CC BY
203ASINXRON O'ZGARUVCHAN TOKLI ELEKTR YURITMA UCHUN BOSHQARUV TIZIMLARINI OPTIMALLASHTIRISH ALGORITMLARI VA
USULLARI
Shokir Obidovich Kamolov Matluba Shukurovna Jo'rayeva
Navoiy davlat konchilik insituti Karmana tumani 24-umumta'lim maktabi
ANNOTATSIYA
Ushbu maqolada elektr yuritmaning boshqaruv tizimlarini optimallashtirishning bir necha xil dolzarb masalalari ko'rib chiqilgan. Asinxron tokli elektr yuritma uchun energiya yo'qotilishini tahlil qilish ko'rsatilgan.
Kalit so'zlar: Elektr yuritma, chastotali boshqarish, asinxron dvigatel, Stator chulg'amlari, Stator rotor toklari, Mexanik uzatish qurilmasi.
ALGORITHMS AND METHODS FOR OPTIMIZATION CONTROL SYSTEMS FOR ASYNCHRONOUS AC ELECTRIC DRIVES
Shokir Obidovich Kamolov Matluba Shukurovna Jo'rayeva
Navoi State Mining Institute Karmana District Secondary School № 24
ABSTRACT
This article discusses several different topical issues of electric drive control systems optimization. An analysis of the energy loss for an asynchronous electric drive shown.
Keywords: Electric drive, frequency control, asynchronous motor, stator windings, stator rotor currents, mechanical transmission.
KIRISH
Akademik M. P. Kostenko ilk bor chastotali boshqarish nazariyasiga asos soldi. O'zbekistonda asinxron dvigatellarni chastotali boshqarish nazariyasi akademik M. Z. Homudxonov tomonidan rivojlantirildi.Prinsipning mohiyati tezlikni boshqarishda quvvatni (energiyani) Pem = Mem * W hamda uning tarkibiy qismlarini boshqarishdadir.
Ulardan biri ustida to'xtalib o'tamiz: chastota berilganda kuchlanishni boshqarish
qonunini ham shakllantirish kerak. Bu prinsipni amalga oshirish oson bo'lib, u W0 =
f
2p— nisbatga asoslangan, bu yerda: f1 — statorni ta'minlayotgan ta'minot manbayi
Pi
chastotasi. Shuning uchun stator toki chastotasini o'zgartirganda rotor aylanish tezligini keng ko'lamda ravon rostlash mumkin. Tezlikni rostlashning bu usuli asosan
sirpanishdagi isroflar bilan tavsiflanadi. Bu isroflar chastota o'zgarishining katta diapazonida ham o'zgaradi. Hozirgi vaqtda o'zgaruvchan tok dvigatellarining tezligini rostlash uchun ishonchli va tejamkor statik o'zgartgichlar yaratilgan.
ADABIYOTLAR TAHLILI VA METODOLOGIYA
Kuchli yuritmaning asosiy chiqish kordinatasi — bu elektrmagnit momentidir. Chastotali boshqarishda uning qiymati statorga berilayotgan o'zgaruvchan tok chastotasi va kuchlanishiga bog'liq. Shuning uchun ikkita bir-biriga bog'liq bo'lmagan boshqarish kanallarining mavjudligi ChO'-AD tizimida optimal boshqarish imkonini beradi. Bu qonunni ikkita bir-biriga bog'liq bo'lmagan boshqarish kanallarining mavjudligi ChO'-AD tizimida optimal boshqarish imkonini beradi. Bu qonunni M. P. Kostenko yaratgan bo'lib, u quyidagicha asoslanadi. Aytaylik, yuritma tezligini rostlashda dvigatelning yuklanish qobiliyati o'zgarmas saqlansin. U holda stator chulg'amidagi aktiv kuchlanish tushishini hisobga olmagan holda quyidagi taxminiy tenglikni yozish mumkin:
Bundan:
Absolut yoki nisbiy birliklardagi ifoda lm = const bo'lgandagi chastotali boshqarishning optimal qonunining matematik ifodasini ko'rsatadi. Ifodaga muvofiq dvigatelni boshqarib quvvat koeffitsiyenti va yuritmaning absolut sirpanishini o'zgartirmay saqlab qolish mumkin. Uning FIK esa, tezlikning o'zgarishiga bog'liq bo'lmaydi. Mana shunda chastotali boshqarishning optimallik mezoni o'z ifodasini topadi. Yuklama momenti o'zgarmas bo'lganda: g = a yoki U/f = const. Quvvat P = const o'zgarmas bo'lganda: g = Jâ
Ko'pincha yuklama tezlikka bog'liq bo'ladi yoki m = an. tenglama quyidagi ko'rinishni oladi:
Xususiy holda «ventilyator» yuklamasida g = a.2.
Barcha keltirilgan yuklamalarda dvigatel o'ta yuklanishini nazariy jihatdan o'zgarmas saqlab qoladigan yuritmaning mexanik tavsiflari keltirilgan.
Grafiklardagi punktir chiziqlardan ko'rinib turganidek, kuchlanishni formula bo'yicha hisoblab dvigatel o'ta yuklamasini (ayniqsa o'zgarmas statik qarshilik momenti bo'lganda) saqlab bo'lmaydi. ChO'-AD yuritma mexanik tavsiflari: a — o'zgarmas
momentda; b — o'zgarmas quvvatda; d — ventilyatorli yuklamada. Grafiklardagi punktir chiziqlardan ko'rinib turganidek, kuchlanishni formula bo'yicha hisoblab dvigatel o'ta yuklamasini (ayniqsa o'zgarmas statik qarshilik momenti bo'lganda) saqlab bo'lmaydi.
Chastotali boshqaruvda o'zgarmas o'ta yuklanishda statorda kuchlanish tushishini kompensatsiyalovchi optimal qonuniyat quyidagi ko'rinishda:
Mazkur formula bo'yicha hisoblanib qurilgan mexanik tavsiflar a dagi uzluksiz chiziq-lar bilan ko'rsatilgan.
O'ta yuklanish o'zgarmas bo'lganda chastotali boshqarishning optimal qonuniyati bilan birga boshqa qonunlar ham qo'llaniladi (mashina magnit oqimining doimiyligi, isrofning kamligi va h.k). Bu holda asinxron yuritma quyidagi xususiyatlarga ega bo'ladi:
1. Stator rotor toklari va oqim (po'latdagi isrofdan tashqari) o'zgarmas bo'lib qoladi. Shuning uchun a o'zgarganda mexanik tavsiflar vertikal bo'yicha parallel tarzda siljiydi.
2. Maksimal oqim bilan ishlayotganda dvigatel mexanik tavsifning ish qismida, tabiiy tavsifga nisbatan ancha qattiqlikka va katta kritik momentga ega bo'ladi.
3. Yuklama kamayganda oqim ortiqcha qiymatga ega bo'ladi, bu esa isroflarning ortishiga va o'zgaruvchan momentda mazkur boshqarish qonunining optimal bo'lmasligiga olib keladi. Eng kam isrof bo'yicha boshqarilganda zarur bo'lgan rotordagi tokni oqimga ko'paytmasiga proporsional bo'lgan momentni hosil qilish, mashinaning qo'zg'atish bilan bog'liq bo'lgan o'zgaruvchan va o'zgarmas isroflar teng bo'lganda amalga oshiriladi. Bunday boshqarish yuritmaning FIK optimalligini, isroflarning esa eng kam bo'lishini ta'minlaydi.
Chastota o'zgartgichlari ko'pincha kuchlanish manbalari tavsifiga emas, balki tok manbasi tavsifiga ega bo'ladi. Bunday tizimda o'zgartgichdan iste'mol etiladigan tok, faqat boshqarish signali bilan aniqlanadi va dvigatelning ishlash rejimiga hamda parametrlariga bog'liq bo'lmaydi. Chastotali boshqariladigan yopiq tizimlarda tezlikni rostlash diapazoni 50 : 1 gacha kengaytiriladi. Chastota-tok va vektorli boshqarish prinsiplarida ishlaydigan asinxron yuritmalarda tezlikni rostlash diapazonini 1000 : 1 gacha kengaytirish imkoniyati mavjud. Lekin bu holda statik noustuvorlik rejimi yuzaga kelish ehtimolini hisobga olish zarur.
MUHOKAMA
Zamonaviy sanoat va qishloq xo'jalik ishlab chiqarish juda ko'p ko'rinishdagi texnologik jarayonlar bilan xarakterlanadi. Ularni amalga oshirish uchun esa minglab har xil turdagi mashina va mexanizmlar yaratilgan. Masalan, material va maxsulotlarni qayta ishlash dastgohlar, prokat stanlari va presslarda amalga oshiriladi; qattiq jism va
buyumlarni, gaz va suyuqliklarni boshqa joyga ko'chirishda esa konveyerlar, ko'tarish kranlari, eskalatorlar, nasoslar va kompressorlardan foydalaniladi.
Ko'pgina hollarda ijro organining - dastgoh shpindeli, prokat stanining valiki, lift kabinasi, konveyer tasmasining harakat tezligini rostlash talab qilinadi. Ba'zida esa ijro organlari harakat yo'nalishini o'zgartirish (reverslash) zaruriyati ham tug'ladi. Ijro organi o'zining harakati jarayonida, ishqalanish yoki yerni tortilish kuchlari, materiallarni egiluvchan va plastik deformasiyalari orqali vujudga keladigan harakatga qarshilikni bartaraf qiladi.
Shunday qilib, ijro organi, texnologik jarayonni bajarish uchun talab qilinadigan (ba'zida rostlanadigan) tezlik bilan mexanik harakatni bajo keltirishi bunda qarshilik kuchini bartaraf qilishi kerak bo'ladi. Buning uchun, ijro organiga, alohida qurilma orqali muayyan mexanik energiyani keltirib berish lozim, ushbu qurilma o'zining vazifasiga ko'ra yuritma nomini olgan.
Yuritma mexanik energiyani, boshqa turdagi energiyalarni o'zgartirish natijasida hosil qiladi. Foydalanilayotgan energiya turiga qarab gidravlik, pnevmatik, issiqlik va elektr yuritmalar farqlanadi. Hozirda ishlab chiqarish, kommunal xo'jalik va boshqa tarmoqlarda elektr yuritma eng ko'p qo'llanishga egadir, u hosil qilinayotgan elektr energiyaning 60 foizdan ko'prog'ini iste'mol qiladi.
NATIJA
Elektr yuritmaning bunday keng qo'llanishi, uning boshqa ko'rinishdagi yuritmalarga nisbatan bir qator afzalliklari va o'ziga xos xusiyatlari bilan belgilanadi:
1) o'zga turdagi energiyalarga, shu jumladan mexanik energiyaga ham, o'zgartirilishi va o'zining tarqatilishi eng tejamli bo'lgan elektr energiyadan foydalanganligi;
2) quvvati va tezligini o'zgarish doirasining kengligi: zamonaviy elektr yuritmalarining quvvat diapazoni vattning yuzdan bir ulushidan o'n minglab kilovatt orasida bo'ladi, aylanish chastotasi esa valning bir minutdagi aylanish ulushlaridan bir necha yuz ming bir minutdagi aylanishgacha chegaralanadi;
3) turli tuman shart-sharoitlarda ishlashi mumkinligi: agressiv suyuqlik va gazlar muxiti, kosmik fazo sharoitlari, past va yuqori haroratlar va boshqalarda. Elektr dvigatellarini konstruktiv bajarilishining ko'p turliligi esa elektr yuritmani ishchi mexanizm bilan qulay biriktirish imkoniyatini beradi;
4) oddiy vositalar yordamida ijro organi harakatining har xil va murakkab turlarini hosil qilish, shuningdek harakat yo'nalishi va uning ko'rsatkichlarini tezligi va tezlanishini o'zgartirish mumkinligi;
5) ishlab chiqarish va texnologik jarayonlarni avtomatlashtirishni o'ng'ayligi, elektr yuritmani ishlab chiqarishning umumiy avtomatlashtirilgan boshqaruv tizimiga osonlik bilan ulash mumkinligi;
6) yuqori foydali ish koeffisienti (F.I.K.), ishlashdagi ishonchliligi, xizmat ko'rsatuvchi hodimlar uchun qulay sharoitlari va atrof muxitni iflos qilmasligi.
Hozirgi zamon elektr yuritmalarining imkoniyatlari fan va texnikaning bir - biriga yaqin tarmoqlari-elektr mashinasozlik va elektr asbobsozlik, elektronika va hisoblash texnikasi, avtomatika va elektrotexnika yutuqlaridan foydalanish hisobiga tobora kengayib bormoqda.
Elektr yuritmaning tuzilish (struktura) sxemasi
XULOSA
Har qanday elektr yuritmaning (EYu) asosiy elementi elektr dvigateli (ED) hisoblanadi, u elektr energiyani (EE) mexanik energiyaga (ME) o'zgartirishni ta'minlaydi.ED va ijro organining (IO) harakatlarini moslashtirish uchun mexanik uzatuvchi qurilma (MUI) hizmat qiladi, u dvigatel hosil qilayotgan mexanik energiyani ko'rinishini va ko'rsatkichlarini o'zgartiradi. ED ni harakatlanuvchi qismi (rotor), MUI va IO elektr yuritmaning mexanik qismini tashkil qiladi. Ba'zi hollarda MUI ishlatilmaydi va bunda ED to'g'ridan - to'g'ri IO bilan biriktiriladi. Dvigatel o'ziga kerakli energiyani elektr energiya manbaidan (EEM) elektr o'zgartiruvchi qurilma (EShI) orqali oladi. EShIning vazifasi qilib, elektr energiyani ko'rsatkichlarini o'zgartirish va rostlash belgilangan. Energiyaning o'zgarish jarayonini boshqarish boshqaruvchi qurilma (BI) yordamida amalga oshiriladi, u topshiriq signali Ut funksiyasida bo'lgan boshqarish signalini Ub va energiyaning o'zgarish jarayoni, ED yoki IO ning mexanik harakatini haqiqiy ko'rsatkichlari haqidagi ma'lumotlarni o'z ichiga olgan qo'shimcha signallarni hosil qiladi. Bu signallardan foydalanish (rasmda ular shtrix chiziqlar bilan ko'rsatilgan) ED va IO lar harakatining kerakli harakteristikalarini olish, ishchi mexanizmlarini maqbul (optimal) ish rejimga erishish, elektr yuritmani ishlashida himoya va blokirovkalarni ta'minlash imkoniyatini yaratadi. O'zgartiruvchi va boshqaruvchi qurilmalar boshqarish tizimini (BT) tashkil qiladi, bu
tizim o'z navbatida dvigatel cho'lg'amlari bilan birgalikda yuritmaning elektr qismini tuzadi.
Quyida ijro organlari va elektr yuritma tarkibiy qismlarining eng keng tarqalgan namunalari keltirilgan.
1.Ijro organi Tokarlik dastgoxining shpindeli; randalash dastgohining harakatlanuvchi stoli; konveyer tasmasi (zanjiri); ekskavator kovshi; ko'targich kabinasi; nasos parraklari; prokat stanining valiklari; dastgoh uzatish mexanizmining harakatlanuvchi vinti, kran siljish mexanizmining aravachasi; ko'tarish chig'irining ilmog'i.
2. Elektr dvigateli Turli qo'zg'atishli o'zgarmas tok dvigateli; faza yoki qisia tutashuv rotorli asinxron dvigatel; sinxron dvigatel; chiziqli o'zgarmas yoki o'zgaruvchan tok dvigatellari; ventilli dvigatel; odimlovchi dvigatel; yumalovchi va to'lqin rotorli dvigatellar; reduktorli dvigatellar.
3. Mexanik uzatish qurilmasi Silindrli va chervyakli reduktorlar; planetar uzatma, vint-gayka uzatmasi, to'lqinli uzatma; krivoship-shatun uzatmasi; zanjirli va qayishli (tasmali) uzatma; reykali uzatma.
4.O'zgartiruv-chi qurilma Boshqariladigan to'g'rilagich; o'zgaruvchan tok kuchlanishi va chastotasini o'zgartkichlari; kuchlanishni impuls o'zgartkichi; invertorlar.
5.Boshqarish qurilmasi Knopka, boshqarish kaliti; rostlagich(regulyator); boshqaruvchi hisoblash mashinasi; rele; kontaktorlar; kuchaytirgich; logik elementlar; faza detektori.
6.Elektr energiya manbai Sanoat chastotasidagi bir fazali yoki uch fazali o'zgaruvchan tok tarmog'i; o'zgarmas tokning sex tarmog'i; akkumulyator batareyasi; dizel-generator qurilmasi; quyosh batareyasi.
REFERENCES
1. А. М. Макаров, А. С. Сергеев, Е. Г. Крылов, Ю. П. Сердобинцев. Системы управления автоматизированным электроприводом переменного тока -«Волгоград» 2016.
2. O.O. Hoshimov, S.S. Saidahmedov. Elektr yuritma asoslari - Toshkent: «TALQIN»2008.
3. Xoshimov О.О., Imomnazarov А.Т. Elektromexanik qurilma va majmualarining elementlari - Toshkent: «O'AJBNT» Markazi. 2003.
