U. T. Berdiev

10.2§. O‘zgaruvchan tok mashinalarining stator chulg‘ami va uning tarkibiy qismlari
O‘zgaruvchan tok mashinalarida stator chulg‘ami po‘lat o‘zak pazlariga ma’lum tartibda joylashtiriladi. Bir xil pazlarda joylashgan o‘ramlar bir-biri bilan ketma-ket ulanib g‘altak (seksiya)larni hosil qiladi (10.4,a-rasm). Qo‘shni pazlarda joylashgan g‘altaklar ketma-ket ulanib g‘altaklar guruhini hosil qiladi. Ular mashinaning bitta fazasi va juft qutbiga to‘g‘ri keladi. Chulg‘amning har bir fazasi AX, BY, CZ bir necha parallel (faza toki katta bo‘lgan hollarda) yoki ketma-ket ulangan g‘altaklar guruhidan tashkil topadi. O‘zgaruvchan tok chulg‘amlarini tushuntirishda metodik mulohazalar nuqtai nazaridan kitobda fazaviy chulg‘am uchlarining boshlari A,B,C, oxirlari esa X,Y, Z lotin harflari bilan belgilanadi. Ta’kidlash lozimki, bunday uslubiy yondashish chulg‘amlarni nazariy o‘rganishda yaqqollikni ta’minlaydi (amalda esa standartda belgilanganlarga rioya qilinadi).
Ilgari uch fazali stator chulg‘amining uchlari quyidagicha: C1–C4 (1-faza), C2–C5 (2-faza), C3–C6 (3-faza) belgilangan. Xalqaro standartga moslashtirib ishlab chiqilgan standart (ГОСТ 26772-85)ga muvofiq 1.01.1987 dan boshlab MDH mamlakatlari elektr mashinasozligi zavodlarida ishlab chiqarilayotgan o‘zgaruvchan tok mashinalari stator chulg‘ami fazalarining boshi va oxirlariga ochiq sxema uchun yangicha belgilanish joriy qilingan, ya’ni: U1–U2 (1-faza), V1–V2 (2-faza), W1–W2 (3-faza). Statorning fazaviy chulg‘amlari yulduz (Y) yoki uchburchak () usulida ulanishi mumkin, shu maqsadda klemmalar qutichasida chulg‘am uchlarining boshi va oxiri ma’lum tartibda joylashtiriladi.

Chulg‘amning eng oddiy elementi o‘ram (10.4,a- rasm) hisoblanadi. O‘ram bir-biridan yakor aylanasida chulg‘am qadami «y» ga teng bo‘lgan masofadagi pazlarda joylashgan ikkita o‘tkazgich (sim)ning ketma-ket ulanishidan hosil bo‘ladi. Bu masofa taxminan qutb bo‘linmasi u   = D/(2p) ga teng bo‘ladi (bu yerda: D – statorning ichki diametri; 2p – qutblar soni). Qutb bo‘linmasi  ni pazlar soni Z orqali ham aniqlash mumkin, bu holda chulg‘am qadami:

y =  = Z / (2p), (10.1)
Agar y =  bo‘lsa, chulg‘am diametral yoki to‘la qadamli, y<  bo‘lsa – qisqartirilgan qadamli, y >  bo‘lganda esa uzaytirilgan qadamli chulg‘am deyiladi. Qo‘shni pazlarda joylashgan bitta g‘altak guruhidagi g‘altak tomonlari q ta pazlarni egallab fazoviy siljish burchagi bilan faza oralig’ini hosil qiladi:
 = 2pq / Z (10.2)
q = Z / (2pm), (10.3)
bu yerda m – fazalar soni.

10.4,b-rasmda ko‘rsatilgan stator chulg‘amining har bir fazasi AX, BY, CZ uchta g‘altakdan tashkil topgan bo‘lib, tomonlari uchta pazlarda joylashgan, ya’ni q =3. Umuman uch fazali chulg‘amda bitta qutb bo‘linmasida 3q pazlar joylashgan bo‘ladi, q=1 bo‘lganda esa har bir qutb tagida bir fazaning bitta g‘altagi joylashgan bo‘ladi. Seksiya tomonlarining pazlarda joylashish tartibi va pazlardan tashqari qismining joylashtirilishiga qarab chulg‘amlar bir qatlamli, ikki qatlamli va bir-ikki (kombinatsiyalangan) qatlamli bo‘ladi. Agar pazda seksiyaning faqat bitta tomoni joylashgan bo‘lsa – bir qatlamli (10.5,a-rasm), pazda seksiyaning yuqorigi qatlami va boshqa seksiyaning pastki qatlami ustma-ust joylashgan bo‘lganda esa – ikki qatlamli (10.5,b-rasm) chulg‘am deyiladi. Bir-ikki qatlamli konsentrik chulg‘amlarda (10.5,c-rasm) bir qatlamli chulg‘am g‘altaklarini pazlarga joylashtirishda mexanizatsiyani qo‘llashning yengilligi va ikki qatlamli chulg‘amlarda esa qisqartirilgan qadam qo‘llash mumkinligi kabi afzalliklarini o‘zida mujassamlashtirgan. Bunday chulg‘amlar quvvati 15100 kW (q ≤ 6) bo‘lgan mashinalarda qo‘llaniladi.

Bir qatlamli chulg‘amni qisqartirilgan qadamli qilib bo‘lmaydi, bu ularning asosiy kamchiligi hisoblanadi. Chulg‘am qadami qisqartirilmagan bo‘lsa mashina havo oralig‘idagi magnit maydonning shaklida yuqori garmonikalarning bo‘lishi qo‘shimcha isroflarning oshishiga, mexanik xarakteristikada o‘pirilish (ya’ni keskin pasayish)lar vujudga kelishiga va g‘uvillashining oshishiga olib keladi. Lekin o‘zining oddiyligi, arzonligi va chulg‘am seksiyalarini pazlarga joylashtirish texnologiyasida mexanizatsiyani to‘la qo‘llash mumkinligi tufayli bir qatlamli chulg‘amlar kam quvvatli (ya’ni quvvati 1015 kW gacha bo‘lgan) mashinalarning stator chulg‘ami uchun keng qo‘llanilmoqda. 10.6-rasmda bir qatlamli chulg‘amning amalda keng qo‘llaniladigan turi, ya’ni bir qatlamli konsentrik chulg‘am sxemasi ko‘rsatilgan (Z = 24, 2p = 4, q = 2, a =1). O‘zgaruvchan tok elektr mashinalarining chulg‘amlari fazalar soniga ko‘ra bir, ikki va uch fazali bo‘lishi mumkin; seksiyalarining shakliga va ulanishiga ko‘ra esa sirtmoqsimon va to‘lqinsimon turlarga bo‘linadi; ularning qadamlari tegishlicha 10.7,a va 10.7,b-rasmlarda ko‘rsatilgan.

Ikki qatlamli sirtmoqsimon chulg‘amlar turbogeneratorlarda va umumiy maqsadli o‘zgaruvchan tok elektr mashinalarida keng qo‘llaniladi. Mashinaning har bitta qutbiga va fazasiga to‘g‘ri keladigan pazlar soni q butun songa teng bo‘lgan sirtmoqsimon chulg‘am umumiy maqsadli o‘zgaruvchan tok mashinalarida keng qo‘llanishini e’tiborga olib quyidagi misolda ko‘rib chiqamiz. 10.1-m i s o l. Berilganlar, ya’ni: pazlar soni Z =24 va qutblar soni 2p =4 bo‘lgan uch fazali (m =3) chulg‘amni hisoblash, yoyma sxemasini chizish va uning asosida parallel shoxobchalar hosil qilish hamda chulg‘amning pazlardagi EYuK lar yulduzini qurish talab etiladi.

Bu holda mashinaning har bitta qutbiga va fazasiga to‘g‘ri keladigan pazlar soni « q » quyidagicha topiladi:

q = Z/(2pm) = 24/(43) = 2. (10.4)
Tish bo‘linmasida ifodalangan qutb bo‘linmasi quyidagicha topiladi:
 = Z/(2p) = 24 / (22) = 6. (10.5)
O‘zgaruvchan tok mashinada MYuK (yoki EYuK) ning o‘zgarish shaklini sinusoidal shaklga yaqinlashtirish maqsadida chulg‘amning qadami taxminan u  0,833 ga teng bo‘lgan qisqartirilgan qadam tanlanadi. Shu sababli chulg‘amning tish bo‘linmasida ifodalangan qadami quyidagiga teng bo‘ladi:
y = 0,833   = 0,833  6 = 5.
B u chulg‘amning sxemasi 10.8-rasmda ko‘rsatilgan. Bu chulg‘am sxemasining tuzilishi quyidagicha tushuntiriladi: dastavval pazlarning ustida joylashgan g‘altaklar tomonlarini har qaysi oraliqda ikkita pazda joylashgan tomonni (q= 2) faza oraliqlari bo‘yicha taqsimlab chiqamiz. Agar 1 va 2-pazlarni «A» faza oralig’i uchun ajratilsa, u holda «B» faza oralig’iga 5 va 6-pazlarni ajratish kerak bo‘ladi, chunki «B» faza «A» fazaga nisbatan 120 ga siljigan bo‘ladi, ya’ni 2 ta oraliq 60 dan yoki 4 ta (120/ =120 /30 = 4) pazga siljigan bo‘lishi kerak (1+4 = 5; 2+4 = 6). "C" faza oralig’i ham "B" faza oralig’iga nisbatan 120 ga siljib, 5+4=9 va 6+4 =10 pazlarni egallaydi. Keyingi qo‘sh qutb bo‘linmasi davomida ham (pazlar 1324) «A», «B» va «C» oraliqlarning almashib kelishi shunday tartibda amalga oshadi («A» faza oralig’iga 13, 14-pazlar; «B» faza oralig’iga 17, 18-pazlar; «C» faza oralig’iga 21, 22-pazlar to‘g‘ri keladi). Demak, ustki qatlam shu tarzda taqsimlanadi.
Boshqa faza oraliqlarini ham «A», «B», «C» fazalar bo‘yicha taqsimlab chiqamiz va ularni mos ravishda «X», «Y», «Z» bilan belgilaymiz. Bunda «A» fazaga tegishli «X» oraliq uchun «A» oraliqga nisbatan  =6 taga siljigan pazlarni ajratamiz, ya’ni 16 7, 26=8, 136 19, 146  20-pazlar. Xuddi shunday «Y» oraliqga 56 11, 66 12, 176 23, 186  24-pazlarni, «Z» oraliq uchun esa 9+6 15, 10+6 =16, 21+6  27–24 =3, 22+6= 28 –24 = 4-pazlarni ajratamiz. Shu tarzda pazlarning ustki qatlamidagi g‘altaklar tomonlarini fazalar oralig’i bo‘yicha tarqalishiga ega bo‘lamiz. «A», «B», «C» va «X», «Y», «Z» oraliqlar orasidagi farq shundaki, g‘altaklarning tomonlaridagi EYuK lar faza bo‘yicha 180 siljigan bo‘ladi, chunki ular magnit maydonda bir yoki toq son qutb bo‘linmasiga siljigan bo‘ladi. Ko‘rayotgan misolimizda qadam bir tish bo‘linmasiga qisqartirilgan, shuning uchun pazlarning pastki qatlamidagi g‘altaklar tomonlari, 10.8-rasm yuqori qismining pastki qatorida ko‘rsatilganidek, chap tomonga bir tish bo‘linmasiga siljiydi. Pastki tomonlarni oraliqlar bo‘yicha bo‘lib chiqmasa ham bo‘ladi, chunki g‘altaklarning pazlardan tashqari qismlarini chizganda o‘z-o‘zidan kelib chiqadi.

Shuni ta’kidlash lozimki, 10.8-rasmdagi «A», «Z», «B», «X», «C», «Y» oraliqlarning har bir oraliqda q ta paz bilan qo‘sh qutb bo‘linmasi davomida almashib kelishi faza oralig’i 60 bo‘lgan har qanday uch fazali chulg‘am uchun taalluqli bo‘lib, yuqoridagi hisoblashlarga hojat yo‘qdir. Faza bo‘yicha pazlarning tarqalishini chulg‘am pazlaridagi g‘altak (yoki o‘tkazgich) larning EYuK lari yulduzi (10.9-rasm) yordamida ham amalga oshirish mumkin. Qo‘shni pazlar o‘tkazgichlaridagi EYuK larning faza bo‘yicha siljish burchagi  ko‘rilayotgan misolda quyidagicha topiladi:
 = p 360/Z = 2360/24 = 30.
Pazlardagi g‘altaklar tomonlari EYuK larining vektorlari qo‘sh qutb bo‘linmasi davomida aylanib kelishi (112 vektorlar) EYuK vektorlarining yulduzi q butun son bo‘lganda, mos keluvchi pazlarning (1 va 112 13 hamda shunga o‘xshashlar) EYuK lari ustma-ust tushganliligi uchun faza bo‘yicha takrorlanadi (10.9-rasm). Agarda birinchi ikki vektorni «A» oralig’i uchun (1; 2 va 13; 14-vektorlar) ajratsak (10.8-rasm), u holda «B» va «C» oraliqlardagi vektorlar «A» oraliq vektorlariga nisbatan 120 va 240 ga siljigan bo‘ladi. «X», «Y», «Z» oraliqlarining vektorlari esa «A», «B», «C» oraliqlar vektorlariga nisbatan 180 ga siljigan bo‘ladi. Natijada 10.8-rasmdagi yuqori qatorda ko‘rsatilgan oraliqlar bo‘yicha pazlarning tarqalishiga ega bo‘lamiz. 10.8-rasmdagi sxemada har bir paz uchun ikkita o‘tkazgich (g‘altak tomonlari) chizilgan. Ularning chap tomonlari yuqori qatlamga, o‘ng tomonlari esa pastki qatlamga joylashgan deb hisoblaymiz. g‘altaklarni yuqori tomonlaridan boshlab nomerlab chiqamiz. Qo‘shni pazlardagi g‘altaklarning EYuK lari ham 30 ga siljigan bo‘ladi, demak, pazlardagi g‘altaklar o‘tkazgichlarining EYuK lari yulduzini (10.9, a-rasm) g‘altaklar EYuK lari yulduzi (10.9,b-rasm) deb qarash mumkin. Har bir g‘altak guruhlari chegarasida q 2 g‘altaklar ketma-ket ulanadi. Shunday qilib, «A» faza uchun (10.9,a-rasm) 4 ta, ya’ni 1–2, 7–8, 13–14 va 19–20 g‘altaklar guruhiga ega bo‘lamiz. Barcha guruh EYuK lari bir-biri bilan qo‘shilishi uchun ular ketma-ket ulangan, 7–8 va 19–20 guruhlar esa 1–2 va 13–14 (1–2 guruh oxirlari 7–8 guruh oxirlari bilan ulangan) guruhlarga nisbatan teskari bo‘ladi (10.9,b-rasmda minus «–» ishorali paz raqamlari). Boshqa fazalardagi guruhlarning ulanishi ham xuddi shunday usul bilan amalga oshiriladi «X», «Y», «Z» oraliqlardagi g‘altak guruhlarining chulg‘amda teskari ulanishi shu oraliqlardagi g‘altak EYuK vektorlarining 180 ga burilganiga ekvivalent (teng kuchli)dir. Bunda 10.9,a-rasm o‘rniga 10.9,b-rasmdagi g‘altaklar EYuK lari diagrammasiga ega bo‘lamiz. Bu diagramma uchta sektordan tuzilgan bo‘lib, q  2 yoy va fazdagi g‘altaklar soniga mos holda 2pq  222  8 vektordan iborat. Har bir fazadagi EYuK lar mos sektordagi g‘altaklar EYuK lari vektorlarining yig‘indisiga teng. Demak, hamma fazadagi EYuK lar bir biriga teng va faza bo‘yicha 120 ga siljigan bo‘ladi.

10.8-rasmda «A», «B» va «C» fazalarning bosh uchlari o‘rnida bir-biriga nisbatan 120 ga siljigan 1, 5 va 9 g‘altaklarning bosh uchlari olingan. «X», «Y» va «Z» fazalarning oxirgi uchlari o‘rnida 19, 23 va 3 g‘altaklarning boshlanishi mos keladi. Faza oralig’i  = 60 bo‘lgan ikki qatlamli chulg‘amning har bitta fazasidagi g‘altaklar guruhlarining soni qutblar soni 2p ga teng. Har bitta qutbga va fazaga to‘g‘ri kelgan pazlar soni q butun son bo‘lsa a = 2p gacha bo‘lgan bir xil qiymatli va fazalari mos bo‘lgan EYuK lar hosil bo‘ladigan parallel shoxobchalar (a) ni bajarish mumkin. Masalan, ko‘rilayotgan (2p =4) chulg‘amda a = 1; 2 yoki 4 ta parallel shoxobcha bajarish mumkin (10.10-rasm).