Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Сурет. Бір фазалы түзеткіштердің сұлбалары






 

2.35в - суретте орта нү ктесі жә не нолдік диоды бар бір фазалы басқ арылатын тү зеткіш кө рсетілген. 2.35г - суретте кө пірлі бір фазалы басқ арылатын тү зеткіш кө рсетілген. 2.35д - суретте бір фазалы симметриялы емес кө пірлі басқ арылатын тү зеткіш келтірілген.

Басқ арылатын тү зеткіштердің шамаларын есептеу ү шін келтірілген формулалар 2.1 - кестеде кө рсетілген, кестедегі ә рбір бағ ана 2.35 - суреттегі сұ лбаның нұ сқ аларына сә йкес.

 

2.1 - кесте

Шамалар Басқ арылатын тү зеткіш сұ лбаларының нұ сқ алары
Сұ лбалар Сурет 2.4.2а Сурет 2.4.2б Сурет 2.4.2в Сурет 2.4.2г Сурет 2.4.2д
Реттеу бұ рыш максим. мү мкін ауқ ымы   0 £ a £ p   0 £ a £ p/2   0 £ a £ p   0 £ a £ p/2   0 £ a £ p
Тү зетілген кернеудің орташа мә ні    
Тү зетілген токтың орташа мә ні
Тиристор тогының орташа мә ні
Диод тогының орташа мә ні   _____   ______
Тиристор. максимал кері кернеуі  
Диодтағ ы кері кернеудің максимал мә ні   ______   ______

 

Кестеде келесі белгілеулер қ олданылғ ан:

a - реттеу бұ рышы;

Uор- тү зетілген кернеудің орташа мә ні;

Uор0 – реттеу бұ рышы a=0 кезіндегі тү зетілген кернеудің орташа мә ні;

U2 – трансформатордың екінші реттік орамасы кернеуінің ә рекет ету мә ні;

UVS кері m – тиристордағ ы кері кернеудің максимал мә ні;

UVD кері m – диодтағ ы кері кернеудің максимал мә ні;

Iор – жү ктеме тогының орташа мә ні;

IVS ор – тиристор тогының орташа мә ні;

IVD ор – диод тогының орташа мә ні;

RLM – қ оздыру орамасының кедергісі.

2.34 - суреттегі сұ лбаның жұ мысын тү сіндіретін диаграммалар 2.35а -суретінде келтірілген. Бірінші диаграммада желі кернеуінің uж бұ рышқ а u (мұ нда жә не бұ дан кейін u= ω t [рад], w=2pfж - бұ рыштық жиілік [рад/сек], fж - желі кернеуінің жиілігі [Гц], t - уақ ыт) тә уелділігі келтірілген. Кернеу uж периоды 2π болатын синусондалы заң бойынша ө згереді

 

Uж = Um sin u, (2.37)

мұ нда Um - желі кернеуінің амплитудалық мә ні (; Uж – желі кернеуінің ә сер етуші мә ні).

Екінші диаграммада тікбұ рышты пішінді басқ арушы импульсі uб келтірілген. Импульстің амплитудасы мен ұ зақ тығ ы тиристордың сенімді ашылу шартынан таң далады. Импульстер ИФБЖ - мен тиристордың анодында оң кернеу болғ ан кезде пішінделеді жә не желінің кернеуіне қ атысты реттеу бұ рышына a (кештету бұ рышына) ысырылғ ан. Реттеу бұ рышының мә ні ИФБЖ - ның кіріс сигналына uкір тә уелді. Ү шінші, тө ртінші жә не бесінші диаграммаларда жү ктемедегі кернеудің бірсә ттік мә ндері – ud(u), жү ктеме тогы – i(u) жә не тиристордың анодындағ ы катодқ а қ атысты кернеудің uVS(u) тә уелділіктері келтірілген.

Сұ лбаның жұ мысын бө лек уақ ыт аралық тарында қ арастырайық.

0£ u< a уақ ыт аралығ ы. Бұ л аралық та тиристор жабық, тиристор тогы i(u) мен жү ктемедегі кернеу ud(u) нолге тең, ал тиристор анодындағ ы кернеу желі кернеуіне тең uVS(u)=uс(u).

u=a кезінде тиристордың басқ арушы электродына басқ арушы импульс uб беріледі жә не тиристор ашылады. Бұ л кезде тиристор анодының тогы і бірден ө седі жә не ажырату тогынан ү лкен болып шығ ады, сондық тан басқ арушы импульс біткеннен кейін де тиристор ашық кү йде қ алады.

a£ u< p уақ ыт аралығ ы. Бұ л уақ ыт аралығ ында тиристор ашық, тиристор анодындағ ы кернеу uVS(u) нолге тең, жү ктемедегі кернеу желі кернеуіне тең, яғ ни ud(u)»uж(u), ал жү ктеме тогы i(u)=ud/Rн.

u»p кезінде тиристор анодының тогы ажырату тогынан аз болады, тиристор жабылады.

p£ u£ 2p+a. уақ ыт аралығ ы. Бұ л уақ ыт аралығ ында тиристор жабық, ал сұ лбаның кү йі 0£ u< a уақ ыт аралығ ындағ ы кү ймен бірдей болады.

2p£ u£ 4p, 4p£ u£ 6p,..., 2ip£ u£ 2(i+1)p, мұ нда i=0, 1, 2,..., уақ ыт аралық тарында сұ лбаның жұ мысы 0£ u£ 2p уақ ыт аралығ ындағ ы жұ мысына ұ қ сас. 2.36б - суретте реттеу бұ рышы α 2.36а суретпен салыстырғ анда ү лкен мә нге ие болғ ан жағ дай ү шін диаграммалар келтірілген.

2.36 - суретте келтірілген диаграммаларда кө рсетілгендей, жү ктемедегі кернеуде жиілігі желі кернеуінің жиілігіне тең оң импульстердің сипаты бар.

Жү ктемедегі кернеудің бірсә ттік мә ні ud(a) тиристор ашық уақ ыт аралық тарында желі кернеуіне uж(a) тең жә не тиристор жабық уақ ыт аралық тарында нолге тең. Тү зетілген кернеудің орташа (периодта) мә нін (тү зетілген кернеудің тұ рақ ты қ ұ раушысы) геометриялық тү рде келесі жолмен анық тауғ а болады. Ені 2π болатын тікбұ рыш тұ рғ ызамыз, оның ауданы жү ктемедегі бір сә ттік кернеу ud қ исығ ының ауданымен шектелген. Алынғ ан тікбұ рыштың биіктігі жү ктемедегі кернеудің орташа мә ніне тең болады. Осығ ан орай, кернеудің орташа мә ні жү ктемедегі бірсә ттік кернеу қ исығ ымен шектелген ауданғ а пропорционал, яғ ни ол реттеу бұ рышына α тә уелді.

 

2.36 – сурет. 2.35 - суреттегі сұ лбаның диаграммалары

 

Талдау бойынша жү ктемедегі кернеудің орташа мә ні мына тү рде анық талады

 

(2.38)

мұ нда - реттеу бұ рышы α =0 кезіндегі тү зетілген кернеудің орташа мә ні.

Алынғ ан формула жү ктеме кернеуі орташа мә нінің Uор(a) реттеу бұ рышына a тә уелділігін сипаттайды жә не оны реттеу сипаттамасы деп атайды. Формуладан кө рініп тұ рғ андай, a бұ рышы 0£ a£ p шектерінде ө згерген кезде жү ктемедегі кернеудің орташа мә ні Uор(a), шектерінде ө згереді жә не реттеу бұ рышы кө бейген сайын ол азая тү седі. Соң ғ ы жазылғ андар 2.36а жә не 2.36б - суреттерінде Uор мә ндерімен суреттеледі.

Активті жү ктеме кезінде u(u)=R· i(u) пішінімен орындалады. Сондық тан токтың жә не кернеудің орташа мә ндері келесі арақ атынаспен байланысты

 

(2.39)

 

Осығ ан орай, кернеу мен жү ктеме тогының орташа мә нін реттеу ә дісі реттеу бұ рышын α ө згерту жолымен ИФБЖ – ның кө мегімен тиристордың ашу кезең ін ө згерту арқ ылы жү зеге асырылады.

Қ азіргі уақ ытта ө неркә сіпте тә уелсіз қ оздырылатын тұ рақ ты ток электр қ озғ алтқ ыштары кең колданылады. Мұ ндай қ озғ алтқ ыштардың якорге қ осылғ ан кернеуді жә не қ оздыру тогын (ағ ынын) ө згерту жолымен айналу жылдамдығ ын ө згертуге болады. Айналу жылдамдығ ын реттеу ү шін бір аймақ тық (бірінші тә сіл бойынша) жә не екі аймақ тық (бірінші жә не екінші тә сіл бойынша) басқ аруы бар тиристорлық тү рлендіргіштер қ олданылады. Тұ рақ ты ток қ озғ алтқ ыштарындағ ы қ оздыру орамасының ерекшелігі оның ү лкен (якорьге қ атысты) индуктивтілігі, аз тұ тыну қ уаты жә не қ оздыру тогының рұ қ сат етілген ауқ ымы болады. Тұ тыну қ уаты электр қ озғ алтқ ышының нақ ты қ уатының бір пайызын қ ұ райды, ал қ оздыру тогын реттеу ауқ ымы 10 - нан аспайды. Осығ ан байланысты қ оздыру тогын реттеу ү шін бә рінен де жиі реверсті емес бір фазалы басқ арылатын тү зеткіштер қ олданылады. Қ оздыру орамасының ү лкен уақ ыт тұ рақ тысы жә не қ оздыру тогының аз реттеу ауқ ымы басқ арылатын тү зеткіштердің ү здіксіз токтар ауданында жұ мыс істеуіне ә келіп соғ ады.

Сипатталғ ан сұ лба тұ рақ ты ток қ озғ алтқ ыштарының қ оздыру тогын реттеу ү шін жә не соғ ан орай оның айналу жылдамдығ ын нақ ты жылдамдығ ынан жоғ ары қ арай реттеу ү шін арналғ ан.

2.37 - суретте нолдік диоды бар бір фазалы бір жарты периодты реферсті емес басқ арылатын тү зеткіштің ық шамдылғ ан принциптік электрлік сұ лбасы келтірілген. Сұ лба кү штік трасформаторды Т, тиристорды VS, импульсті – фазалы басқ ару жү йесін ИФБЖ, нолдік диодты VD жә не қ оздыру орамасын LM қ ұ райды. Трансформатордың Т қ оздыру орамасындағ ы LM кернеудің максимал мә нін анық тайтын екінші реттік орамасындағ ы айнымалы кернеудің талап етілген ә сер ету мә нін алу ү шін, сонымен бірге желі мен сұ лбаның қ алғ ан бө лігі арасындағ ы гальваникалық байланыс ү шін қ ызмет етеді.

 

 

Тиристор VS қ оздыру орамасындағ ы LM тү зетілген кернеудің орташа мә нін тү зету жә не реттеу ү шін қ ызмет етеді. ИФБЖ тиристордың VS жұ мысын басқ арады. Нолдік диод VD қ оздыру орамасындағ ы кернеудің кері мә ндерін болдырмау ү шін жә не осығ ан орай, тү зетілген кернеу мен токтың орташа мә нін кө бейту ү шін арналғ ан.

Трансформатордың бірінші реттік орамасына синусоидты заң бойынша ө згеретін желінің айнымалы кернеуі беріледі. Трансформатордың екінші реттік орамасынан U2 кернеуі алынады

 

u2=kтрu1, (2.40)

 

мұ нда kтр=v2/v1 = u2 /u1 – трансформатордың беріліс коэффициенті;

v1 жә не v2 – бірінші жә не екінші реттік кернеу орамасындағ ы орам саны;

u2 кернеуі u1 кернеуі секілді синусты заң бойынша ө згереді

 

u2= Um sin u, (2.41)

мұ нда u2 - екінші реттік орамасындағ ы кернеудің бір сә ттік мә ні;

Um= - екінші реттік орамасындағ ы кернеудің амплитудалық (максимал) мә ні;

(U2 – сол орамадағ ы кернеудің ә сер ету мә ні);

u=wt [рад] (w=2pf; f - қ орек желісінің жиілігі, t – уақ ыт).

Тиристор VS кілт режимінде жұ мыс істейді. Ол ИФБЖ пішіндеген басқ арушы импульсін uб беру кезең інде анодтағ ы оң кернеу кезінде (катодқ а қ атысты оң) ашылады. Басқ арушы импульс тікбұ рышты пішінде болады жә не ИФБЖ – ның кіріс сигналы Uкір анық тайтын кернеудің u2 оң жарты толқ ыны бастамасынан реттеу бұ рышына α жылжығ ан. Басқ арушы импульстің амплитудасы жә не ұ зақ тығ ы тиристорды сенімді ашу шарттарынан таң далады.

Ары қ арай, сұ лбаның жұ мысын қ арапайым сипаттау ү шін, тиристор мен диодтың анодындағ ы оң кернеу тө мендеуін, тиристордың ажырату тогын жә не жабық тиристор анодының тогын нолге тең деп есептейміз, ө йткені кө рсетілген шамалар ө те аз мә ндерді қ ұ райды.

Тұ рақ танғ ан режимдегі сұ лбаның жұ мысы бө лек уақ ыт аралық тарында 2.38 - суретте келтірілген уақ ыт диаграммаларымен тү сіндіріледі. Бұ л суретте келесі кернеулердің бірсә ттік мә ндерінің бұ рышқ а u тә уелділігі келтірілген: u2(u) - трансформатордың екінші реттік орамасындағ ы; uб(u) - тиристордың басқ арушы электродындағ ы; uLM(u) - қ оздыру орамасындағ ы; uVS(u) -тиристордың анодындағ ы (катодқ а қ атысты) жә не uVD(u) - диодтың анодындағ ы (катодқ а қ атысты) кернеулер. Сол жерде келесі токтардың бірсә ттік мә ндерінің тә уелділігі келтірілген: iVS(u) - тиристор тогы; iVD(u) -диодтың тогы жә не iLM(u) - қ оздыру орамасының тогы.

Берілген сұ лбада жү ктеме (қ оздыру орамасы) активті – индуктивті сипат алады (RL – жү ктемесі). Индуктивтілік L энергия аккумуляторы болады. Индуктивтілікке оң импульс берген кезде онда энергия қ оры пайда болады, ал ол арқ ылы ағ атын ток ө се бастайды. Импульс біткен кезде индуктивтілікте жиналғ ан энергия беріле бастайды, ал ток ө зінің бағ ытын ө згертпеген кү йде азая бастайды. Соң ында, бұ л токтың соғ уын тө мендетеді.

Сұ лбаның жұ мысы бө лек уақ ыт аралық тарында сипатталады.

0£ u< a уақ ыт аралығ ы. Бастапқ ы кү йде (u=0) тиристор жабық. 0£ u< a уақ ыт аралығ ында тиристор жабық кү йде қ алады, тиристор анодының тогы iVS(u) нолге тең, ал қ оздыру орамасы трасформатордың екінші реттік орамасынан ажыратылып қ алады. Бірақ, қ оздыру орамасы арқ ылы ағ атын ток нолге тең емес. Алдындағ ы уақ ыт аралығ ында (u< 0) қ оздыру орамасында LM жиналғ ан индуктивтіліктегі энергия есебінен қ оздыру орамасының тогы iLM(u) сұ лбада кө рсетілген бағ ытта диод VD арқ ылы ағ ады. Токқ а байланысты диод ашық кү йде тұ рады. Осы кезде қ оздыру орамасындағ ы LM кернеуі uLM(u) диодтағ ы VD нолге тең кернеудің оң тө мендеуіне uVD(u) тең, ал қ оздыру орамасының тогы iLM(u) уақ ыт бойынша экспонентті тә уелділікпен тө мендейді. Жабық VS тиристордағ ы кернеу трансформатордың екінші реттік кернеуіне тең болады: uVS(u)=u2(u) - uLM(u)= u2(u).

a£ u< p уақ ыт аралығ ы. u=a кезінде тиристордың басқ арушы электродына ИФБЖ - дан басқ арушы импульс беріледі, тиристор ашылады, ал қ оздыру орамасындағ ы кернеу ud нолден u2(a) мә ніне дейін тез ө седі. Басқ арушы импульсті алып тастағ ан соң тиристор ашық кү йде тұ рады, ө йткені анод тогы ажырату тогынан ү лкен болып қ алады. Кернеудің u2 ә серімен диод VD жабылады жә не ол сұ лбаның жұ мысына ә сер етпейді.

a£ u£ p уақ ыт аралығ ында тиристор ашық кү йде болады, трансформатордың екінші реттік орамасындағ ы кернеу u2(u) қ оздыру орамасындағ ы кернеуге uLM(u) тең, диодқ а VD кері кернеу қ осылғ ан жә не ол жабық (диод тогы iVD(u) нолге тең), қ оздыру орамасының LM тогы iLM(u) уақ ыт бойына ө седі жә не трансформатордың екінші реттік орамасы – VS тиристоры – трансформатордың екінші реттік орамасы бойымен ағ ады. Бұ л уақ ыт аралығ ында қ оздыру орамасындағ ы индуктивтілікте энергия жиналады. p£ u кезінде қ оздыру орамасы LM мен диодқ а VD қ осылғ ан кернеу u2 ө з таң басын кері ө згертеді жә не теріс болып шығ ады. Нә тижесінде диод VD ашылады, ал тиристор VS анодына теріс кернеу қ осылады жә не ол тиристор жабылады.

 

 

2.38 - сурет. 2.37 сұ лбағ а арналғ ан уақ ыттық диаграммалар  

 

уақ ыт аралығ ы. Берілген уақ ыт аралығ ында тиристор VS жабық, ал диод VD ашық кү йде ұ сталып тұ рады. Қ оздыру орамасындағ ы LM кернеу ud(u) диодтағ ы оң кернеу тө мендеуіне UVD тең, яғ ни нолге тең. Тиристор анодындағ ы кернеу UVS () трансформатордың Т екінші реттік орамасының кернеуіне u2(u) тең. Жабық тиристор VS арқ ылы ағ атын ток iVS () нолге тең, уақ ыт аралығ ында қ оздыру орамасының LM индуктивтілігінде жиналғ ан энергияның ә серімен iLM () тогы диод арқ ылы ағ ады жә не экспоненттік тә уелділік бойынша азаяды. Келесі , жә не тағ ы басқ а уақ ыт аралық тарында басқ арылатын тү зеткіштің жұ мысы уақ ыты аралығ ындағ ы жұ мыс сипатымен, ал , жә не сол сияқ ты уақ ыт аралық тарындағ ы жұ мысы уақ ыт аралығ ындағ ы жұ мысымен сә йкес келеді.

2.38-суретте кө рсетіп тұ рғ андай, қ оздыру орамасындағ ы LM кернеу ud(u) бір полюсті тікбұ рышты болатын импульстер тү рінде болады, олардың жиілігі қ оректендіру желісінің жиілігіне тең. Тиристор VS ашық кездегі кернеудің ud(u) мә ні трансформатордың екінші реттік орамасының кернеуіне u2(u) тең жә не тиристор жабық кезде нолге тең. Қ оздыру орамасындағ ы LM бір периодтағ ы () кернеудің орташа мә ні Ud (кернеудің тұ рақ ты қ ұ раушысы) қ оздыру орамасындағ ы кернеу қ исығ ының ауданына пропорционал жә не ол реттеу бұ рышына a тә уелді. Мысалы, ол a=0 кезінде максимал мә ніне жә не a=p кезінде нолге тең болады. Осығ ан орай, импульсті фазалы басқ ару жү йесінің кірісіндегі кернеудің Uкір ө згеруі реттеу бұ рышының a ө згеруіне ә келеді жә не қ оздыру орамасындағ ы LM бір периодтағ ы кернеудің орташа мә нінің Uор ө згеруіне ә келіп соғ ады. Диаграммаларда кө рсетілгендей, тиристор анодындағ ы кері кернеудің максимал мә ні желі кернеуінің Um амплитудалық мә ніне тең.

Ү ш фазалы нолдік жә не ү ш фазалы кө пірлік тү зету сұ лбаларына талдау жү ргізейік. Бұ л тү рлендіргіштер тә уелсіз қ оздырылатын ТТҚ – ларының якоріне жұ мыс істеп тұ рғ ан жағ дайды қ арастырайық. Периодтың ө ткізуші бө лігінде вентильдердің ашық кү йінің ұ зақ тығ ын басқ ару ө зіндік ашылу нү ктелерінен (1-ші, 2 – ші нү ктелер, 2.38 – 2.39 – суреттерде) бастап есептелетін кідіру бұ рышымен a сипатталады.

Тү зеткіштің кернеуі мен тогының уақ ыт бойынша ө згеру графигі тұ рақ ты жә не айнымалы қ ұ раушыларынан тұ ратын кү рделі қ исық тү рінде болады. Электр машинасында қ ызу жә не коммутация процесіне жайсыз ә сер ететін токтың айнымалы қ ұ раушысын азайту мақ сатында, тү рлендіргіштің жү ктемесі болатын якорь тізбегіне белгілі бір индуктивтілігі бар тегістеуші реактор (Р) орнатады.

Вентильді тү рлендіргіштен қ орек алатын тұ рақ ты ток қ озғ алтқ ышының жұ мысын талдау ү шін, қ орек ететін айнымалы ток желісіндегі кернеудің ө згеру периодында кернеу мен токтың орташа мә ні болып анық талатын тү рлендіргіштің кернеуі мен тогының тұ рақ ты қ ұ раушысын табу керек. Кө рсетілген кернеу мен токтың тұ рақ ты қ ұ раушысы тү зетілген кернеу мен тү зетілген ток деп аталады. Вентильді тү рлендіргіштің кернеуі мен тогының орташа мә ні оның шамалары жә не қ осылу сұ лбасымен анық талады.

Тә жірибеде вентильді тү рлендіргіштің ә ртү рлі сұ лбалары қ олданылады. Бірақ ә сер ету жә не тұ рғ ызуы бойынша барлық ә ртү рлі сұ лбалар екі топқ а бө лінеді: айнымалы ток жү йесінің тек бір ғ ана жарты толқ ыны қ олданылатын нолдік сұ лбалар (2.39 – сурет) жә не айнымалы ток жү йесінің екі жарты толқ ыны қ олданылатын кө пірлік сұ лбалар (2.40 – сурет). 2.39 б-д жә не 2.40б-д – суреттерінде екі топтардағ ы вентильді тү рлендіргіштердің балама сұ лбалары жә не э.қ.к – лері, токтар мен кернеулердің ө згеру диаграммалары кө рсетілген.

 

 

2.39 – сурет. Нолдік нү ктесі бар ү ш фазалы вентильді тү рлендіргіштің принциптік (а) жә не балама (б) сұ лбалары, фазалық э.қ.к – сінің (в), вентильдегі токтардың (г), тү рлендіргіштің э.қ.к – сі мен кернеуінің (д) ө згеру диаграммалары

 

Суретте келесі белгілеулер алынғ ан:

е, е2b, е2c – трансформатордың ә р фазасының екінші реттік орамаларындағ ы э.қ.к – нің бір сә ттік мә ндері;

ij – j вентильіндегі токтың бір сә ттік мә ні;

Ud жә не id – тү рлендіргіш шығ ысындағ ы кернеу мен токтың бір сә ттік мә ндері;

R – трансформатор фазасының активті кедергісі;

X – сейілу ө рісі тудыратын трансформатор фазасының индуктивті кедергісі.

Ө з кезегінде

,

, (2.42)

 

мұ нда R1, R2 – трансформатор фазасының бірінші жә не екінші реттік орамаларының активті кедергілері;

X1, X2 – трансформатор фазасының бірінші жә не екінші реттік орамаларының индуктивті кедергілері;

ω 1, ω 2 – трансформатор фазасының бірінші жә не екінші реттік орамаларының орам саны.

2.39б – суреттегі балама сұ лбада трансформатордың ә р фазасы э.қ.к кө зі мен R жә не X кедергілері тү рінде ұ сынылғ ан, бұ л барлық вентильді тү рлендіргішті балама кедергілері бар э.қ.к кө зі еd етіп кө рсетуге рұ қ сат береді (2.39д – суреттегі диаграммаларды кө рің із).

Ү здіксіз токтар режиміндегі тү зетілген э.қ.к – нің орташа мә ні келесі формуламен анық талады

, (2.43)

 

мұ нда Edm – вентильдерді ашуда кідірудің болмауына сә йкес болатын тү зетілген э.қ.к – нің максимал мә ні.

 

, (2.44)

 

мұ нда m – тү рлендіргіш фазасының саны;

E2Ф.М, E – трансформатордың екінші реттік орамасындағ ы фазалық э.қ.к – нің амплитудалық ә сер ету мә ні.

Бір жарты периодты сұ лбалардың ерекшелігі вентиьдер коммутациясы периодын g, яғ ни бір вентильдің жұ мысы біткенде жә не жұ мысқ а келесі вентиль қ осылғ ан периодын есептемеген кезде жү ктеме тогы id жұ мыс істеп тұ рғ ан вентильдің тогына тең. Жү ктеме тізбегіндегі ток трансформатордың жұ мыс істеп тұ рғ ан фазасындағ ы э.қ.к – мен, ал тү рлендіргіштегі кернеу тө мендеуі осы фазадағ ы кернеу тө мендеуімен анық талады. Осы шарттар кезінде ү ш фазалы бір жарты периодты сұ лба (т = 3) ү шін

 

. (2.45)

 

Тү рлендіргіштегі кернеу тө мендеуі ө ткізуші периодта вентильдің ө зіндегі (DUВ), активті кедергідегі кернеу тө мендеуімен (DUR), сонымен бірге, вентильдер коммутациясы процесінен туындайтын кернеу тө мендеуімен (DUХ) анық талады. Вентильдегі кернеу тө мендеуі ө ткізуші периодта токқ а тә уелді емес жә не сынапты вентильдер ү шін ол DUВ=15-20 В, шала ө ткізгіштік вентильдер (тиристорлар) ү шін DUВ= 0, 5-1 В.

Атап ө тетін болсақ, вентильді тү рлендіргіштердің топтарына тиристорлардан басқ а ә ртү рлі сынаптық вентильдер кіреді, олар тиристорлық тү рлендіргіштер ә лі қ олданысқ а шық пай тұ рғ ан кезде қ олданылғ ан болатын. Активті кедергідегі кернеу тө мендеуі токқ а пропорционал

 

, (2.46)

 

мұ нда Id – тү рлендіргіштің жү ктеме тогының орташа мә ні.

Коммутация бұ рышы g тү зетілген ток Id пен a бұ рышының берілген мә ні кезінде анық талады

 

. (2.47)

 

Іс жү зінде g< < 4p/m, осығ ан байланысты кернеу тө мендеуі

 

 

Вентильдердің коммутация процесі анық тайтын тү рлендіргіш шығ ысындағ ы кернеу тө мендеуі келесі функциямен анық талады

 

(2.48)

 

Жоғ арыда айтылғ андарды есепке ала отырып, бір жарты периодты тү рлендіргіштегі кернеудің орташа мә ні мына тү рде кө рсетіледі

 

. (2.49)

 

Жақ ша ішіндегі кедергі вентильді тү рлендіргіштің балама кедергісі деп аталады.

. (2.50)

 

Сонда

(2.51)

 

Кө пірлік сұ лбаларда коммутация периодын есептемегенде, бір уақ ытта екі вентиль жұ мыс істейді. Бұ л кезде жү ктеме тогы тізбектеле екі вентиль жә не фазалық э.қ.к – лер айырмасы, яғ ни сызық тық э.қ.к ә серімен трансформатордың екі фазасы арқ ылы ө теді.

 

 

2.40 – сурет. Кө пірлік сұ лба бойынша орындалғ ан ү ш фазалы вентильді тү рлендіргіштің принциптік (а) жә не балама (б) сұ лбалары, фазалық э.қ.к – нің (в), вентильдегі токтардың (г), тү рлендіргіштің э.қ.к – сі мен кернеуінің (д) ө згеру диаграммалары

 

2.40б – суретте сызық тық э.қ.к кө здері ү зік сызық пен кө рсетілген. Айнымалы кернеудің толық ө згеру периодында тү рлендіргіштің барлық алты вентилі жұ мыс істейді (2.40г – суреті). Бұ л шарттарда ү ш фазалы кө пірлік сұ лба (m=6) ү шін

 

 

(2.52)

 

мұ нда E – трансформатордың екінші реттік орамасындағ ы сызық тық э.қ.к – нің ә сер ету мә ні.

DUВ – кө пірдің бір жағ ындағ ы вентильдегі ө ткізуші периодтың кернеу тө мендеуі.

Жоғ арыда айтылғ андарды есепке алып, екі жарты периодты тү рлендіргіш ү шін келесі тең деуді аламыз

 

(2.53)

 

Осығ ан ұ қ сас, келесі арақ атынастарды аламыз

 

,

 

(2.54)

 

Ud1 жә не Ud2 кернеулерін бір-бірінің орнына қ ою, олардың толық ұ қ сас екенін кө рсетеді. Бұ л келесі қ орытынды жасауғ а мү мкіндік береді; ү здіксіз токтар режимінде жұ мыс істейтін кез-келген вентильді тү рлендіргіш тү зетілген ток тізбектерін есептеген кезде 2.41 суретте келтірілген жә не негізгі э.қ.к кө зінен Ed=Edmcosa, балама активті кедергіден Rб.к, э.қ.к кө зінен DUВ=const жә не кедергісі ө ткізетін бағ ытта нолге, ал кері бағ ытта шексіздікке тең идеалды вентильден ИВ тұ ратын балама сұ лбамен кө рсетуге болады.

Балама сұ лбада идеалды вентильді ИВ қ осу электр тізбегінің бір бағ ыттағ ы ө ткізгіштігін кө рсетеді. 2.42 суретте вентильді тү рлендіргіштің жү ктеме тізбегінен тұ рақ ты ток қ озғ алтқ ышының якорі қ орек алып тұ рғ ан жағ дай ү шін балама сұ лбасы кө рсетілген.

Кирхгофтың екінші заң ына сә йкес келтірілген балама сұ лба ү шін келесі тең деуді жазуғ а болады

 

. (2.55)

 

Бұ дан электр жетегінің электр механикалық тең деуін аламыз

 

(2.56)

 

 

2.41 – сурет. Вентильді тү рлендіргіштердің тү зетілген ток тізбегінің балама сұ лбасы

 

Ал механикалық тең деуі

, (2.57)

мұ нда RЯS=RБ.К.+RP+RЯ;

RP – тегістеуші реактор орамасының кедергісі.

Edm, RБ.К., DUВ мә ндері жоғ арыда келтірілген формулалар бойынша тү рлендіргіштің сұ лбасымен анық талады. Алынғ ан тең деулер бойынша тү рлендіргіштің ү здіксіз токтар режимінде жұ мыс істеу кезінде БВТ - Қ жү йесіндегі электр жетегінің электр механикалық жә не механикалық сипаттамалары тү зу сызық болады, олардың ең істігі RЯS кедергісінің мә німен анық талады. Атап ө ту керек, вентильдік тү рлендіргіші бар электр жетегі механикалық сипаттамаларының қ атаң дық модулі қ озғ алтқ ыштың сол қ уаты кезінде де Г - Қ жү йесі механикалық сипаттамаларының қ атаң дық модулінен кем. Бұ л ең алдымен, тү рлендіргіштің ү лкен кедергісімен, коммутация процесіндегі RБ.КОММ = Хm/2p кернеу тө мендеуімен тү сіндіріледі, қ ысқ а тұ йық талу токтарын шектеу мақ сатында жоғ арыланғ ан қ ысқ а тұ йық талу кернеуі бар DUҚ » 8¸ 10% трансформатор таң далынып алынады. Бұ л кезде

 

Х» UUҚ % / kТР2 I1H 100 =EuҚ % / I2H100 = (0, 08 ¸ 0, 010)E/I2H.

 

Кейбір жағ дайларда, тү рлендіргіш айнымалы ток желісінен трансформаторсыз қ оректенгенде, мысалы нақ ты кернеуі 440 В болатын қ озғ алтқ ыштар ү шін Uж = 380 В болатын желіден жә не кө пірлік ү шфазалы тү зеткіштен қ оректенген кезде, айнымалы ток тізбегіне тү рлендіргішпен тізбектеле токты шектейтін xP жә не RР кедергілері бар мә ні трансформатор кедергісі мә ніне жақ ын реактор қ осылады.

Қ арастырылғ ан электр жетегі жү йесінде жылдамдық ты реттеу вентилді ашудың кідіру бұ рышын a ө згерту жолымен, яғ ни тү рлендіргіштің э.қ.к – сін Еd орындалады. Кідіру бұ рышы a нолден p/2 мә ніне дейін ө згерген кезде, Еd мә ні Edm мә нінен нолге дейін ө згереді. Анық кө рініп тұ рғ андай, электр жетегінің механикалық жә не электр механикалық сипаттамалары бұ л жағ дайда бір-біріне қ атар орналасқ ан тү зулер топтамасын қ ұ райды. Бұ л тү зулер ордината осімен қ иылысады, қ иылысу мә ндері бос жү ріс жылдамдығ ына сә йкес

 

(2.58)

 

Бірақ, шын мә нінде реттеу бұ рышының a берілген мә ні кезіндегі электр жетегінің идеалды бос жү ріс жылдамдығ ы w0’ (2.58) формуласына сә йкес алынғ ан мә нінен айырмасы болады. Бұ л 2.41 - суретте кө рсетілген тү рлендіргіштің балама сұ лбасы мен қ озғ алтқ ыштың электр механикалық жә не механикалық сипаттамаларының тең деулері тү рлендіргіштің ү здіксіз токтар режимінде жұ мыс істеуімен тү сіндіріледі. Жү ктеме тогы аз мә ніне дейін тү скен кезде, яғ ни Id®0 режимінде ү зікті токтар режимі басталады, 2.42а суретте кө рсетілгендей, вентильдегі ток ағ ымының бұ рыштық ұ зақ тық l мә ні 2p / т мә нінен аз болып қ алады. Бұ л жағ дайда жү ктеме тогының қ исығ ы нолдік токтар уақ ыт аралық тарынан тұ рады. Бұ л режим ү шін жоғ арыда алынғ ан ара қ атынастар жарамсыз болады.

Ү здіксіз токтар режимінен ү зікті токтар режиміне ө туге аталғ ан екі режим арасындағ ы шегі бастапқ ы - ү здіксіз ток режиміне сә йкес. Бұ л режимде вентильдерді жабу коммутация процесінде жоқ, бірақ 2.42б суретте кө рсетілгендей, нолдік токтар уақ ыт аралық тары жоқ. Шектік токтың мә ні реттеу бұ рышы мен сұ лбаның шамаларына тә уелді. Ол келесі формула бойынша анық талады

 

, (2.59)

 

мұ нда fж – айнымалы ток желісі кернеуінің жиілігі;

Ld = LP+LЯ – тү рлендіргіштің жү ктеме тізбегінің индуктивтілігі, тегістеуші реактор LР мен қ озғ алтқ ыштың якорь тізбегі LЯ индуктивтіліктерімен анық талады.

Бұ дан бұ рын келтірілген тең деулер IЯ ³ Idшек кезінде дұ рыс болатын. Механикалық жә не электр механикалық сипаттамалардың шектік нү ктелері эллипстің доғ асында жатады. Олар ордината осі бойына DUB/kФН мә ніне жылжығ ан. Тү рлендіргіштің ү зікті токтар режиміндегі жұ мысы кезінде электр жетегінің механикалық жә не электр механикалық сипаттамаларын талдау тү рінде келтіру мү мкін емес.

Бұ л жағ дайда токтың ө туінің бұ рыштық ұ зақ тығ ын l< 2p/m деп алып, келесі формула бойынша анық тайды

 

(2.60)

 

Соң ғ ы тең деуден анық талғ андай, l = 2p/т кезінде IЯ ³ Idшек жә не l®0 кезінде Id®0. l= 0 кезінде қ озғ алтқ ыштың э.қ.к – сі, яғ ни оның жылдамдық мә ндері тү рлендіргіштің берілген реттеу бұ рышы a ү шін ү лкен мә нге тең. Бұ л арақ атынастан (2.60) l= 0 кезінде

 

(2.61)

 

 

2.42 – сурет. Ү зікті (а) жә не бастапқ ы - ү здіксіз (б) ток режимінде жұ мыс істеп тұ рғ ан вентильді тү рлендіргіштің э.қ.к – сі мен токтарының диаграммалары.

 

Бұ л жағ дайда a бұ рышы нолден p/m мә ніне дейін ө згеруі EM мә нінің ө згеруіне ә келіп соқ пайды. EM мә ні тү рлендіргіштің қ орек кө зі болатын фазалық э.қ.к – нің амплитудасымен анық талады

 

(2.62)

Бұ дан

. (2.63)

 

2.43 - суретте w0(a) тә уелділігі кө рсетілген. Мұ нда w’0(a) тә уелділігі w’0 ара қ атынасына сә йкес тұ рғ ызылғ ан.

Вентильді тү рлендіргіштер ү здіксіз ток режиміндегі жұ мысы кезінде вентильдерді ашудың кідіру бұ рышын ө згерту бос жү рістің есептік жылдамдығ ы w’0 ү шін тең деулерге сә йкес оның ү лкен шектерде ө згеруіне ә келеді. Жекелеп айтқ анда, a=a0= кезінде, яғ ни қ озғ алтқ ыштың динамикалық тежеу режимі орын алғ ан кезде, жылдамдық = 0 нолге тең. a > p/2 кезінде w’0 < 0, яғ ни электр жетегі жү йесі рекуперативті тежеу режимінде жұ мыс істейді. Бұ л кезде электр машинасы ө ндіретін тұ рақ ты ток энергиясы вентильді тү рлендіргіш кө мегімен айнымалы ток энергиясына тү рленеді жә не қ оректендіретін желіге беріледі. Бұ л кезде вентильді тү рлендіргіш инвертор режимінде жұ мыс істейді.

 

2.43 - сурет БВТ-Қ жү йесіндегі идеалды бос жү ріс жылдамдығ ының тә уелділігі.

 

Инвертор режимінде трансформатор орамаларындағ ы ток (анығ ында, айнымалы кернеу кө зі тізбегінде) вентильдердің ө ткізгіштік периодының ү лкен бө лігінде бұ л орамалардағ ы э.қ.к – ге қ арсы бағ ытталғ ан, 2.44 -суретте кө рсетілгендей, электр машинасының э.қ.к – сі Е, яғ ни тү зетілген ток тізбегінде ә рекет ететін э.қ.к – нің ә серімен ағ ады.

2.44 – сурет. Инвертор режимінде жұ мыс істейтін вентильді тү рлендіргіштің э.қ.к - сі жә не токтарының диаграммалары.

 

Электр машинасының э.қ.к – сі Е вентильді ашудың кідіру бұ рышының жоғ арғ ы ө згеру шегін анық тайды. Шынымен, егер q1 бұ рышымен сипатталатын вентильді ашудың ө зіндік нү ктесінен p+2p/m мә ніне дейінгі уақ ыт кезінде, жұ мыс істеп жатқ ан кезекті вентильде ток нолге дейін кемімейді жә не вентиль сенімді жабылмайды, келесі уақ ыт кезінде (wt > q1) осы вентильдегі кернеу электр машинасының э.қ.к – сі Е мен айнымалы ток кө зінің сә йкес э.қ.к – сінің арифметикалық қ осындысымен анық талады. Бұ л кезде «инвертордың істен шығ уы», яғ ни вентильдер тізбегіндегі токтар мә ні жұ мыс режиміндегі токтар мә нінен бірнеше рет асып тү седі, ө йткені жұ мыс режимінде вентильдегі кернеу кө рсетілген э.қ.к – лердің арифметикалық айырмасымен анық талады. Токтардың секіруі вентильді тү рлендіргіштің жә не бірінші кезекте вентильдің ө зінің істен шығ уына ә келіп соғ ады, осығ ан байланысты инвертордың істен шығ уы апаттық режим болып саналады. Осындай режимнің пайда болу мү мкіндігін алып тастау мақ сатында, ең алдымен вентильді ашудың кідіру бұ рышын шектеу қ ажет.

Токтың ағ у ұ зақ тығ ы l = 2 /m+g кезінде оның мә ні t< 1 кезінде нолге дейін тө мендеуі ү шін, келесі шарт қ ажет

 

aМАКС< q1- l = p - g. (2.64)

 

Келтірілген арақ атынас сенімді инверттеуді қ амтамасыз ету ү шін жеткілікті болмайды, ө йткені вентильдегі ток біткеннен кейін бұ рышымен сипатталатын оның жабу қ асиетін қ алпына келтіру ү шін уақ ыт қ ажет. Сондық тан:

aМАКС£ p - (g+d). (2.65)

 

Желінің жиілігі 50 Гц кезінде ионды вентильдердің жабу қ асиетін қ алпына келтіру бұ рышы орта есеппен 120 - ты қ ұ райды. Тиристорлар ү шін жабу қ асиетін қ алпына келтіру уақ ыты 150 мкс - тен аспайды, яғ ни 30 - қ а сә йкес. Инвертор режимінде жиі жұ мыс істейтін тү рлендіргішті талдау кезінде вентильді ашудың озу бұ рышы b тү сінігін қ олданады

 

b=p-a. (2.66)

 

Жоғ арыда қ аралғ ан реттеу бұ рышын шектеу ашудың озу бұ рышына қ атысы бойынша мына тү рде жазылады

 

bмин ³ g + d. (2.67)

 

Вентильді тү рлендіргіштің басқ ару бұ рышын шектеу генератор режимінде жұ мыс істейтін электр машинасының шекті э.қ.к - сін жә не идеалды бос жү ріс режиміндегі оның бұ рыштық жылдамдығ ын шектеуге ә келіп соғ ады. Ү здіксіз токтар ү шін тү зетілген э.қ.к арақ атынастарына сә йкес

 

Емакс= (kФн)w0 г.макс= Еd и. макс= Еd м cos aмакс, (2.68)

 

мұ нда Еd и. макс - инвертор режиміндегі вентильді тү рлендіргіш э.қ.к -сінің ең ү лкен рұ қ сат етілген мә ні.

Жоғ арыда кө рсетілгендей, коммутация бұ рышы g токқ а тә уелді жә не ол кө бейген сайын ток ө се бастайды. aмакс арақ атынасы ү шін

 

cos (aмакс+g) = -cos d (2.69)

 

ал бұ рышын анық тайтын ара қ атынастан келесі формуланы аламыз

 

,

 

Еd и.макс= Еd м· cosaмакс= - Еd м· cosd +(m· xTP· Id)/π. (2.70)

 

Осыдан сенімді инверттеу процесіне сә йкес келетін жетектің жылдамдығ ының ең ү лкен мә ні:

. (2.71)

Вентильді электр жетегі жү йелерін есептеу кезінде коммутация бұ рышын gмакс= 15¸ 18° деп алады, бұ л якорь тогы мен трансформатордың шынайы шамаларының шектік рұ қ сат етілген мә ндеріне сә йкес. Онда жоғ арыда кө рсетілген - ның максималды мә ндері ионды вентильдерді бар тү рлендіргіштер ү шін aмакс1» 150° немесе мин1 300, яғ ни Еd.макс1 0, 866Е, тиристорлы тү рлендіргіштер ү шін макс2 1600 ( мин2 200), яғ ни Еd.макс2 (0, 94-0, 92)Е. Жоғ арыда келтірілген талдаулардан шық қ андай, тә уелсіз қ оздырылатын тұ рақ ты ток қ озғ алтқ ыштары вентильді тү рлендіргіштен қ орек алатын электр жетегі жү йесінде қ озғ алтқ ыш тек қ ана қ озғ алтқ ыш режимінде ғ ана емес, сонымен бірге кері қ осу, рекуперативті жә не динамикалық тежеу (a = a0 = p/2 мә ніне сә йкес сипаттама) режимдерінде жұ мыс істей алады.

Вентильді тү рлендіргіштің бір жақ ты ө ткізгіштігі бұ л жү йелерде кері айналдыруын іске асыруды қ иындатады. Іс жү зінде иін кү шінің бағ ытын ө згертудің ү ш тә сілі қ олданылады:

а) якорь тогының бағ ытын ө згертпей қ озғ алтқ ыштың ағ ынын ө згерту (2.45а суреті);

б) якорь қ ысқ ыштарындағ ы полюстерді ауыстырып қ осқ ыштардың кө мегімен ө згерту (2.45б - суреті);

в) вентильді тү рлендіргіштің екі тобының кө мегімен якорь қ ысқ ыштарындағ ы полюстерді ө згерту (2.45в - суреті).

 

а)
б)
в)

 

2.45 - сурет. Басқ арылатын вентильді тү рлендіргіштен қ орек алатын электр қ озғ алтқ ышын кері айналдыру принципі.

 

Бірінші екі тә сілді жү зеге асыру кезінде қ озғ алтқ ыш бір топты вентильді тү рлендіргіштен қ орек алады. Бірақ, бұ л жағ дайда бір айналу бағ ыты кезінде қ озғ алтқ ыштық режимнен тежеу режиміне ө ту қ иындайды. Бірінші сұ лба ең арзан, ә рі қ арапайым болып келеді. Оның кемшілігі қ озғ алтқ ыштың қ оздыру орамасының ү лкен уақ ыт тұ рақ тысы анық тайтын кері айналдырудың біршама ұ зақ тығ ы 0, 5-0, 25 с болады. Якорь тізбегінде ажыратып-қ осқ ыштары бар сұ лбамен кері айналдыру процессін тез орындауғ а мү мкін болады. Бірақ бұ л жағ дайда да кері айналдыру уақ ыты 0, 1с - тан ү лкен. Бұ л тү рлендіргіштің басқ ару бұ рышын кө бейтумен басталатын жетекті басқ ару жү йесіндегі кері айналдыру процесінде белгілі бір реттілікті сақ тау қ ажеттілігімен анық талады. Бұ рыш кө бейген кезде тү рлендіргіштің э.қ.к -сі тө мендейді, бірақ ол кезде кинетикалық энергияның қ оры болғ андық тан қ озғ алтқ ыштың бұ рыштық жылдамдығ ы бірден ө згермейді. Бұ л шарттар кезінде ЕҚ > Еd, жә не вентильді тү рлендіргіштің бір жақ ты ө зткізгіштігі нә тижесінде Іd®0. Якорь тізбегіндегі ток нолге жақ ын болғ ан кезде ажыратып-қ осқ ыштың бұ рын жұ мыс істеп тұ рғ ан тү йіспелері ажыратылады, мысалы А тү йіспелері. Одан кейін a > p/2 кезінде ашудың кідіру бұ рышын одан ә рі кө бейту жолымен вентильді тү рлендіргіш инвертор режиміндегі жұ мысқ а дайындалады. Бастапқ ы басқ ару бұ рышы Еd ЕҚ шарты кезінде қ ойылады. Бұ л шарт кезінде бұ рын жұ мыс істемей тұ рғ ан тү йіспенің К тұ йық талуы якорь тізбегінде токтың ү лкен секіруіне ә келіп соқ пайды. Бұ рыштың одан ә рі азаюымен қ озғ алтқ ышты тежеп жә не оның қ арама-қ арсы бағ ытта талап ететін жылдымдық қ а дейін айналуын іске асыруғ а болады.

 

 

2.46 – сурет. Ү ш фазалы вентильді тү рлендіргіштері бар реверсті электр жетегінің қ иылыспалы сұ лбасы: а) нольдік нү ктесі бар; б) кө пірлі.

Кері айналдыру кезінде жетектер ү шін максималды тез ә рекет ету талап етілсе, сонымен бірге, айналу бағ ыты бір болатын қ озғ алтқ ыштық жә не тежеу режимдері де қ ажет болса, екі вентильді топтары бар сұ лбалар қ олданылады, олардың ә рқ айсысы ө з бағ ыттарында ток ө ткізеді, соғ ан байланысты тұ тас тү рлендіргіште екі жақ ты ө ткізгіштік ә сері пайда болады. Реверсті вентильді тү рлендіргіштерді барлық кө п тү рлі сұ лбалары екі тү рге келтіру мү мкін: қ иылыспалы немесе " сегіздік" сұ лбалар, олар 2.46 - суретте кө рсетілген, жә не қ арсы-қ атарлы немесе кері-қ атарлы сұ лбалар, олар 2.47 - суретте келтірілген. Қ иылыспалы сұ лбаларда вентильдердің ә рбір топтары бір-бірінен оқ шауланғ ан трансформатордың екінші реттік орамаларының топтарынан, ал қ арсы-қ атарлы сұ лбаларда вентильдердің екі тобы да трансформатордың екінші реттік орамаларының бір тобынан ғ ана қ орек алады.

Реверсті емес тү рлендіргіштер сияқ ты, реверсті тү рлендіргіштің барлық сұ лбаларын 2.48 - сур






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.