O‘zbekiston respublikasi oliy ta’lim, fan va innovatsiyalar vazirligi muhammad al-xorazmiy nomidagi

O‘ZBEKISTON RESPUBLIKASI
OLIY TA’LIM, FAN VA INNOVATSIYALAR VAZIRLIGI


MUHAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI
TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI

“Energiya ta’minlash tizimlari” kafedrasi

“INFOKOMMUNIKATSIYA TIZIMLARINING ELEKTR TA’MINOTI”

fanidan


Mustaqil ish
Bajardi:
Dasturiy injiniring ta’lim yo‘nalishi

PSI002 311_21-guruh

Akbarov Muhammadali Qodiraliyevich

Qabul qildi: katta o‘qituvchi. F.M.Qodirov

Toshkent 2023

Elektr mashinalar. Elektr mashinalarning ishlash prinsipi.

Reja
1.Elektr mashinalari.
2.Elektr mashinalarining ishlash prinsipi.
3. Asinxron dvigatellar.
4. Sinxron generatorlar.

Elektr mashinalar. Elektr mashinalarning ishlash prinsipi.

Elektr mashinalar mexanik energiyani elektr energiyasiga yoki elektr energiyani mexanik energiyasiga o‘zgartirishga mo‘ljallangan. Mexanik energiyani elektr energiyaga o‘zgartiradigan mashina generator, elektr energiyani mexanik energiyaga o‘zgartiradigan mashina esa dvigatel deyiladi. Har qanday elektr mashinasi ham generator, ham dvigatel rejimida ishlashi mumkin. Tok turi zanjirida ishlashiga qarab elektr mashinalar o‘zgaruvchan va o‘zgarmas tok mashinalariga bo‘linadi. O‘zgaruvchan tok mashinalari asinxron va sinxron mashinalarga bo‘linadi va bir fazali yoki uch fazali bo‘lishi mumkin. Amalda sinxron mashinalar generator, asinxron mashinalar esa dvigatel rejimida ishlatiladi.

Barcha elektr mashinalarning ishlash prinsipi elektrodinamika qonunlariga, ya’ni elektromagnit induksiya va elektromagnit kuchlar qonunlariga asoslangan. Agar doimiy magnit yoki elektromagnit maydoni (N-S) qutblari orasiga joylashtirilgan ramka n tezlik (soat mili yo‘nalishida) bilan aylantirilsa (tashqi aylantirish manbai yordamida), u holda elektromagnit induksiya qonuniga binoan ramkaning aktiv a-b va c-d o‘tkazgichlarida (magnit oqimi liniyalariga perpendikulyar harakatlanadigan) yo‘nalishi o‘ng qo‘l qoidasi bilan aniqlanadigan EYuK induksiyalanadi (3.1-rasm).
Bu o‘tkazgichlar magnit oqimga nisbatan qarama-qarshi yo‘nalishlarda bir vaqtda harakatlangani uchun undagi EYuK ham qarama-qarshi yo‘nalishda bo‘ladi. Elektromagnit induksiya qonuniga binoan ikki o‘kazgichlar EYuKlari yig‘indisiga teng bo‘lgan ramkaning EYuKi e=−dF/dt shartdan aniqlanadi, chunki F=BS va V=const. U holda e=−Bds/dt, ya’ni magnit oqimining yo‘nalishiga perpendikulyar bo‘lgan ramka maydoni o‘zgarsa, EYuK o‘zgaruvchan sinusoidal bo‘ladi. Agar ramkaning uchlarini tashqi yuklama orqali tutashtirsak, u holda EYuK ta’sirida berk zanjirdan i tok oqib o‘tadi. Shunday qilib, ramkani aylantirishga sarf bo‘lgan mexanik energiya tashqi iste’molchiga uzatiladigan elektr energiyasiga aylanadi.
Agar magnit maydoniga (N-S) kiritilgan ana shu ramkaga i tok berilsa, u holda i tok va F magnit oqimining o‘zaro ta’sirlashishi natijasida elektromagnit moment Mem~iF vujudga keladi va ramkani aylantira boshlaydi.



3.1-rasm. Eng oddiy elektr mashinasining ishlash prinsipi.
Demak, elektr energiya mexanik energiyaga aylanadi, ya’ni mashina dvigatel rejimida ishlaydi. Ramkaning magnit maydonda bir marta to‘liq aylanishida EYuK sinusoidal ravishda bir davrni bosib o‘tadi. Bu sinusoidal EYuKning chastotasi ramkaning bir marta to‘liq aylanishida qutblar soniga bog‘liq. Elektr mashinalarda kamida ikkita qutbli bo‘ladi (ular doimo juft sonli bo‘ladi), ya’ni ularni juftlar (juft qutblar) deb hisoblanadi va r-juft qutbli deb belgilash qabul qilingan. Bizning holda p1, lekin mashinalarda ko‘p juft qutblar bo‘lishi mumkin, u holda ramka bir marta to‘liq aylanganda unda sinusoidal EYuK ning bir necha davrlari vujudga keladi. EYuK ning chastotasi f~r, lekin ramkaning aylanish tezligi 1 ayl/min emas, balki n ayl/min ga teng, u holda mashinada induksiyalangan EYuKning chastotasi f=pn/60 bo‘ladi. Ya’ni har qanday elektr mashinada juft qutblar soni, aylanish tezligi va induksiyalangan EYuK chastotasi orasida uzviy bog‘lanish mavjud. Mashinalarda bir o‘ramli emas, balki ko‘p o‘ramli g‘altaklar ishlatiladi.
Har qanday elektr mashina qo‘zg‘almas qism – stator va aylanuvchan qism – rotordan iborat. Rotor stator ichida erkin aylanishi uchun ular orasida havo tirqishi (millimetr ulushlaridan bir necha millimetrlargacha) qo‘yiladi.
Mashinalar statori qalinligi 0,35 yoki 0,5mmli elektrotexnik po‘lat plastinalardan (transformatorlardagi kabi) yig‘iladi. Plastinalar mashinaning turiga qarab elektromagnit cho‘lg‘am joylashtiriladigan qutblari yaqqol ko‘rinib turadigan (o‘zgarmas tok mashinalarda) yoki halqa ichki sirti bo‘ylab joylashtiriladigan bir tekisdagi yarim yopiq ariqchalarli (o‘zgaruvchan tok mashinalarda) tarzda shtamplanadi va cho‘yandan yoki po‘latdan quyilgan staninaning ichki tomoniga mahkamlanadi. Staninanig yon tomonlari rotor vali o‘tkaziladigan qoplama bilan qoplanadi.
Mashinalar rotori ham elektrotexnik po‘lat plastinalardan yig‘ilib, uning tashqi tomoniga cho‘lg‘amlar joylashtiriladigan ariqchalar o‘yiladi. Rotorlar tuzilishini turli turdagi mashinalarni o‘rganish jarayonida ko‘rib chiqamiz. Mashinalar cho‘lg‘amlari mis yoki alyuminiy simlardan tayyorlanadi va mashina turiga qarab rotorga yoki statorga ma’lum tarzda joylashtiriladi.
Barcha mashinalar kabi asinxron mashina ham generator, ham dvigatel rejimlarida ishlashi mumkin. Lekin u generator sifatida qator sezilarli kamchiliklarga ega va deyarli dvigatel sifatida ishlatiladi. Asinxron dvigatellar bir fazali, ikki fazali va uch fazali bo‘ladi. Mashinaning statori yarim yopiq ariqchalar o‘yilgan elektrotexnik po‘lat plastinalardan yig‘iladi. Bu ariqchalarga cho‘lg‘am joylashtiriladi. Dastlab sinxron dvigatelni ko‘rib chiqamiz. Ularda stator cho‘lg‘amlari o‘zaro 120 ga surilgan mos ravishda ulangan uchta cho‘lg‘amdan iborat va uch fazali tizimni tashkil qiladi. Staninaning klemmalar qutichasiga 6 ta har bir fazaning boshi va uchlari chiqariladi, ya’ni cho‘lg‘amlarni ham yulduz, ham uchburchak shaklida ulash mumkin. Asinxron mashinalarning rotorlari faza cho‘lg‘ami va qisqa tutashtirilgan bo‘lishi mumkin.
Qisqa tutashtirilgan rotor to‘liq yopiq ariqchali po‘lat plastinalardan yig‘iladi, ularga uchlari metall halqachalarga mahkamlangan sterjenlar joylashtiriladi. Sterjenlar ko‘pincha alyuminiydan tayyorlanadi va bosim ostida rotor ariqchalariga quyiladi. Bunday rotorlarning zanjirga chiqishlari bo‘lmaydi. Qisqa tutashtirilgan rotorli dvigatellar faza cho‘lg‘amli rotorli dvigatellardan ko‘ra arzon, sodda va ishlatishda ishonchli, lekin ularning rostlash tavsiflari yomon. Faza cho‘lg‘amli rotorning cho‘lg‘amlari statorniki kabi uch fazali 84 bo‘lib, ularning oxirlari yulduz sxemada ulanadi, uchlari esa rotor validan va bir-birlaridan izolyasiyalangan holda rotor valiga mahkamlangan kontakt halqachalariga ulanadi. Staninaga ko‘mir yoki mis cho‘tkalar mahkamlangan bo‘lib, val aylanganida ular halqachalar bilan sirpanma kontakt hosil qiladi. Cho‘tkalar yordamida rotor cho‘lg‘amlari qisqa tutashtirilishi yoki tashqi qarshilikka ulanishi mumkin. Faza cho‘lg‘amli rotorlar qisqa tutashtirilgan rotorlardan kam va faqat yuqori quvvatli asinxron dvigatellarda ishlatiladi.
Asinxron dvigatelning ishlash prinsipi. Statorning uch fazali cho‘lg‘amini uch fazali tok beriladigan fazoda o‘zaro 120ga surilgan uchta g‘altaklar ko‘rinishida tasavvur qilamiz (3.2-rasm).

3.2-rasm. Fazalarning siljish diagrammasi (a) va A, B, C cho‘lg‘amlarning aylanish sxemasi (b)
Tok yo‘nalishini ramkaning boshidan oxiriga musbat, ramkaning oxiridan boshiga esa manfiy deb qabul qilamiz. T1 vaqt momentida A-X ramkada tok yo‘q, B-Y va C-Z ramkalarda esa tok bor. Bu ramkalar ko‘rsatigan yo‘nalishdagi magnit oqimini hosil qiladi (Parma qoidasigi binoan).
Sinxron mashinalar ham dvigatel, ham generator rejimlarida ishlashi mumkin. Bu mashinalarning afzalliklari shundaki, ularda barcha jarayonlar sinxron (n1n2) tezliklarda bo‘lib o‘tadi, ya’ni rotorning aylanishlar soni stator magnit maydoni aylanishlar soniga teng, ya’ni dvigatel uchun n1=n2=60/p bog‘liqlik bajariladi ( - ta’minot tarmog‘i chastotasi), tashqi aylantirish manbai orqali aylantiriladigan generator uchun chiqish kattaligi esa ishlab chiqariladigan EYuKning =pn/60 (n- rotorning aylanish tezligi) chastotasi xizmat qiladi.
Shundan kelib chiqib, bunday mashinalar sinxron mashinalar deyiladi. Hozirgi vaqtdagi deyarli barcha energiya sinxron generatorlardan olinadi. Sinxron generatorni aylantiruvchi birlamchi dvigatelning turiga qarab bir necha turlarga bo‘linadi:
− gidroelektrostansiyalarda; bu yerda birlamchi dvigatel gidroturbina hisoblanadi, qutblari ko‘p sonli yaqqol ko‘rinadigan, kichik tezlikli gidrogeneratorlar ishlatiladi;
− issiqlik elektr stansiyalarida; bu yerda birlamchi dvigatel bug‘ turbinasi hisoblanadi, qutblari kam sonli va yaqqol ko‘rinmaydigan katta tezlikli gidrogeneratorlar ishlatiladi;
− kichik elektr stansiyalarida; masalan aloqa korxonalarining o‘z elektr stansiyalarida; bu yerda birlamchi dvigatel dizel hisoblanadi, qutblari ko‘p sonli va yaqqol ko‘rinadigan, katta va kichik tezlikli dizel generatorlari ishlatiladi.
Sinxron generator barcha elektr mashinalar kabi stator va rotordan iborat. Sinxron generatorlarning bir necha turlari mavjud. Ulardan birinchisida yaqqol ko‘rinadigan qutblari statorda, uch fazali 90 cho‘lg‘amlari esa rotor ariqchalariga joylashtiriladi. U holda stator elektrotexnik po‘lat plastinalardan yig‘iladi, qutblarga esa qo‘zg‘atish cho‘lg‘ami o‘raladi, u o‘zgarmas tokdan ta’minlanadi va mashinada doimiy magnit oqimini hosil qiladi (3.6-rasm).
Rotor faza rotorli asinxron mashinalardagi kabi yasaladi, ya’ni unda ariqchalar o‘yiladi va unga o‘zaro 120 ga surilgan va ko‘pincha yulduz sxemada ulanadigan uchta g‘altakdan iborat uch fazali cho‘lg‘am joylashtiriladi.

3.6-rasm. Sinxron generatorning ishlash prinsipi.
Cho‘lg‘amlar oxirlari umumiy nuqtaga, boshlari esa rotor valiga mahkamlangan va bir-birlaridan izolyasiyalangan uchta halqachalarga ulanadi. Har bir halqacha statorga mahkamlangan qo‘zg‘almas cho‘tka bilan sirpanma kontakt hosil qiladi. Bu cho‘tkalar orqali rotor cho‘lg‘amlaridan yuklamaga EYuK uzatiladi (3.7-rasm).

3.7-rasm. Sinxron generatorning kuchlanish diagrammalari
Elektr mashinalarda EYuK induksiyalanadigan qism yakor deyiladi. Bu holda yakor rotor hisoblanadi.
Generatorning ishlash prinsipi quyidagicha. Doimiy magnit (yoki qo‘zg‘atish cho‘lg‘ami hosil qiladigan elektromagnit) qutblari orasiga uch fazali g‘altaklar tizimi joylashtiriladi va tashqi aylantirish manbai yordamida aylantiriladi. G‘altaklar doimiy magnit maydonida harakatlanganida ularda fazasi 2/3π ga, ya’ni davrning 1/3 qismiga surilgan EYuK vujudga keladi. Bu EYuK ning chastotasi =pn/60, bu yerda n=const bo‘lganida, chastota ham fconst bo‘ladi. Sanoat chastotasini f50Hz olish uchun n3000 ayl/min. tezlikni ushlab turish kerak bo‘ladi.
Agar mashinani r=1 juft qutbli qilib yasalsa, n=3000 ayl/min. tezlikni, agar mashinani r>1 juft qutbli qilib yasalsa, n<3000 aylmin. tezlikni ta’minlashi kerak bo‘ladi. Bunday tuzilishdagi mashinani faqat kichik quvvatlarda (15 kVt gacha) va kichik kuchlanishlarda (380/220 V) ishlab chiqarish mumkin, chunki yuqori kuchlanishlarni va toklarni harakatlanadigan kontaktlardan olish qiyin.