1. Жұмыстың сақсаты
1.1. Реверстік тиристорлық түрлендіргіш — тәуелсіз қоздырылатын тұрақты ток қозғалтқышы жүйесін автоматты басқару сұлбасының жұмысын оқу.
1.2. Компьютер көмегімен сипаттамаларды түсіру әдістемелерін игеру.
1.3. Есте сақталған электрлік жетек координаталары мен көрсеткіштерінің уақыттан тәуелділігіне баға беру және оқу.
2. Қысқаша теориялық мағлұмат
Кернеуді өзгерту арқылы реттелінетін электр жетектеріндегі басқарылатын түрлендіргіштер БТ, реттелінетін электрмашиналық агрегат, болмаса басқарылатын түзеткіш негізінде орындалуы мүмкін. Бірінші жағдай, электр жетегі «генератор-қозғалтқыш жүйесі» (Г-Қ) деп аталады– 2.1 сурет. Бұл дәстүрлі техникалық шешім, әдетте жүздеген кВт және жоғары қуаттыларды қолдану. Асинхрондық немес синхрондық қозғалтқышпен жетектеліп ҚЖ, жылдамдығы ωГ өзгермей айналатын Г генератордың ЭҚК, Қ қозғалтқыштың зәкір тізбегін қоректендіруге қызмет етеді.
EГ = kГ ФГ ωГ болса, онда қоздыру тізбек кернеуіне әсер етіп UҚ Г = Uкіріс оны өзгертуге болады.
2.1 сурет. Генератор-қозғалтқыш жүйесі
Г-Қ жүйесі осы уақытқа дейін металлургияда, қуатты экскаваторларда және т.б. қолданыс тапқан. Екінші жағдай, кейінгі он жылдықтың негізі болып тұрақтанып қалған құрылғы басқарылатын түрлендіргіш – басқарылатын түзеткіш БТ (2.2 сурет), табиғи қосылудың моментіне қарсы α бұрышына кешіктіріліп барып басқару сұлбасына қосылатын тиристорларда жиналған. Соның арқасында Еα = Еα0 cosα, мұндағы Еα0 – басқарылмайтын түзеткіштің ЭҚК орташа мәні (α=0).
2.2 сурет. Басқарылатын түзеткіш жүйесі (тиристорлық түрлендіргіш) – қозғалтқыш.
Электр жетектерінде басқарылатын түзеткіштердің БТ барлық түрлері қолданылады – бірфазалық, үшфазалық, көпфазалық; көпірлі және нөлдік; бейреверстік және реверстік.
В электроприводе используются все типы управляемых выпрямителей – однофазные, трехфразные, многофазные; мостовые и нулевые; нереверсивные и реверсивные.
Тиристорлық түрлендіргіш (бұдан әрі ТТ) деп жиі аталатын басқарылатын түзеткіштер БТ, айнымалы кернеуді өткізу периодында вентилдердің қосылу бұрышын сәйкесінше өзгерту арқылы шама бойынша реттелінетін айнымалы ток кернеуін тұрақты ток кернеуіне түрлендіру үшін арналған.
ТТ бірқатар жетістіктері бар, оларға мыналарды жатқызуға болады:
• тириторлардағы кернеудің баяу құлауының арқасында ПӘК жоғары болады;
• жоғары әсерлілігі;
• модульді-блоктап істелген ТТ-ді орындау кезіндегі жоғары сенімділігі;
• сипаттамаларының жоғары реттелінетіндігіне және энергетикалық көрсеткіштеріне ие;
• габариті мен салмағының аздығы, эксплуатациялауға қарапайым және сенімді.
ТТ-дің бірқатар кемшіліктері:
• кернеуді тереңдетіп реттеу кезіндегі қуат коэффициентінің аздығы;
• ТТ-дың жұмысымен торап кернеуіне тигізетін әсері;
• радиотолқындарға жоғары деңгейдегі шағылысу әсері.
ТТ бірфазалық және көпфазалық, реверстік және реверстік емес болып бөлінеді.
Электр жетектеріндегі реверстік тиристорларда кеңінен таралғаны вентиль топтарының қарсы-параллель сұлбада жалғануы және басқа сұлбалармен салыстырғанда олардың алатын орны: біріншіден, реверсивтік немес реверстік емес электр жетектерінде қолданылатын екіорамды трансформатордан тұрады және басқа сұлбадағы трансформаторларға қарағанда үлгілі қуаты аз; екіншіден, анодтық ток шектегіш реактор арқылы үшфазалық тораптан тікелей қоректенуі; үшіншіден, реверстік және реверстік емес электр жетектерін жетілдіру мүмкіндігі,
3. Электрлік жалғану сұлбасының түсіндірмесі
G1 көзі – өндірістік жиіліктегі синусоидалды кернеу көзі.
G2 тұрақты ток қозғалтқышын қорек көзі, М1 қозғалтқышының қоздыру орамасын түзетілген кернеумен қоректендіру үшін қызмет етеді.
G4 айнымалы ток қозғалтқышы тежеу режімінде жұмыс істеп және зерттелетін қозғалтқыштың білігіне жүктемені қамтамасыз етеді. А1 түзеткіш арқылы G3 реттелінетін автотрансформатордан тұрақты токпен қоректенеді.
G5 бұрыштық ығысуларды түрлендіргіш, электрмашиналық агрегаттың айналу жиілігін көрсеткіш Р1 кірмесіне келетін импульстарды генерациялайды.
А2 үшфазалық трансформаторлық топ, А3 тиристорлық түрлендіргішке келетін кернеуді төмендету үшін қызмет етеді.
А3 тиристорлық түрлендіргіш/реттегіші, тәуелсіз қоздырылып жұмыс істейтін М1 тұрақты ток (қозғалтқыш) машинасы зәкір орамасын реттелінетін кернеумен қоректендіру үшін қызмет етеді.
А4 және А5 дроссельдер блогы, реверстік түрлендіргіш иығындағы теңестіру тогын шектеу үшін қызмет етеді.
А6 ток және кернеу сезгілер блогы, күштік электрлік тізбектен гальваникалық оқшаулайды және М1 зерттелінетін қозғалтқышының зәкір тогы мен кернеуі және қоздыру тогы жайлы сигналдарды нормалайды.
А7 терминалы, G2 көзіне қосылған жекелеген өткізгіш кабельдерге тармақтау үшін қызмет етеді.
А8 блогы, санды сигналдарды күшейту үшін қызмет етеді.
А9 коннекторы, А10 компьютерімен А6 ток және кернеу сезгілер блогы, Р1 айналу жиілікті көрсеткіші және санды сигналдардың кіресіл/шығасыл А8 блогы арасындағы байланыстырушы буын функциясын орындайды.
А10 компьютері, ақпараттық-өлшегіштік және басқарушы жүйе режімінде пайдаланылады.
Электрлік жалғанцу сұлбасы
Электрлік жалғану сұлбасының жалғасы
4. Аппараттар тізімі
Белгіленуі Аталуы Тип Көрсеткіштері
А1 Түзеткіш 322 3х400 В / 2 А
А2 Үшфазалық трансформаторлық топ 347.1 3 х 80 ВА;
230 / 242, 235, 230, 226, 220, 133, 127 В
А3 Тиристорлық түрлендіргіш / реттегіш 207.2 3 400 В ~; 4 А
А4, А5 Желілік реактор 314.2 30,3 Гн / 0,5 А
А6 Ток және кернеу сезгілер блогы 402.3 3 өлшеп түрлендіргіш
«ток — кернеу»
5 А/1 А/5 В;
3 өлшеп түрлендіргіш «кернеу — кернеу»
1000 В/100 В/5 В
А7 Терминал 304 8 түйіспесі бар 6 розетка;
68 ұяшық
А8 Санды сигналдардың
кіресіл/шығасыл блогы 331 8 «құрғақ түйіспе» типті кірме; 8 релелік шықпа
А9 Коннектор 330 8 аналог. диф. кірме;
2 аналог. шықпа;
16 санды кіресілдер;
8 санды шығасылдар
А10 Дербес компьютер 550 IBM-мен бірегей
Windows 9.*, монитор, тышқан, клавиатура, ақпар жинаушы плата
PCI 6024E
G1 Үшфазалық қорек көзі 201.2 400 В ~; 16 А
G2 Тұрақты ток қозғалтқышын
қоректендіру көзі 206.1 0…250 В 3 А (зәкір)
200В ; 1 А (қоздыру)
G3 Реттелінетін автотрансформатор 318.1 220/0..240 В 2 А ~
G4 Айнымалы ток қозғалтқышы 106 50 Вт; 230 В ~; 1500 мин1
G5 Бұрыштық ығысуларды
түрлендіргіш 104 6 шығасыл сигналдар
M1 Тұрақты ток машинасы
101.1 90 Вт; 220 В
0,76 А (зәкір)
220 В (қоздыру)
Р1 Айналу жиілікті көрсеткіш 506.3 2000…0…2000 мин1
Р2 Мультиметрлар блогы 508.2 0…1000 В ; 0…20 А
5. Экспериментті жүргізуге арналған нұсқау
• Экспериментте пайдаланылатын құрылғылардың электрлік қоректену торабынан ажыратылып тұрғанына көз жеткізіңіз
• Экспериментте пайдаланылатын құрылғыларды G1 көзінің «РЕ» ұяшығын, » «жермен тұйықтап қорғау ұяшығына жалғаңыз.
• Электрлік жалғану сұлбасына сәйкес аппараттарды жалғап шығыңыз.
• А2 үшфазалық трансформаторлар тобының номинал екінші фазалық кернеуін 220В-қа қойыңыз.
• G3 реттелінетін автотрансформатордың және А3 тиристорлық түрлендіргіштің реттеу тұтқаларын сағат тіліне қарсы жаққа аяғына дейін бұраңыз.
• G2 қорек көзінің жұмыс режімін ауыстырып қосқышын «Ручн» жағдайына қойыңыз.
• Р2 мультиметрлар блогының, Р1 айналу жиілік көрсеткішінің, А6 ток және кернеу сезгілер блогының және А8 санды сигналдардың кірме/шығасыл блоктарының «СЕТЬ» ажыратқыштарын қосыңыз.
• G1 қорек көзін қосыңыз. Оның шығысында фаза кернеуі бар екендігін көрсететін жарық диодтары жанып белгі беруі керек.
• Тұрақты ток қозғалтқышының G2 қорек көзінің «СЕТЬ» ажыратқышын қосыңыз және оның бет жағындағы «ВКЛ» батырмасын басыңыз.
• А3 тиристорлық түрлендіргіш/реттегіш «СЕТЬ» ажыратқыштарын қосыңыз.
• А3 түрлендіргіштерін басқарудың автоматты режімін беріңіз, ол үшін оның бет жағындағы «УПРАВЛЕНИЕ» батырмасын басыңыз.
• А3 түрлендіргіштің бет жағындағы «РЕВЕРСИВНЫЙ 3Ф ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ» батырмасын басыңыз және оның қасында орналасқан жарық диоды жанғанша басып тұрыңыз.
• А6 дербес компьютерін жұмыс жағдайына келтіріңіз.
«Реверсті тиристорлық түрлендіргіш – тәуелсіз қоздырылатын тұрақты ток қозғалтқышы» бағдарламасын жүргізіңіз.
• «Параметры» виртуалды батырмасын басып және электр жетектерін басқару көрсеткішіне тапсырыс беріңіз. Мысалы, «Использовать уставки по умолчанию» виртуалды батырмасын басып ұсынылған ұстаманы пайдаланыңыз..
• Виртуалды «Запустить» батырмасын басып, берілімдер жинағын жүргізіңіз.
• «ПУСК» виртуалды батырмасын басыңыз.
• Виртуалды реттегіш тұтқасын бұрай отырып, М1 қозғалтқышының айналу жылдамдығын, мысалы 157 рад/с-қа қойыңыз. М1 электр қозғалтқышы екпіндей бастауы керек.
5.1. Тұрақтанған режімдегі электр жетегінің координаталары мен көрсеткіштерін анықтау
• Р1 көрсеткіші көмегімен қозғалтқыштың айналу жиілігін n [мин–1] өлшеңіз.
• М1 қозғалтқышының зәкір тогын Iа [А] және кернеуін Uа [В] Р2 мультиметрлар блогымен өлшеңіз.
5.2. Қозғалтқыштың тұрақтанған механикалық сипаттамасын анықтау
• Реттелінетін G3 автотрансформатордың «СЕТЬ» ажыратқышын қосыңыз.
• G3 автотрансформатордың реттегіш тұтқасын бұрай отырып, М1 қозғалтқышының зәкір тогын Ia (1 А-ге дейін) және Р2 блогындағы сәйкес амперметр және вольтметр көрсеткіштерін, сондай-ақ Р1 көрсетулерінде 5.2.1 кестеге енгізіңіз.
5.2.1 кесте
Iа, A
Uа, В
n, мин–1
• Компьютердің монитор экранынан М1 қозғалтқышының механикалық сипаттамасын бақылаңыз.
• Эксперимент аяқталғаннан кейін 3.2.1 кесте берілімдерін пайдаланып, М1 қозғалтқышының бұрыштық айналу жиілігін (1.1.1) амалымен және оның электрмагниттік моментін М (1.1.2) өрнегі бойынша есептеп, алынған нәтижелерді 5.2.2 кестеге енгізіңіз.
5.2.2 кесте
М,
, с–1
• Эксперимент аяқталғаннан кейін 5.2.2 кестедегі берілгендерді пайдаланып, М1 қозғалтқышының механикалық сипаттамасын = f(М) график түрінде тұрғызыңыз.
5.3. Зәкір кернеуін өзгерту арқылы қозғалтқыштың айналу бағытын және жылдамдығын реттеу
• G3 автотрансформатордың реттегіш тұтқасын бұрай отырып, М1 қозғалтқышының зәкір тогын, мысалы 0,5 А-ге тең етіп қойыңыз және оны эксперимент барысында өзгертпеу керек.
• Виртуалды реттегіш тұтқаны бұрай отырып, М1 қозғалтқышының айналу жылдамдығына тапсырыты өзгертіңіз, сонымен қатар қарсы жақ белгіге және Р2 блогындағы вольтметр көрсеткішін және Р1 көрсетуін 5.3.1 кестеге енгізіңіз.
5.3.1 кесте
Ua, В
n, мин–1
• Эксперимент аяқталғаннан кейін 5.3.1 кесте берілімдерін пайдаланып, М1 қозғалтқышының бұрыштық айналу жиілігін (1.1.1) амалымен есептеп және алынған нәтижелерді 5.3.2 кестеге енгізіңіз.
5.3.2 кесте
Ua, В
, с–1
• Эксперимент аяқталғаннан кейін 5.3.2 кесте берілімдерін пайдаланып, = f(Uа) тәуелділіктерін график түрінде тұрғызыңыз.
6. Ауыспалы режімде электр жетектерінің координаталарын және көрсеткіштерін анықтау
• Виртуалды реттегіш тұтқасын бұрай отырып, М1 қозғалтқышының айналу жылдамдығын, мысалы 157 рад/с-қа қойыңыз.
• G3 автотрансформатордың реттегіш тұтқасын бұрай отырып, М1 қозғалтқышының зәкір тогын, мысалы 0,5 А-ге тең етіп қойыңыз.
• Ауыспалы үрдісті ұйымдастырыңыз, мысалы М1 қозғалтқыш жүктемесін жоғалтып-тастап қайта қосу. Ол үшін G3 автотрансформатордың «СЕТЬ» ажыратқышын ажыратып, 5 секундтан кейін оны қайта қосу керек.
• Нақты уақытта электрлік жетек координаталары мен көрсеткіштерінің өзгеруін компьютер экранынан бақылаңыз.
• Ауыспалы үрдіс аяқтала сала, бірден «Остановить» виртуалды батырманы басыңыз және электр жетектерінің координаталары мен көрсеткіштерінің есте сақталған уақыттық тәуелділіктеріне сараптама жасаңыз.
• Эксперименттердің аяқталысымен G1 қорек көзін ажыратыңыз және оларда пайдаланылған барлық блоктардың «СЕТЬ» ажыратқыштарын ажыратыңыз.
6.1. «Реверсті тиристорлық түрлендіргіш – тәуелсіз қоздырылатын тұрақты ток қозғалтқышы» бағдарламасын пайдалану бойынша нұсқау.
• М1 қозғалтқышының зәкір тогын шектеу мәніне, сәйкес тұтқаны бұрай отырып тапсырыс беріңіз.
• Графиктердегі координата нүктелерін анықтау үшін, экранда ағымды координаталарды бейнелеп көрсететін тышқанды пайдаланыңыз.
• Масштабқа келтіруді, графиктен тышқанның солжақ пернесін жібермей басу арқылы солдан оңға және жоғарыдан төмен манипуляторды ығыстыра жылжытумен іске асырады. Бастапқы масштабқа әкелу, манипуляторды кері ығыстыру арқылы іске асады – оңнан солға және төменнен жоғары.
• Координата осьтеріне қатынасты графиктерді сәйкес нысанға жылжыту, тышқанның оң жақ пернесін басып және ұстап тұрып оны қажетті жаққа біруақытта жылжытуға болады.
• Сәйкес виртуалды батырманы немесе «Пробел» пернесін басып, механикалық сипаттаманы тұрғызу аумағын тазалап алыңыз.
• ПИД-реттегіштерінің күшейту коэффициентін, сондай-ақ «Параметры» терезесіндегі «Управление» хаттамасына сәйкес көрсеткіштерді ыңғайлап, айналу жылдамдық ұстамасының қарқынды өзгеруін өзгертіңіз.
• «Параметры» терезесін виртуалды батырманы басу арқылы бейнелеңіз.
7. Бақылау сұрақтары
1. Тиристорлық түрлендіргіш өзімен нені түсіндіреді?
2. Тиристорлық түрлендіргіштердің ерекшеліктері мен кемшіліктерін атаңыз.
3. Тиристорлық түрлендіргіштердің қандай түрлерін білесіз?
4. Қозғалтқыштың жылдамдығы мен айналу бағытын қалай реттейді?
5. Нақты уақыттағы электр жетектерінің координаталары мен көрсеткіштерінің өзгеруін сараптап беріңіз.