178965. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés aszinkron gép szabályozására
7 178965 8 Az aszinkron gép kifogástalan üzemeltetéséhez, éppúgy mint egy egyenáramú mellékáramkörű gépnél az szükséges, hegy mindig elegendő gerjesztő energia álljon rendelkezésre. Ez egy egyenáramú mellékáramkörű gépnél viszonylag egyszerű, mivel külön hozzáférhető forgórész és geijesztőáramkör kapcsok állnak rendelkezésre, és így a terheléstől függetlenül állandó gerjesztés érhető el. Az aszinkron gép ezzel szemben valamennyi áram, tehát a forgórészáram (a forgórészáram a forgatónyomatékkai arányos terhelő-áram) és a gerjesztőáram számára közös bemenő kapcsokkal rendelkezik, ezért az aszinkron gép gerjesztőáramát állandó forgórész fordulatszám mellett nem lehet a forgórész-áramtól függetlenül befolyásolni, illetve állandó értéken tartani. Ez azonban a 42 gerjesztőáram szabályozó segítségével megvalósítható. Ennek feltétele a gyors terhelés változáskor rövid ideig, például 0,1-0,2 másodpercig még közelítően állandó állórészáram, amit ennél a kapcsolási elrendezésnél a 14 egyen- és 19 váltóirányítók frekvenciájának elválasztására és az egyenáram simítására mindenképpen szükséges 24 induktivitás biztosít. Az aszinkron gépben létrejövő állórész-áram felosztása gerjesztőáramra és forgórészáramra (terhelő-áramra) a 42 gerjesztőáram szabályozó segítségével a forgórész szlipfrekvenciájának változtatásával, azaz az állórész forgó mágneses terének frenvekdája és a forgórészfrekvencia különbségének változtatásával befolyásolható, ahol azonban a forgórész szlipfrekvendája mindig kisebb, mint a 10 aszinkron gép billenési szlipfrekvendája. A konstans gerjesztőáramot és ezzel a konstans vektoros elektromos erőt a forgórészáram változtatásával éljük el. A forgórészáramot az Rl = R2 • (fs/Af) forgórész ellenállással és ezáltal a Af forgórész szlipfrekvenciájával úgy befolyásoljuk, hogy a gerjesztőáram mindig és a terheléstől függetlenül az aszinkron gépre beállított optimális értékét veszi fel (Rl = a forgórész teljes ellenállása, fs = az állórészáram frekvendája, Af = a forgórész szlipfrekvenda, R2 = a gép forgórészét jellemző ellenállás). A geijesztőáram maximális értékét még akkor is eléljük, ha a 10 aszinkron gép kapcsain a mindenkori forgórész fordulatszámhoz tartozó állórész feszültség (kapocsfeszültség), például 4,4 Volt/Hz van jelen. A geijesztőáram szabályozásának egyrészt az a célja, hogy biztosítsa a 10 aszinkron gép kedvező dinamikus viselkedését, ami közelítően megfelel egy egyenáramú mellékáramkörű gép tulajdonságainak. Másrészt, a geijesztőáram szabályozásnak az a célja, hogy adott fordulatszámnál a kapocsfeszültséget még hirtelen terhelésváltozásnál is közelítőleg állandó értéken tartsa. A kapocsfeszültség természetesen a forgórész mindenkor beállított fordulatszámával változik, mégpedig körülbelül arányosan a forgórész fordulatszámával. A 42 geijesztőáram szabályozóval biztosítható, hogy állandó fordulatszámnál a gerjesztőáram a forgórészáramtól függetlenül közelítően állandó értékű maradjon. Ezt az alábbiakban magyarázzuk meg: Tételezzük fel, hogy a 10 aszinkron gép állandó fordulatszámmal egy állandó terhelést hajt. Amikor egy hirtelen terheléscsökkenés lép fel, például egy terhelés leválik, vagy a hajtótengely eltört, a 24 induktivitás következtében az állórészáram még egy rövid ideig, például célszerűen 0,05-0,2 másodpercig közelítőleg állandó marad. A forgórész fordulatszáma csak viszonylag kis mértékben változhat ez alatt az idő alatt. A 42 geijesztőáram szabályozó tehetetlenségmentesen működik, ezért a kapocsfeszültség a terhelés leválása és a kismértékű fordulatszám-növekedés ellenére arányos marad a fordulatszámmal. Ezt a szabályozó úgy éri el, hogy a tachométer generátornak a fordulatszámmal arányosan megnőtt kimenő feszültsége által gerjesztve, az aszinkron gép belső ellenállását ennek megfelelően, tehetetlenségmentesen megnöveli. A belső ellenállás növelését a forgórész szlipfrekvenciájának csökkentésével (a 42 geijesztőáram szabályozó kimenete) éljük el, amelyet — nem úgy mint általában - közvetlenül a terhelés határoz meg. Egyidejűleg azonban bizonyos késleltetéssel, amelyet a fordulatszámszabályozó és az alárendelt áramszabályozó biztosít, az állórészáramot és ezzel az aszinkron gép forgatónyomatékát annyira csökkentjük, hogy a beállított fordulatszám ismét helyreáll, azaz a forgatónyomaték és a terhelőnyomaték ismét kiegyenlítődik. A 42 gerjesztőáram szabályozó nélkül a bekövetkezett terhelésváltozás következtében az állórészfeszültség azonnal erősen emelkedne, ami például könnyen az impulzusvezérelt 19 váltóirányító áramszelepeinek tönkremenetelét okozhatná. A 42 geijesztőáram szabályozó azonban a hirtelen terhelésváltozás ellenére közelítően állandó értéken tartja az állórész feszültséget. A forgórész a terheléscsökkenés után azonnal növeli fordulatszámát, így a forgórész szlip kisebb lesz miáltal a 10 aszinkron gép belső ellenállása erősen megnő, és ennek megfelelően az állórész feszültség meredeken emelkedni kezd. Az állórész feszültségnek ez az emelkedése sokkal gyorsabb, mint a forgórész fordulatszámának növekedése, ezért a 42 geijesztőáram szabályozó bemenetén olyan hibajel keletkezik, hogy a 42 geijesztőáram szabályozó a 41 összegező, az 52 feszültség-frekvencia átalakító és az 53 impulzuselosztó segítségével a 19 váltóirányító vezérlő frekvenciája tehetetlenségmentesen úgy nő meg, hogy a forgórész szlipfrekvendája az állórészfrekvencia növekedése következtében valamivel nagyobb lesz. A növekedő szlipfrekvenciával azonban a gép belső ellenállása csökken, ezáltal az állórész feszültség csökken. A hibajel az 50 különbségképző helyen ezáltal ismét csökken, így a szlipfrekvencia kisebb lesz, az állórész feszültség újra növekszik, stb. Ezek a 42 geijesztőáram szabályozó által előidézett folyamatok olyan gyorsan mennek végre, hogy az állórész feszültség ezáltal még hirtelen, rendkívüli mértékű terhelésváltozásnál is közel állandó marad anélkül, hogy feszültségcsúcsok lépnének fel. Ezáltal a geijesztőáramot is közel állandó értékre szabályozzuk a terheléstől függetlenül, ezért a geijesztőáram szabályozásáról is beszélhetünk, bár magát a geijesztőáramot nem mérjük, hanem e helyett a 10 aszinkron gép kapocsfeszültségét. A 10 aszinkron gép belső ellenállása időben a terhelésváltozás által előidézett állórészáram változásának megfelelően változik. így tehát a hirtelen terhelésleválás ellenére a 10 aszinkron gép állórészleszültsége nem emelkedik számottevő mértékben, és ezáltal a geijesztőáram is a terheléstől függetlenül 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
