керісінше сұйықтық
қысымы желіде азайып, айналу жиілігі өседі. Құбыр жүйеінде сұйықтық
қысым жүйесін тұрақтандырудың негізгі мақсаты қысымды берілген бағанада
ұстап тұру.
Су келуінің немесе су қолдануының жоғарылаған жағдайына немесе
олардың өшіп және қолдануы азайған жағдайына желідегі сұйықтықты
тұрақтандыру жүйесінде бірнеше реттелмейтін сорғылардың қосылуын
қарастырған жөн.
Реттелмелі жетекпен үлкен агрегатты сипаттамалы сорғылар
жабдықталуы керек. Бір типті сорғыларды қолданған кезде, реттелмейтін
21
сорғылардың жұмыс дөңгелектерінде өлі аймағының пайда болмауы үшін
диаметрлері реттелмелі сорғылардың жұмыс дөңгелектерінің аймағынан аз
болуы керек. Диаметрі бірдей болған жағдайда және реттелмелі сорғы
максимал жіберу режимі жұмысы кезінде айналу жиілігі жоғары болғанда
сипаттамаға сай жоғары қуатты қозғалтқышпен жабдықталуы тиіс
Айқын артықшылықтарына қарамастан, реттелмелі электр жетегі сорғы
қондырғыларында кең қолданыста емес. Қазіргі уақыт талаптарына сәйкес
оның кең қолданыста болуы талап етіледі. Жартылай өткізгіш
техникаларының дамуы реттелмелі электржетектерін салыстырмалы арзан
және сенімді статистикалық базаға сай түрлендіргіштерді құрастыруға әкелді.
Бұдан басқа негізгі құндылықтылығын әлемдік энергетикалық дағдарыс
көрсетті және олдарды рационал түрде жоюға ынталандырды. Нәтижесінде
автоматтандырылған реттелмелі электр қозғалтқыштарын зерттеу бойынша,
сорғы қондырғыларын әзірлеу және құрастыру жұмыстары кеңейді. Төменде
негізгі сипаттамалы қондырғылар көрсетілген.
1.3 Сорғы қондырғысының жұмыс істеу режимдері
Сорғы қондырғысының жұмыс режимі су тұтыну режимдерінің
өзгерістеріне байланысты.
Су тұтыну режимдері негізінде тәуліктік, апталық және т.б. кестелеріне
сипатталады. 1.2 - суретте кішігірім ауылдық аймақтың тәуліктік су тұтыну
кестесі келтірілген.
Q, м3с
t,сағ .
QQQ
1.2 сурет - Су тұтыну режимдері негізіндегі тәуліктік кестесQQQ
Q
22
QQQ
Q
і
Су тұтыну кестелері біркелі емес коэффициенттермен сипатталады.
Біркелі емес максимал коэффициенттерінің максималы:
Kmax=QmaxQоp,
мұнда, Qmax- максимал су тұтыну дәрежесі.
Qоp- су тұтынудың орташа мәні.
Біркелі емес минимал коэффициентті
Kmin= QminQоp,
мұнда Qmin-минималды су тұтыну дәрежесі
Су тұтынуының ауытқу диапазоны келесі қатынаспен сипатталады:
= Qmin Qmax,
сол сияқты, максимал және минимал қысықтар арқылы көрсетіледі
= Кmin Кmax.
(1.1)
(1.2)
(1.3)
(1.4)
Әрбір су беріс жүйесінде өнімсіз шығыстары мен шығындары болады,
олардың шамасы көп жағдайда жалпы берістің 15-20% құрайды. Олай болса
сорғы қондырғысының берілісі осы шамаға су тұтынуынан көп болу керек.
Тұрақты су тұтыну кезінде қондырғылар бірқалыпты берліс пен
қысыммен жұмыс істейді, олар өзара қатынаспен байланысты
Pпол = H*Q γ g,
(1.5)
мұнда, Н-қысым, м; Па;
Q - су берілісі;
g - бос түсу жылдамдығы, мс2.
Су тұтынуы көбейген сайын, берілісті көбейтіп отыру керек. Сонымен
қатар құбырдағы қысым шығыны көбейеді. Осы шығындарды қалпына
келтіру үшін сорғы қонырғысындағы тарқату қысымын көбейту керек. Су
тұтынуы азайған кезде, беріліс пен қысым азаюы керек.
1.4 Сорғы қондырғысын реттеу тәсілдері
Реттеу әсері сындарлы-техникалық және оперативті-пайдалану сипатты
болуы мүмкін.
23
Сындарлы-техникалық сипаттарының құбыр желі жүйелеріне әсер
ететін келесі сипаттамаларды жатқызуға болады:
- құбыр желілерінің техникалық тапсырмасына сай геометриялық және
технологиялық параметрлерін таңдау;
- сорғы параметрлерін таңдау;
- сорғы дөңгелегін сол мақсатына сай ауыстыру;
Осы шаралардың барлығы жобалау, монтаждау және желі жүйесін
жөндеу кезінде орындалады. Олар оператормен күнделікті желі жүйесін
қолдану кезінде қолданыла алмайды, сондықтан ары қарай қарастырмаймыз.
Қазіргі уақытта желі жүйесін оперативті реттеудің төрт режимі белгілі:
- сорғыларды тізбектей (паралель) қосу арқылы;
- желі жүйесін дросселдеу тәсілі арқылы;
- сорғы кірісін қайта қосу арқылы реттеу;
- жетекті электр қозғалтқышының айналу жиілігін өзгерту арқылы
реттеу.
1.3 суретте реттелмейтін және РН реттелетін жетек қоректенетін сорғы
қуатының қатысы көрсетілген. Графикалық айырмашылықпен анықталатын
Р қисығы, реттелмелі жетек орнатылған кездегі үнемделген қуатты
сипаттайды. НС* статикалық қысымына байланысты үнемделген электр
энергиясының шамасы орнатылған қозғалтқыш қуатының 30%-на дейін
құрайды.
1 - реттелмейтін сорғылардың тұтынатын қуаты; 2 - реттелмелі сорғылардың
тұтынатын қуаты; 3 - реттелмелі жетекті қондырған кездегі үнемделген қуат.
1.3 сурет - сорғы тұтынатын қуат қатынастары
1.5 Жиілікті-реттелмелі электр жетегі жайлы жалпы мәліметтер.
Скалярлы және векторлық асинхронды қозғалтқышты басқару
1.5.1 Жиілікті реттеу теориясы отызыншы жылдары зерттелгеніне
қарамастан, жиілік режимінде асинхронды қозғалтқышты басқару жақын
24
уақытқа дейін үлкен мәселе болатын. Жиілікті-реттелмелі электр жетегінің
дамуы жиілік реттегіштерінің жоғары бағасына байланысты тежеленетін.
IGBT-транзисторлы күштік сұлбаларының пайда болуы, жоғары өнімді
микропроцессорлы басқару жүйелерінің дамуы, Еуропа, АҚШ және Жапония
фирмаларына қазіргі заман жиілік ретегіштерін қол жетімді бағаға сай
жасауына ынта етті.
Айналу жиілігін орындағыш механизмдер арқылы реттеу келесі сан
түрлі құрылғыларды қолдану арқылы жасауға болады: механикалық
вариаторлар, гидравликалық муфталар, статорға немесе роторға қосымша
қосылатын резисторлар, жиілікті электр механикалық түрлендіргіштер,
статикалық жиілік түрлендіргіштері.
Бірінші төрт қондырғыларды қолдану жоғары сапалы реттеу
жылдамдығын қамтамасыз етпейді, үнемсіз, пайдалану және жөндеу кезінде
жоғары шығынды қажет етеді. Статикалық жиілік түрлендіргіштері қазіргі
уақытта асинхронды жетекті басқару құрылғыларының қатарына жатады.
Асинхронды қозғалтқыштың жылдамдығын реттеу принципі f1 кернеу
қорегінің жиілігін өзгерту арқылы келесі өрнекпен көрсетуге болады.
Осы тәсіл кең диапазонда жылдамдықты бірқалыпты реттеуді
қамтамасыз етеді, ал механикалық сипаттамалары жоғары қаттылыққа ие.
Жылдамдықты реттеу асинхронды қозғалтқыштың сырғуын
көбейтуімен жөнелтілмейді, сондықтан қуат шығынының шамасы реттеу
кезінде үлкен емес.
Асинхронды қозғалтқыштың жоғары энергеикалық көрсеткіштерін -
қуат коэффициентін - алу үшін, жиілікпен бірге келтірілген кернеуді өзгертіп
отыру қажет.
Кернеу өзгерінің заңы Мс жүктемесінің сипаттамасына байланысты.
Кернеу өзгерінің заңы тұрақты болған жағдайда Mс=const, статордағы кернеу
жиілікке пропорционал реттелуі керек:
Вентиляторлы сипаттама жүктемесі үшін осы жағдай келесі түрге ие
болады:
25
Жүктеме моменті кері пропорционал болған кезде:
Осылайша, асинхронды қозғалтқыш білігінің сатысыз айналу жиілігін
бірқалыпты реттеу үшін, жиілік түрлендіргіші бір уақытта асинхронды
қозғалтқыш статорындағы кернеуі мен жиілігінің реттелуін қамтамасыз ету
керек.
Скалярлы басқару кезінде анықталған заң бойынша қозғалтқышқа
келтірілген жиілік пен амплитудасын өзгертіп отырады. Қоректендіретін
кернеу жиілігін өзгерту қозғалтқыштың максимал және жіберілген моментінің
есептелген шамаларынан, қуат коэффициентінің ауытқуына әкеледі.
Сондықтан жиілікті өзгерткен кезде кернеу амплитудасында өзгертіп отыруын
қажет етеді.
Қазіргі жиілік түрлендіргіштерін скалярлы басқару кезінде қозғалтқыш
максимал моментінің Ммакс білік кедергісіне қатынасы Мс тұрақты болады.
Яғни, жиілік өзгерген кезде кернеу өзгеруі, қозғалтқыштың максимал
моментінің өтпелі жүктеме моментіне қатынасы, арқылы болады. Осы
қатынас қозғалтқыштыі аса жүктемелі тәсілі деп аталады.
Аса жүктемелік тұрақтылығы кезінде қозғалтқыш қуатының номинал
коэффициенті және ПӘК-і айналу жиілігінің диапазонында өзгермейді.
Асинхронды қозғалтқышты реттеу тәсілдерінің айрықшылығы
статордағы кернеу U шамасын статикалық момент кедергілерінің функциясы
ретінде өзгертіп отыру қажет.
Осылайша, скалярлы басқару тәсілі қорек кернеуінің жиілікке қатынасы
электр қозғалтқышының білігіндегі жүктеме сипаттамасымен анықталады.
Тұрақты момент үшін әрқашан Uf = cоnst қатынасы қолдануы керек.
Сонымен қатар кіші жиіліктерде қозғалтқыштың максимал моменті құлай
бастайды. Осыны өтемдеу үшін және жіберу моментін көбейту үшін қорек
кернеуінің бағанасын жоғарылату керек.
Максимал айналу моментінің қатынасын кернеумен
жиілікке
байланысты қолдана отырып, жүктеменің әр түрлі типіне байланысты U және
f графиктерін салуға болады.
Скалярлы тәсілдің басты ерекшелігі ретінде бір уаұытта электр
қлзғалтқыштар тобын басқару болып табылады.
Қозғалтқыштың жиілік түрлендіру диапазоны 1:40 болған кезде
скалярлы басқару жиілікті-реттелмелі электр жетектеріне жеткілікті.
Векторлы басқару диапазонын көбейтуге, басқару жиілігінің туралауға
және электр жетегінің жылдамдығын көбейтуге рұқсат береді. Бұл тәсіл
қозғалтқыштың айналу моментін тура басқаруға қол жеткізеді.
Айналу моменті қоздырғыш магнит өрісін тудыратын статор тоғымен
анықталады. Моментпен тікелей басқарған кезде амплитудадан бөлек
26
статордағы тоқ фазасын, яғни тоқ векторын, өзгертіп отыру қажет. Векторлы
басқару термині осыған негізделген.
Тоқ векторын басқару үшін, яғни статордың магнит ағынының күйін,
белгілі уақытта ротордың орналасқан күйін білу қажет. Бұл ротор күйінің
шығарылмалы құрылғысы арқылы немесе қозғалтқыштың басқа парметрлерін
қолдана отырып ротор орналасқан күйін анықтау арқылы анықталады. Осы
параметрлер ретінде статор орамаларындағы тоқ немесе кернеу қолданылады.
Арзанырағы ретінде кері байланыс жылдамдық датчигы жоқ векторлы
басқарылатын жиілігі - реттелмелі электр жетегі саналады, бірақ бұл
жағдайда векторлы басқару жиілік түрлендіргішінен үлкен көлемді және
жоғары жылдамдықты есептеуді қажет етеді.
Моментпен тікелей аз және нөлге жақын айналу жылдамдығының
жұмысына кері байланысы жоқ жиілікті реттелмелі электр жетегі жоқ.
Кері байланысы датчигы бар векторлы басқару диапазоны 1:1000 және
одан жоғары, жылдамдық туралығын қамтамасыз ету - жүздік пайыз, ал
момент бойынша туралығы-бірлік.
Синхронды жиілікті - реттелмелі жетектерінде асинхронды жиілікті
басқару тәсілдері қолданылады.
Жиілік түрлендіргіштің басқару бөлігі сандық микропроцессорларда
орындалады және күштік электронды кілттермен басқаруды және көп көлемді
қосымша есептерді шығаруды (бақылау, диагностика, қорғау) қамтамасыз
етеді. Жиілік түрлендіргішінің шығысында үшфазалы немесе бір фазалы
жиілігі және амплитудасыі өзгертілетін айнымалы кернеу қалыптасады.
ишығ = vаr, ƒшығ = vаr.
Жиілікті түрлендіргіш жылдамдығы әр түрлі объектілердің басқару
түрлері асинхронды қозғалтқыштың сипаттамларына сай 1.2 - суретте
көрсетілген.
1.2 сурет - Асинхронды қозғалтқыштың механикалық сипаттамалары
27
Объектілерді статикалық жүктемемен басқару кезінде момент тұрақты
болғанды Mc = Const, басқару объектілері, Pc=Const қуат тұрақтылығына
байланысты, қорек кернеуі оның жиілігіне пропорционал өзгеріп отырады
Uf = const. Басқару заңы U f = const болады, вентиляторлы жүктеме кезінде
басқару заңы Uf2 = const. Осы түсінік бойынша реттеу тәсілі Mс = Const
механизмдері үшін кең таралған, принцип бойынша фунционалды
түрлендіргіштерді қолдану осы заңның бәрін іске асыра алады.
Соңғы уақытқа дейін тура тоқты сым созатын білдек жетектері тек
тұрақты тоқ қозғалтқыштары базасында жасалатын. Оның себебі берік жиілік
түрлендіргіштердің болмауы. Соған қарамастан тиристорлы жүйелі
қозғалтқыш түрлендіргішінің (ТТ-Қ) келесі кемшіліктері бар:
- зәкір тоғының өсуі шектелген, электр жетегінің инерция моменті
жоғарылығы автоматты реттеу жүйесінің шабандылығын басады;
- жоғары габаритты көрсеткіштер;
- қызмет көрсетудің еңбек сыйымдылығы.
Атап өткен кемшіліктер коллектордың бар болуымен шартталған
сәйкесінше коммутация процестері қысқа тұйықталған асинхронды
қозғалтқыш электр жетегінің жүйесіне негізделген.
Қазіргі уақытта өндірісте ЖТ-АҚ жүйесі бойынша электр жетектерін
35...100кВт қуат диапазонында қолдануға қажетті тәжірибе бар.
Осылайша, ЖТ-АҚ жүйесі диапазоны 1:1000 және одан жоғары,
жылдамдық туралығын қамтамасыз ету - жүздік пайыз, ал момент бойынша
туралығы-бірлік пайыздары қажетті тура тоқты сым созатын машинасының
электр қозғалтқыштар жетегінің жылдамдығын синхрондайды
1.5.2 Жиілікті электр жетекті сорғы станциялары. Талдықорған
қаласындағы №1 сорғы станциясында қысқа тұйықталған 110кВтсағ
асинхронды қозғалтқышы НИИ ХЭМЗ жобалаған ТЖТ түрлендіргіші арқылы
қосылған. Электр жетегін басқару жүйесі алдында келтірілген аналогы болып
табылады, бірақ дәрежелі түрлендіргіш ретінде ультрадыбысты ЭХОЗ деңгей
өлшеуіші қолданылады. Осы қондырғыда жиілікті электр қондырғысын
қолдану жылына электр энергиясын 60 мың кВтсағ үнемдейдә, яғни
жалпылағанда 5 %.
Талдықорған қаласының сорғы қондырғыларында ПЧР-2 типті
Stromberg фин фирмасының жиілік түрлендіргіштері қолданылады, олардың
негізінде қуаты 75-160кВт агрегатты сорғы станциялары 10 автоматты
түрлендіру жүйелерінде жұмыс істейді.
Stromberg фирмасының жиілікті түрлендіргіштері
-
жоғары
сенімділікке ие және сорғы агрегаттарына арналған жинақы жабдық болып
табылады. Сорғы агрегаттарын бірқалыпты қолдану үшін бір түрлендіргішке
рет бойынша қосатын қондарғы қарастырылады.
1.5.3. Сорғы қондырғыларындағы көп
жылдамдықты электр
қозғалтқыштары. Талдықорған ТЭЦ-теріндегі кейбір циркуляционды сорғы
станциялары
екі
жылдамдықты ДВДА21564-16-20К маркалы
қозғалтқыштарымен тікелей сорғы агрегаттары арқылы жабдықталған. Әрбір
28
станциның сорғыларының екеуі осы электр қозғалтқыштарының көмегімен
айналады. Қозғалтқыштардың қуаты 1400 кВт, айналу жиілігі 375 және
300айн мин. Осындай сорғы агрегаттарының бар болуы сорғы
қондырғысының жұмыс режимін жылу желілерінің жұмыс режиміне
икемделуіне көмектеседі. Екі жылдамдықты электр қозғалтқыштары су
құбырларының сорғы қондырғыларында да қолданылады.
1.6 Вентильді электр қозғалтқыш базасындағы жетектелген сорғы
станциясы. Технологиялық процестерде реттелмелі электр жетегін
қолданудың ерекшеліктері
№2 Талдықорған сорғы танциясының ерекшелігіне вентильді электр
қозғалтқышын қолдану базасындағы автоматты басқару жүйесі енгізілген.
Станцияда қондырылған 30-ФВ-17 маркалы алты сорғыларының біреуі
осындай НИИ ХЭМЗ жобалаған ПЧВН түрлендіргішті электр жетегімен
жабдықталған. Электр жетегінің қуаты 1600кВт, қозғалтқыш кернеуі 10кВ.
Түрлендіргіш қоректендіруші желіге төмендеткіш 4000кВА қуатты
трансформатор арқылы, ал қозғалтқыш түрлендіргішке осындай көтеруші
трансформатор арқылы қосылған. Түрлендіргіштердің құрамына қоздырушы
синхронды электр қозғалтқыш қорек жүйесі арқылы қосылған. Сорғының
электр жетегінің басқару жүйесі жоғарыда көрсетілген жүйеге аналогты.
Дәреже датчигы ретінде шығысы 0,5 мА әуе қоңырауы және дифманометрі
қолданылады. Басқару жүйесіне Р-17 типті ПИ реттеуіші қолданылады.
Реттелмелі электр жетегімен бірге автоматты басқару жүйесі қолданылған
қуат шамасын сорғыны пайдалану жұмысын, сорғы қондырын қолдану
1200мың кВт*сағ-на шығынын азайтады.
Автоматты басқару жүйесінің жұмысын талдау және орындалған
есептеулер аналогты түрлері екінші сорғылы агрегатты жабдық электр
энергиясын шамамен екі есеге үнемдеуге болатынын көрсетеді. Станцияда
ПӘК-і төмен болатын зоналардағы сорғыны реттеу жұмысын алып тастайтын
жабдық тексеруден өтті.
Электр жетегін қолдану энергияны үнемдейді және жүйе мен
объектілердің жаңа сапасын алуға көмектеседі. Электр энергиясын үнемдеу
технологиялық параметрлерді реттелуі үшін болады. Егер бұл тасымалдаушы
немесе конвейер болса, оның жылдамдығын реттеуге болады. Егер бұл сорғы
немесе желдеткіш болса оның қысымын ұстап тұрып, өндірістілігін реттеуге
болады. Егер бұл білдек болса, оның жіберу жылдамдығын баяулатуға немесе
басты қозғалысын реттеуге болады.
Жиілікті түрлендіргіштердің айрықша үнемділігін қолдану жиілікті
реттегіштерді сұйықты тасымалдауды қамтамасыз ететін объектілерде
қолдануға рұқсат береді. Осы уақытқа дейін реттеудің кең таралған түрі
болып қақпақшалар немесе реттеу клапандарын қолдану болса, қазіргі
уақытта асинхронды қозғалтқыштың жиілікті реттеу болып келеді. Мысалы,
сорғы агрегатының жұмыс дөңгелегі немесе желдеткіш.
29
Жиіліктік реттеудің жоспары 1.3 суретте келтірілген.
1.3 сурет - Жиіліктік реттеудің жоспары
Осылайша дросселдеу кезінде қақпақша немесе клапанмен ұсталып
тұратын заттар ағыны тиімді жұмыс істемейді. Реттелмелі электр жетегін
немесе желдеткішті қолдану қажетті қысым мен шығынды жіберіге рұқсат
береді. Бұл электр энергиясын ғана үнемдеп қоймай, сонымен қатар заттарды
тасымалдау кезіндегі шығынды азайтуға әкеледі.
1.7 Автоматтандырылған электр жетегіне, сорғы қондырғысының
басқару жүйесіне қойылатын талаптар және электр жетегінің жүйесін
таңдауын негіздеу
Сорғылар ұзақ жүктеме режимінде қосылу саны аз және жылына
жұмыс сағаты көп болатын механизм болып табылады. Жетекті қозғалтқыш
білегіндегі жүктемесі тыныш.
Механизм білегіндегі жүктеме желдеткішті сипаттамаға ие, яғни
механизмдегі білек кедергісінің статикалық моменті жылдамдық квадратына
пропорционал.
Электр жетек жоғары ылғалдылықта пен температура шарттарында
дұрыс функционалдау керек, сол сиякты сенімділіктің максимал
көрсеткіштеріне ие болу керек. Осындай жағдайларда жиілік реттегішінен
қорек алатын қысқа тұйықталған роторлы асинхронды қозғалтқыштарды
қолданған жөн.
АҚ ҚТР
жеңілділігімен, сенімділігімен, контактылы
жалғауларының жоқтығымен, арзандылығымен ерекшелінеді, ал жиілік
түрлендіргіші АҚ ҚТР-дың жылдамдығын тура реттелуін қамтамасыз етеді.
Осылайша, электр жетегіне қойылатын талаптарды тұжырымдауға
болады:
- жылдамдықты реттеу диапазоны - 3:1;
- асқын жүктемелі қабілеттілігі 1,5 кем емес;
30
- сорғы агрегатының байсалды жіберілуі және берілген жылдамдыққа
екпінделуі;
- тежеулігі;
- УХЛ4 климаттық орындалуы;
- IP44 қорғау дәрежесі.
Өндірістік құрылғылардың автоматтандырылуы технологиялық
процестерді дәл және тез арада орындайды. Толық автоматизациялау кезінде
адамның қатысуы талапты емес, ол тек түзеуші және қараушы болып
табылады. Қазіргі уақытта өндірістік құрылғылардың қатаң логикасын
программалық басқаруға ауыстыратын микропроцессорлық жүйелері арқылы
автоматтандыру дұрыс, сенімділігі мен басқару жүйесінің икемділігін
жоғарылату керек.
Автоматтандырылған басқару жүйесінің шарттарын анықтайық:
- сорғы агрегатының байсалды жіберілуі және берілген жылдамдыққа
екпінделуі;
- өтпелі шығынына байланысты қажетті қысымды анықтау;
- лектр қозғалтқышының айналу жиілігін реттеу арқылы жүйедегі
сұйықтық қысымын бір қалыпқа келтіру;
- қажетті шығын бойынша резервті сорғыны қосу және өшіру;
- жұмыс істеп тұрған сорғы істен шыққанда, резервтегі сорғыны іске
қосу;
- кернеу қорегі жоғалғаннан кейін сорғы агрегатын автоматты
екпінделуі (автоматты түрде қайта қосылуы);
- сорғы агрегаттарын табиғи қозғалтқыштарын жылу жүктемелерінен
қорғау;
- жүйеге сұйықты жеткізілуін тұрақтайтын негізгі сорғы агрегатын
периодты түрде ауыстырып отыру;
- басқару жүйесі максимал, минимал және апатты шығынды қадағалап
отыру керек.
Сорғы қондырғысының жетегі үшін жүйе таңдалады: жиілік
түрлендіргіші - қысқа тұйықталған роторлы асинхронды қозғалтқыш.
Шынымен, автоматизация жүйесіне және электр жетегіне қойылатын
талаптарға негізделсек, тұрақты токты тиристорлы түзеткішті сорғы
құрылғысының қолдануында мәні жоқ, себебі ҚТР және ЖТ ТТҚ асинхронды
қозғалтқышымен салыстырғанда келесі кемшіліктері бар:
- щеткалы контактының бар болуы сенімділігін және
қарапайымдылығын төмендетеді;
- АҚ ҚТР салыстырғанда ТТҚ-ның қымбаттылығы;
- щеткалы контактыларға қоршаған ортаның жоғары ылғалдылығы
кері әсер етеді, сондықтан сорғы қондырғысында арнайы герметикаланған
ТТҚ қажет етіледі, ол оның құнын және күрделілігін көбейтеді.
Асинхронды қозғалтқыштың алдында ТТҚ-ның ерекшеліктеріне кең
диапазонда жылдамдықты реттеудің жеңілділігі мен туралығы, осы
жағдайдағы жақсы статикалық сипаттамалары.
31
Фазалы роторлы асинхроды қозғалтқыштың электр жетектің жүйесі
маңызды болмайды, себебі:
- Фазалы роторлы асинхронды қозғалтқыштың жүйесі жылдамдықты
сатылы түрде реттеуі құндылығы жағынан арзан, бірақ роторлы тізбектегі
кедергілердің көбеюі онын электр энергиясының жұмсалуын көбейтеді;
- Фазалы роторлы асинхронды қозғалтқыштың жүйесі кедергіні
импульсты реттеуі ЖТ-АҚ ҚТР жүйе сипаттамаларына аналогты, бірақ жиілік
түрлендіргіші мен импульсты кедергіні реттегіштің бағаларын есептегенде,
фазалы роторлы асинхроды қозғалтқышы қысқа тұйықталған роторлы
асинхроды қозғалтқыштан қымбатырақ.
Сорғы қондырғыларына синхронды қозғалтқыштардың электр жетегінің
жүйесімен қатар фазалы роторлы асинхроды қозғалтқыштар жүйесі де
жарайды, бірақ олардың қолданысы қозғалтқыш бағасының қымбат
болғанынан құнды болып келеді.
Осылайша қысқа тұйықталған роторлы асинхронды қозғалтқыштың
жиілік түрлендіргіші жүйесін басқа электр жетек жүйелерінің алдында келесі
ерекшеліктерін бөлуге болады: қозғалтқыштың сенімділігі және жеңілділігі;
қозғалтқыштағы контактылық жалғаулардың жоқтығы, қозғалтқыштың төмен
бағасы, жылдамдықты реттеу салылығы, үнемділігі.
Қысқа тұйықталған роторлы асинхронды қозғалтқыштың жиілік
түрлендіргіш жүйесінің кемшіліктеріне жиілік реттегішінің жоғары бағасы.
Жоғарыда келтірілген түсініктерден сорғы қондырғыларында жетек
қозғалтқышы ретінде қысқа тұйықталған роторлы асинхронды қозғалтқышты
қолданған жөн, ал қозғалтқышты векторлы басқарылатын жиілік реттегіші
арқылы қоректендірген жөн.
1.8 Зерттеудің мақсаты мен мәні
Осы дипломдық жобада келесі тапсырмаларды есептеп зерттеу қажет:
-
сорғы станцияларының электр жетек жүйесін таңдап оның
параметрлерін есептеу;
- қондырғы механизмдерінің жүктемелерін есептеу;
- электр қозғалтқыштардың қуатын алдын - ала есептеп оны таңдау;
- автоматтандырылған электр жетегіне және сорғы қондырғысының
басқару жүйесіне қойылатын талаптарды зерттеу және таңдалған электр жетек
жүйесін негіздеу;
- электр жетек, түрлендіргіш және автоматизация қондырғысының
элементтерін есептеу;
- MATLAB ортасында жиілікті электр жетек моделін зерттеу.
32
2 Сорғы қондырғылардың электр жетектерінің жүйесін таңдау және
оның параметрлерін есептеу
2.1 Жиілік түрлендіргішінің құрылымы
Қазіргі жиілік түрлендіргіштерінің көбі екі қатарлы түрлендіру сұлбасы
бойынша жасалған. Олар келесі негізгі бөлімдерден тұрады: тұрақты ток
бөлігі (басқарылмайтын түзеткіш), куштік импульсты инвертор және басқару
жүйесі.
Тұрақты тоқ бөлігі басқарылмайтын түзеткіштен және сүзгіштен
тұрады. Қоректендіретін желідегі айнымалы кернеу тұраты тоқ кернеуіне
түрленеді.
Күштік үшфазалы инвертор алты транзисторлы кілттен тұралы. Электр
қозғалтқышының әрбір орамы лайықты кілтке оң және теріс түзеткіш
шығыстарына қосылады. Инвертор түзетілген кернеуді қажетті жиілікті және
амплитудалы үшфазалы айнымалы кернеуге түрлендіреді, ол электр
қозғалтқыштағы статор орамасына ұсталады.
Инверторлардың шығыс каскадтарында кілт ретінде IGBT күштік
транзисторлары қолданылады. Тиристорлармен салыстырғанда олардың
ауыстыру жиілігі жоғары, ол өз кезегінде шығыс сигналын синусоидалды
түрде минимал бұрмалаумен өңдейді.
2.2 Жиілік реттегішінің жұмыс істеу принципі
Жиілік түрлендіргіші басқарылмайтын диодты күштік түзеткішінен,
автомномды инвертордан, КИМ басқару жүйесінен, автоматты реттеу
жүйесінен, дроссельден Lш және конденсатор сүзгішінен тұрады (2.1 сурет).
Шығыс жиілігін fшығ және кернеуін Uшығ реттеу инверторда жоғары
жиілікті кең импульсты басқару арқылы өтеді.
Кең импульсты басқару модуляция периодымен сипатталады, оның
ішінде электр қозғалтқышының статор орамы түзеткіштің оң және теріс
полюстарға кезектесіп қосылады.
Кең импульсты басқару ұзақтылығы период ішінде синусоида заңы
бойынша модульденеді. Жоғары тактылы жиілік кезінде (2...15кГц) кең
импульсты басқару сүзгіленетін қасиетіне байланысты электр қозғалтқыш
орамаларында синусоидалды тоқ өтеді.
Осылайша шығыс кернеуінің қисығы жоғары жиілікті екіполярлы
тізбекті үшбұрыш импульсын көрсетеді (2.2 сурет). Импульстер жиілігі кең
импульсты басқару жиілігімен анықталады. Импульстардың ұзақтылығы
шығыс жиілігінің периоды синусоида заңы бойынша модульденеді. Шығыс
тоғының қисығының формасы (асинхронды қозғалтқышының
орамаларындағы тоқ) синусоидалды болып келеді. Инвертордың шығыс
кернеуін реттеуді екі тәсілмен орындаса болады: кіріс кернеуін Uв өзгерту
33
арқылы амплитудалы түрде және Uв = const болғанда V1-V6 вентильдерді
ауыстыру программасын өзгерткен кезде кең импульсты (КИМ) түрде.
2.1 сурет - Жиілік түрлендіргіші
Екінші тәсіл қазіргі жиілік түрлендіргіштерінің элемент базасының
(микропроцессорлар, IBGT-транзисторлар) дамуына байланысты кең
қолданыс тапты. Асинхронды қозғалтқыштардың статор орамаларында кең
импульсты ток формаларын модуляциялау арқылы синусоидалды формаға
жақын болып келеді.
Осындай басқару түрлендіргіштің жоғары ПӘК алуға рұқсат береді
және кернеудің амплитудасымен жиілігін аналогты басқарылуына
эквивалентті.
Қазіргі инверторлар толық басқарылатын куштік жартылай өткізгіш
аспаптардың GTO - тиристорлары немесе биполярлы оқшауланған IGBT-
транзисторлары негізінде орындалады.
2.2 сурет - Шығыс кернеу қисығының формасы
2.3 суретте IGBT-транзисторларындағы автономды инверторларының
үшфазалы көпір сұлбасы келтірілген.
Ол кіріс сыйымдылық сүзгісінен Сф және V1-V6 қарама қарсы
параллель қосылған D1-D6 кері тоғына қосылған IGBT-транзисторларынан
тұрады.
34
И - үш фазалы көпірлі инвертор; T - үш фазалы көпірлі түзеткіш; Сф - сүзгіш
конденсаторы.
2.3 сурет - IGBT-транзисторларындағы автономды инверторларының үш
фазалы көпірлі сұлбасы
Вентильдердің реттеліп қосылуының арқасында алгоритм бойынша
басқару жүйесінің V1-V6 берілген, тұрақты кірі кернеуі Uв айнымалы
тікбұрышты импульсты шығыс кернеуіне түрленеді. Басқарылатын V1-V6
кілттері арқылы асинхронды электр қозғалтқышының құрама актив тоғы, ал
диодтар D1-D6 арқылы реактив құрама тоғы өтеді.
2.3 Қоректенетін желіге жиілік түрлендіргішінің әсері. Электр
энергиясының сапасы
Электр энергия сапасының мәселесіне соңғы бірнеше жыл үлкен көңіл
бөлінеді. Электр энергиясы адам өмірінің барлық салалрында қолданылады,
свецификалық қасиеттер жиынтығы бар және басқа продукциялардың
өндірілуіне тікелей қатысады. Әрбір электр қабылдағыш электр энергиясының
анықталған параметрлерде жұмыс істеуге арналған: номиал жиілік, кернеу
және т.б., сондықтан дұрыс режимде жұмыс жасалу үшін оның қажетті
сапасымен қамтамасыз ету керек. Осылайша электр энергиясының сапасы
электр энергиясының біріккен сипаттамаларымен анықталады, кейін электр
қабылдағыштары дұрыс жұмыс істеп оларға енгізілген функцияларын
орындайды. Электр энергиясының сапасын көтеру мәселесі өндірісте
вентильды түрлендіргіштер мен жоғары эффектілі технологиялық
қондырғылар, метал балқытатын доғалы пештер, дәнекерлейтін ұондырғылар
және т.б. дами бастағанда маңызды орын алды. Қорытындысында өзара
қарама - қайшылықтар пайда болды: үнемді және техникалық жағынан
эффективті, адам өмірін жеңілдететін жаңа технологияларды пайдалану
электр желілеріндегі электр энергиясының сапасын төмендетеді.
35
Тұтынушылар мен энергожүйенің
зақымын
электрмагнитті және
технологиялық деп ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz