Elеktr mashinalari va transformatorlarning o’zaro yuklanish usuli.

Ushbu usul bo‘yicha sinashda ikki bir xil elektr mashinalari bir-biriga mexanik va elektr bog‘lanadi hamda tashqi energiya manbasiga ulanadi. Mashinalarning biri generator rejimida ishlaydi va ishlab chiqarilgan barcha elektr energiyasini motor sifatida ishlayotgan, xamma mexanik energiyasini birinchi mashinani aylantirish uchun sarflaydigan boshqa mashinaga beradi. Ikkita bir xil transformator o‘zaro yuklanganda ular parallel ulanadi va ularning birlamchi chulg‘amlari umumiy ta’minot manbasiga yoki tarmoqqa ulanadi.

O‘zaro yuklanish usuli bilan sinashda energiya iste’moli sinovdan o‘tgan ikkita mashina yoki transformatorlardagi umumiy yig‘indi isroflar bilan aniqlanadi. Ushbu isroflarni qoplash tashqi elektr yoki mexanik energiya manbalaridan yoki bir vaqtning o‘zida ikkala manbadan amalga oshiriladi. O‘rta va yuqori quvvatli elektr mashinalarning foydali ish koeffitsienti FIK 90% va undan yuqori, transformatorlarda 95% dan yuqori ekanligini hisobga oladigan bo‘lsak, cheklangan quvvat manbai yordamida (sinalayotgan bitta mashina yoki transformator quvvatidan 10÷20%) bir vaqtning o‘zida ikkita katta elektr mashinasini yoki ikkita transformatorni sinab ko‘rish mumkin. Sinov jarayonida energiya sarfining keskin kamayishi o‘zaro yuklanish usulining muhim afzalligi hisoblanadi.

O‘zaro yuklanish usuli yordamida o‘zgarmas tok mashinalarini sinashda isroflarni qoplash uchun zarur bo‘lgan energiyani kiritishning uchta usuli mavjud: elektr energiya manbasini parallel va ketma-ket ulash, shuningdek mexanik energiya manbasini ulash.

Elektr energiyasi manbasiga parallel ulash usulidan foydalanganda, har ikkala mashina: sinalayotgan motor SIM va generator SIG (13.4, a–rasm) mexanik ravishda bir-biriga bog‘langan va motor M vositasida aylantiriladigan, ularga kerakli o‘zgarmas tok kuchlanishini beradigan generator O‘TGga ulanadi. Barcha uchta o‘zgarmas tok mashinalarining qo‘zg‘atish chulg‘ami yakor zanjirisiz mustaqil ta’minot oladi va 13.4 – rasmda ko‘rsatilmagan.

P1 uzgich ulanganda, sinalayotgan motor SIM ishga tushirish reostati yordamida yoki o‘zgarmas tok generatori O‘TGning chiqishidagi kuchlanishni silliq rostlash orqali ishga tushiriladi. Aylanish chastotasi n₁ga etganda sinalayotgan generator SIG o‘zgarmas tok generatorining kuchlanishiga mos bo‘lgunicha qo‘zg‘atiladi. Ushbu holatning bajarilishini nazorat qilish P2 uzgichga ulangan voltmetr yordamida amalga oshiriladi. Kuchlanishlar tenglashtirilgandan so‘ng (voltmetr ko‘rsatkichlari bu holatda nolga teng), P2 uzgich tutashib, SIG generatori O‘TG generatoriga parallel ulanadi.

13.4 – rasm. O‘zaro yuklanish usuli bo‘yicha o‘zgarmas tok mashinalarini sinashning prinsipial sxemasi: a – elektr energiyasi manbasini parallel ravishda ulash; b – ketma-ket ulangan bo‘lsa; d – mexanik energiya manbasiga ulangan bo‘lsa

Sinalayotgan mashinaning yuklanishi, sinalayotgan SIG generatorini qo‘zg‘atish tokini oshirish va motorning qo‘zg‘atish tokini kamaytirish orqali amalga oshiriladi. Kuchlanishning belgilangan qiymatini saqlab turish uchun o‘zgarmas tok generatori O‘TG qo‘zg‘atish tokini rostlab turish zarur. Quvvat manbasi parallel ulanganda sinalayotgan mashinalarning kuchlanishi bir xil bo‘ladi va quvvat muvozanatidan keyin quyidagiga ega bo‘lamiz

, (13.1)

bu erda i_g, i_m – generator va motor zanjiridagi toklar; η_g, η_m –generator va motor foydali ish koeffitsienti.

Yuqoridagi formuladan kelib chiqadiki, motor va generatorning yakoridagi toklarning nisbati birdan katta va bu mashinalar FIK ko‘paytmasiga teskari proporsionaldir, shuning uchun motorning nominal yuklamasida generator kam yuklanadi va generator nominal yuklanganda esa motor o‘ta yuklanib qoladi.

Ta’minot manbasini ketma-ket ulash usulidan foydalanilganda o‘zgarmas tok yordamchi generator O‘TG va sinalayotgan o‘zgarmas tok generatori SIG va motori SIM yakor chulg‘amlari berk konturga ketma-ket ulanadi (13.4, b–rasm).

Qo‘zg‘atish chulg‘ami zanjirida yuklamasiz rejim nominal kuchlanishiga to‘g‘ri keladigan tok qiymati o‘rnatiladi. Shundan so‘ng, o‘zgarmas tok generatori O‘TG n₂ aylanish tezlikli motordan aylantiriladi va uning kuchlanishi silliq ko‘tarilib, sinalayotgan mashinaning nominal aylanish chastotasi n₁gacha oshiriladi. Shundan so‘ng SIG, SIM va O‘TG yakor tokini nominal i_N yoki kerakli i miqdorga o‘rnatib, sinalayotgan mashinani generator rejimida sinash uchun kuchlanish oshiriladi va motor rejimida sinash uchun kuchlanish kamaytiriladi.

Sinxron mashinalarni o‘zaro yuklanish usuliga muvofiq sinashda, ularni ishga tushirish odatda birlamchi motor yordamida amalga oshiriladi, bu esa sinxron mashinalarda isroflarni kamaytiradi va parallel ishlayotgan mashinalarning o‘zgaruvchan tarmoqdagi aktiv energiya iste’molini nolga tushishiga sabab bo‘ladi. O‘zgarmas tok mashinalar kabi, sinxron mashinalarni sinashda parallel energiya manbaini ulash va mexanik quvvat manbaini ulash usullaridan foydalaniladi.

Ikkita mexanik ravishda bog‘langan umumiy tarmoqqa parallel ulangan sinxron mashinalarning aktiv quvvatini rostlash, E₀₁ vektorini θ ga burilishini belgilaydigan (11.2–rasm), ularning stator va rotorlari bir-biriga nisbatan siljish yo‘li bilan amalga oshiriladi. Statorni burish usuli mexanik aylantirish moslamalarining kattaligi va ishonchsizligi tufayli o‘rta va yuqori quvvatli mashinalar uchun deyarli qo‘llanilmaydi. Rotorlarni aylantirish mexanik mufta yordamida amalga oshirilishi mumkin. Rostlash imkoniyatlarini kengaytirish uchun, ulash muftalaridagi teshiklar soni sinxron mashinaning qutblari soni bilan imkon qadar ko‘p umumiy omillarga ega bo‘lishi kerak. Oddiy bo‘lishiga qaramasdan, ushbu usul yuklamani diskret (pog‘onali) rostlash imkonini beradi. Bundan tashqari, yuklamani faqat mashina to‘xtagandan keyin o‘zgartirish mumkin.

Shu bilan birga, yuklamasiz EYK vektorini burish elektromagnit usul bilan amalga oshirilishi mumkin. Bugungi kunda qo‘zg‘atish chulg‘ami bir fazali o‘zgarmas tokli emas, ikki yoki uch fazali qo‘zg‘atishli asinxronlashtirilgan sinxron mashinalar bilan ko‘ndalang va bo‘ylama qo‘zg‘atishli sinxron mashinalar keng tarqalgan. Bu chulg‘amlarning qo‘zg‘atish tokini rostlash yo‘li bilan, qo‘zg‘atish magnit oqimi vektori va mashinaning "bo‘ylama" o‘qi orasidagi burchakni va yuklama burchagini xam silliq rostlash imkoni mavjud. Ko‘ndalang va bo‘ylama qo‘zg‘atishli elektr mashinalarining quvvati 500 MW ga etadi, bu esa juda katta sinxron mashinalarni sinash imkonini beradi.

Asinxron mashinalarnio‘zaro yuklama usuli yordamida sinab ko‘rganda, ularning vallarini to‘g‘ridan-to‘g‘ri ulash mumkin emas, chunki motor va generatorning qutblari soni bir xil bo‘lsa xam aylanish tezligi boshqacha bo‘ladi. Ularni ulash mexanik uzatgich yordamida amalga oshiriladi va belgilangan aylanish tezligiga erishish uchun, sinalayotgan mashinalar vallariga o‘rnatilgan shkiv diametri yoki reduktorni uzatishga nisbati tanlanadi. Doyimiy kuchlanishda ishlaydigan asinxron mashinaning quvvati faqat sirpanish miqdoriga bog‘liq, shuning uchun bu holda mexanik energiya manbasini ulash usulidan foydalanish maqsadga muvofiq emas. Faqat parallel quvvat manbasi usuli qo‘llaniladi.

Sinalayotgan motor SIM va generator SIG umumiy tarmoqqa ulangan (13.5–rasm). Ularning rotorlari remenli uzatgich bilan ulanadi, shuning uchun motor aylanish tezligi n_m kamroq va generatorning aylanish chastotasi n_g sinxron aylanishdan ko‘proqdir. Bunday holatda, ko‘rilayotgan sxemadagi generatorning aktiv quvvat isroflar yig‘indisi motor quvvatidan kam bo‘ladi. Natijada, sinalayotgan generator SIG ning nominal yuklamasida sinalayotgan motor SIM haddan tashqari yuklanadi va motorning nominal yuklamasida generator yuklamasi nominaldan kamroq bo‘ladi.

Transformatorlarni o‘zaro yuklanish usuli bo‘yicha sinashda ular parallel ulanadi. Agar parallel ulash shartlari bajarilsa, u holda ikkinchi chulg‘amdan hech qanday tok oqib o‘tmaydi, xar bir transformator tarmoqdan faqat yuksiz ishlash tokini iste’mol qiladi. Transformatorlarni yuklash uchun transformatorlarning ikkilamchi chulg‘am EYK orasidagi farq nolga teng bo‘lmasligi kerak. Agar u qisqa tutashuv kuchlanishi yig‘indisiga teng bo‘lsa, transformatorlar chulg‘amlaridan nominal elektr isroflarni xosil qiluvchi nominal tok oqib o‘tadi. Transformatorlar nominal kuchlanish bilan ishlagani sababli, po‘lat o‘zakdagi isroflar ham nominal bo‘ladi. O‘zaro yuklanish usuli yordamida sinashdagi isroflarni kompensatsiyalash uchun elektr ta’minoti manbasini parallel yoki ketma-ket ulash usullaridan foydalaniladi.

Ta’minot manbasini parallel ulash usuli (13.6, a–rasm) parallel ulangan T1 va T2 transformatorlar yuqori kuchlanishli chulg‘amlarining turli ulanishlarida ishlaydi.

Quvvat isroflarni qoplovchi elektr energiya manbasining kerakli quvvati transformatorlar bir xil bo‘lganda:

, (13.4)

bu erda S_N transformatorning nominal quvvati, [kVA]; i₀ – bitta transformatorning yuksiz ishlash toki, [%]; u_k – bitta transformatorning qisqa tutashuv kuchlanishi, [%].

13.5 – rasm. Asinxron mashinlarni o‘zaro yuklanish usulida sinashning prinsipial sxemasi

Shuni ta’kidlash kerakki, ushbu usulda har ikki transformatorda elektr isroflari bir xil bo‘lmaydi. O‘ramlar soni ko‘p bo‘lgan transformatorning yuqori kuchlanish chulg‘ami isrofi, o‘ramlar soni kamroq bo‘lgan yuqori kuchlanish chulg‘amli transformatordan katta bo‘ladi.

Quvvat manbasiga ketma-ket ulash usulini qo‘llaganda, T1 va T2 transformatorlarning birlamchi chulg‘ami (odatda, bu past kuchlanishli chulg‘am) kuchlanish manbasi 1ga (13.6, b–rasm) ulanadi. Bu transformatorlar ikkilamchi chulg‘amlari orasida kuchlanish qo‘shuvchi transformator KQT ning ikkilamchi chulg‘ami ulangan va uning birlamchi chulg‘ami manba chastotasi bilan bir xil chastotaga ega bo‘lgan rostlanadigan kuchlanish manbasi 2dan ta’minlanadi. Kuchlanish qo‘shuvchi transformatorning ikkilamchi chulg‘ami sinalayotgan transformatorlar ikkilamchi chulg‘ami izolyasiya sinfidan kam bo‘lmagan izolyasiya kuchlanishi sinfiga ega bo‘lishi kerak.