Хичээл

 хувиргууртай цахилгаан дамжлага

Өнөө үеийн дэлхийн үйлдвэрлэлийн салбарын цахилгаан дамжлагыг удирдлагагүйгээр төсөөлөхөд бэрх юм. Цахилгаан дамжлагын удирдлага болон автоматжуулалтад хүчний электроник хувиргах техникийг хэрэглэснээр түүний овор хэмжээ багасаж, ашиглалтын хугацаа, найдвартай ажиллагаа нь улам өссөөр байна. Энэ давуу талыг бий болгогч гол хэсгүүдийн нэг нь давтамжийн өөрчлөлттэй дамжлага юм.

Зураг 1. Үйлдвэрийн газрын хөдөлгүүрийн  хэсгийн цахилгаан дамжлагын энгийн бүдүүвч

Дамжлагын хөдөлгүүртэй хэсэгт ДХД-ийг суурилуулснаар тухайн системийн хугацааны туршид өөрчлөгдөх ачаалалтай хэсэгт  потенциал энергийг хэмнэх боломжийг олгоно. Энэ нь ХӨД /Хурдны Өөрчлөлттэй Дамжлага/ эсвэл ХТД /Хурдны Тохируулгатай Дамжлага/ гэж нэрлэгддэх бүлэг төхөөрөмжүүдийг хэлнэ. ДХД-д холбогдсон хөдөлгүүрийн хурдыг түүний тэжээлийн хүчдлийн давтамжийг өөрчлөх замаар өөрчилж болно. Энэ нь хурдны удирдлагын үргэлжилсэн горимыг бидэнд хангаж өгнө.

Үйлдвэрийн газрын ажлын морьд болох индукцийн хөдөлгүүрүүд нь сүлжээний хүчдлийнхээ давтамжийн утгад харгалзах тодорхой хурдтай эргэнэ. Статорын ороомогт хувьсах гүйдлийг холбосноор түүнд синхрон хурдтай эргэлдэх соронзон орон үүснэ. Түүний хурдыг давтамж болон хөдөлгүүрийн хос туйлын тооны ногдвороор тодорхойлж болно. Жишээлбэл 4 туйлтай /хоёр хос туйлтай/ 60гц давтамжид ажиллах бол түүний соронзон орон 60/2=30 эрг/сек буюу 1800 эрг/мин синхрон хурдтайгаар эргэнэ гэсэн үг. Харин хөдөлгүүрийн ротор нь тэрхүү эргэлдэх соронзон орны эргэлтийн дагуу эргэх боловч түүний гол дээрхи ачааллаасаа хамаарч эргэлдэх соронзон орны эргэлтээс үл ялиг хоцорч эргэнэ. Энэхүү бага хэмжээний хурдны гулсалт нь соронзон оронд индукцийн гүйдлийг бий болгож моментыг үүсгэнэ.

Нэгэнт индукцийн хөдөлгүүр ойролцоогоор синхрон хурдтай эргэж байгаа тохиолдолд хөдөлгүүрийн тэжээлийн хүчдлийн давтамжийг өөрчлөх замаар түүний хурдыг өөрчлөх нь хамгийн хэмнэлттэй, ашигтай арга юм. ДХД нь тодорхой утгатай тэжээлийн хүчдлийн давтамжийг өөрчилж хөдөлгүүрийн хурдны тохируулгыг хийх боломжийг бидэнд олгож байна.

ДХД 60гц давтамжийг өөр утгад хувиргахдаа хоёр үе шаттайгаар /шулуутгах ба интвертлэх/ ажиллана. Харин хувиргах процесс нь 3 хэсгээс бүрдэнэ.

Шулуутгах үе шат: Гурван фазын 60гц-ын хүчдлын бүтэн үеийг хагас дамжуулагч шулуутгагчаар шулуутгаж тодорхой тогтмол хүчдэл болгоно. Зарим өндөр хүчдлийн тэжээлтэй үед системд трансформатор ашигладаг.

 Инвертлэх үе шат: Электроник “унтраалгууд” болох хүчний транзистор, тристоруудаас бүрдэх ба шулуутгагдсан тогтмол гүйдлийг унтрааж асаах замаар бидний хүссэн гүйдэл хүчдлийн давтамжийн давалгааг гаргаж авна. Давалгааны гулзайлтын хэлбэр нь инвертор болон филтерийн төрөл хийцээс хамаарна.

Зураг 2. Давтамжийн хувиргуурын үндсэн бүтэц

Удирдлагын систем: Электроник удирдлагын хэлхээ нь хөдөлгүүрээс буцах мэдээллийг авч гаралтын хүчдэл буюу давтамжийг тохируулсан утгад өөрчилнө. Гаралтын хүчдэл нь давтамжийн утгатай шууд хамааралтайгаар өөрчлөгдөнө.

Зураг 3. Хүчдэл ба давтамж хоорондын шугаман хамаарамж

Инверторыг ашиглаж бид тогтмол гүйдлийг хувьсах гүйдэлд хувиргадаг. Тэгвэл ихэнх инверторууд нь импульсийн өргөний модуляцийг ашигласан байдаг. Учир нь гаралтын гүйдлийн давалгааны хэлбэр нь бараг л синуслэг хэлбэртэй байдаг. Хүчний хагас дамжуулагчид нь тогтмол хүчдлийг өндөр хурдтайгаар асааж унтраах замаар тогтмол амплитуд утгатай олон жижиг пульсуудыг үүсгэнэ. Эдгээр пульсуудын өргөн болон туйлыг өөрчилөх замаар гаралтын хүчдлын утгыг өөрчилнө. Харин давтамжийн утга нь асаалтын циклын хугацаагаар тодорхойлгодоно.

Зураг 4. Импулсын өргөний модуляцаар синуслэг давалгаа үүсгэх нь

Хэрэглээ – хурдны өөрчлөлттэй дамжлагыг хоёр үндсэн шалтгааны улмаас хэрэглэнэ.

Холбогдсон ачаалалд тохирсон хурдыг тохируулах замаар хэмнэлтийг нэмэгдүүлэх

Өргөн хүрээтэй хурдны өөрчлөлттэй удирдлагыг бий болгох

ДХД-ийн хэмнэлт – доорхи хүснэгтэд ДХД суурилуулснаар гарах хэмнэлтийг үзүүллээ. Энд хөдөлгүүр нь шингэний урсгалын удирдлагад хэрэглэгддэг 30кВт чадалтай байна. Систем жилийн 365 өдөр ажиллана.

Ерөнхий давуу талууд:

ДХД-д тохиромжтой мэдрэгч болон электроник хэсгүүдийг хэрэглэж температур, даралт, шингэний урсгал зэргийг ямар нэг нэмэлт удирдлагын хэсэггүйгээр удирдах боломжтой.

Арчилгааны зардал багасаж, хөдөлгүүрийн ашиглалтын хугацаааг нэмэгдүүлнэ.

Холимгийн хаалт шахуурга зэргийг хэрэглэх шаардлагагүй болох ба түүнд шаардлагатай засвар үйлчилгээ болон удирлагын хэсгүүд бүгд ашиглагдахгүй

Хөдөлгүүрийн “зөөлөн асаагч” /soft starter/ шаардлагагүй болно.

Моментийн хэмжээг хязгаарласнаар тоног төхөөрөмжид аюултай хэт ачааллын моментоос төхөөрөмжөө хамгаална.

Хэт ачааллын хамгаалалттайгаар ижил давтамжид ажиллах хэд хэдэн хөдөлгүүрүүдийг удирдах боломжтой

Тооцооний өгөгдөл.

P=74.5 кВт чадалтай,  АҮК h=0.92 хөдөлгүүрийг агааржуулах системд ашиглана. Өдрийн 20 цагийн турж хөдөлгүүрийн ачааллын хэмжээ:

06-12 цаг хүртэл хамгийн их урсгалын 50% – тай  тэнцэх

00-02 цаг хүртэл хамгийн их урсгалын 100% – тай  тэнцэх

12-00 цаг хүртэл хамгийн их урсгалын 75% – тай  тэнцэх

хэмжээний агаар үлээнэ. Агаарын урсгалыг хаалтаар удирдана. Энэ тохиолдолд хурдны өөрчлөлттэй цахилгаан дамжлага суурилуулж гарах өөрчлөлтийг тооцоол.

Сүлжээнээс хэрэглэж байгаа чадал:                      

Жилийн чадлын хэрэглээ:                                      

Жилийн хэрэглэсэн энергийн нийт зардал:          ₮ = 589’680 Ч 60 = 35’380’800 төг

Давтамжийн хувиргууртай хурдны удирдлага суурьлуулсан үед сүлжээнээс хэрэглэж байгаа чадал (хэрэглэж байгаа чадал эргэлтийн хурднаас куб якзгуур хамааралтай байна):

Жилийн чадлын хэрэглээ:

Жилийн хэрэглэсэн энергийн нийт зардал:

₮  = 250’315.52 Ч 60 = 15’018’931.2 Төг

Үүсэх хэмнэлт нь:

₮  = 35’380’800 Ч 15’018’931.2 = 20’361’868.8 Төг

Хурдны өөрчлөлттэй цахилгаан дамжлагыг агааржуулах системийн үлээлгийн хөдөлгүүрт ашигласан байдал.

Зураг 5.

Зураг 6.