U. T. Berdiev

Oltinchi bo‘lim. ELEKTR MASHINALARI UCHUN UMUMIY BO’LGAN MASALALAR
32-Bob. Elektr mashinalarining qizishi va sovushi
32.1§. Elektr mashinalarining qizishi.
EM larining ish jarayonida energiyaning bir qismi ulardagi isroflarni qoplashga sarflanadi. Energiya isroflarining barcha turlari issiqlikka aylanib, asosan EM ning aktiv qismlari temperaturasini oshirsa, uning bir qismi esa atrof muhitga uzatiladi.
EM si chulg‘amlar, magnit o‘tkazgich elementlari va konstruktiv detallar majmuasidan iborat. Bu qismlarning issiqlik o‘tkazuvchanligi, issiqlik sig‘imi va sovitilish sharoitlari har xil bo‘ladi, bu esa, EM da issiqlik maydoni taqsimlanishining murakkab xarakterda ekanligini ko‘rsatadi. Lekin, EM ning qizish jarayonidagi umumiy qonuniyatlarni aniqlash maqsadida EM sini bir jinsli qattiq jism sifatida qaralsa qo‘yilgan masalani yechishdagi birinchi yaqinlashish bo‘ladi. Bunday taxminda EM ning qizishi uning butun hajmi bo‘yicha bir tekis yuz beradi va issiqlik EM sirtining butun yuzasidan bir xil tarqaladi, deb hisoblanadi. Bunday shartlarda issiqlik energiyasining muvozanat tenglamasi (energiyaning saqlanish qonuni) quyidagicha yoziladi:
Q×dt = Cm×dτ + a×S_sov× τ ×dt , (32.1)
bu yerda: Cm×dτ – issiqlik energiyaning EM sida yutilib uning temperaturasini oshiradigan qismi; a×S_sov× τ × dt – issiqlik energiyaning atrof muhitga tarqaladigan qismi; C – EM sining solishtirma issiqlik sig‘imi (mashinaning 1 kg massasi temperaturasini 1 °C ga oshirish uchun zarur bo‘ladigan issiqlik miqdori), J/(kg×°C); m – EM ning massasi, kg; τ= υ_mash- υ_{atrof -} EM temperaturasining sovitish muhiti temperaturasidan oshishi, °C; a – EM sovitish yuzasining issiqlik berish koeffitsienti, W/(m² ×°C); S_sov – EM ning sovitish yuzasi, m². Issiqlik atrof muhitga (yoki sovitish muhitiga) asosan issiqlik o‘tkazuvchanlik va konveksiya vositalarida o‘tkaziladi (issiqlikning nurlanish ko‘rinishida uzatilish juda ham kam bo‘ladi). EM sining temperaturasi υ_mash va τ kattaligi oshgan sari atrof muhitga (sovitish muhitiga) tarqaladigan issiqlik miqdori o‘sib, EM ichki temperaturasini oshiradigan issiqlik qismi kamayadi. Bu jarayonning borishida EM temperaturasi o‘zining barqaror qiymatiga yetadi, ya’ni issiqlik muvozanati rejimi vujudga kelib, EM dan ajralib chiqadigan issiqlikning hammasi atrof muhitga beriladi. Bu holda Cm×d τ = 0 bo‘lib, issiqlikning muvozanat tenglamasi (32.1) quyidagi ko‘rinishda yoziladi:
Q = a× S_sov × τ_∞ (32.2)
(32.2) dan τ ning barqarorlashgan qiymati (τ_∞) aniqlanadi:
τ_∞ = Q/ (a×S_sov), (32.3)
demak, τ_∞ ning qiymati mashina massasiga bog‘liq bo‘lmasdan, vaqt birligida EM dan ajralib chiqadigan issiqlik miqdori Q ga to‘g‘ri mutanosib bo‘lib sovitish sirti yuzasi S_sov ga va issiqlik berish koeffitsienti a ga teskari mutanosibda bo‘lar ekan. EM ning yuklamasi qancha ko‘p bo‘lsa, Q ning oshishi tufayli τ_∞ ning qiymati ham mos ravishda ko‘payadi. Sovitilish sharoiti yaxshilangan sari τ_∞ kamaya boradi.
EM ni yaxshi sovitish maqsadida quyidagi usullardan va vositalardan foydalaniladi: a) o‘rta va kam quvvatli EM larida staninaning tashqi sirtiga qovurg‘asimon shakl berib sovitish yuzasini oshirish; b) ichki (yoki tashqi) ventilyator qo‘yish (ayrim EM larida ikkalasini ham); v) katta quvvatli EM larda sovitgich qurilmalaridan foydalanish; g) o‘ta o‘tkazuvchanlikka asoslangan istiqbolli sovitish tizimidan foydalanish.
EM sining sovitilishi yaxshilanganda issiqlikni konveksiya yo‘li bilan chiqarishning kuchayishi hisobiga koeffitsient a oshadi. Sovitishni sun’iy yo‘llar bilan jadallashtirish tufayli ma’lum gabaritdagi EM dan katta quvvat olishga yoki ma’lum quvvatda EM ning gabaritini kamaytirishga erishiladi. (32.1) differensial tenglamani yechib quyidagini olamiz:
τ = τ_∞ [1– exp (– t / T)] + τ₀×exp (– t / T) , (32.4)
bu yerda τ₀ – EM temperaturasi oshishining boshlang‘ich qiymati; T=Cm/(a S_sov) – qizishning vaqt doimiyligi, ya’ni EM qizishining tezligini xarakterlovchi kattalik.
Agar EM ishlashiga qadar qizdirilmagan bo‘lsa, ya’ni uning temperaturasi atrof muhit temperaturasiga teng bo‘lganda τ₀ = 0 bo‘ladi va qizish tenglamasi quyidagi ko‘rinishga ega bo‘ladi:
Τ = τ_∞ [1– exp (– t / T)] . (32.5)
Qizish jarayonining boshlanishida barcha hosil bo‘lgan issiqlik mashinaning o‘zida yutiladi va uning temperaturasi tez o‘sadi. Agar shu jarayonda EM sidan atrof muhitga issiqlik uzatilmaganda edi, unda τ = τ_∞ muvozanat holat 32.1,a-rasmdagi B nuqtaga to‘g’ri kelgan bo‘lardi, lekin EM temperaturasining atrof muhit (yoki sovitish muhiti) temperaturasidan oshishi τ ning o‘sa borishi bilan issiqlikning sovitish muhitiga beriladigan qismi ko‘payishi tufayli temperaturaning o‘sish tezligi kamayadi va mazkur muvozanat holat C nuqtaga to‘g’ri keladi. EM temperaturasining sovitish muhiti temperaturasidan oshishining barqarorlashgan qiymat τ∞ ga yetgunga qadar ketgan vaqtga, ya’ni vaqt doimiysi T ga bog‘liq bo‘ladi. T qancha kam bo‘lsa, qizish jarayoni shuncha tez kechadi, ya’ni t » (3¸4)T. Qizish jarayoni uchun ketgan vaqtni grafik usulda qizish egri chizig’i t/τ_∞ = f (t) dan aniqlash mumkin (32.1,b-rasm).

Vaqt doimiysi (T) EM sining konstruksiyasiga va quvvatiga bog‘liq bo‘ladi. O’rta quvvatli EM lari uchun T bir necha minutga teng, katta quvvatli EM lari uchun esa u bir necha soatga yetadi.

Agar τ_∞< τ₀ bo‘lsa, (32.4) tenglama EM sining sovitilish jarayonini xarakterlaydi. Jismning barqarorlashgan temperaturasi sovitish muhitiniki bilan tenglashsa (τ_∞=0), (32.4.) tenglama quyidagi ko‘rinishga ega bo‘ladi:
τ = τ₀×exp (– t / T) . (32.6)
EM sovishining vaqt bo‘yicha o‘zgarish bog‘liqligi − t/τ₀ = f (t) va sovitish uchun ketgan vaqtning grafik usulda aniqlash usuli 32.1,c-rasmda keltirilgan. Yuqorida EM ni bir jinsli jism sifatida qaralganda sodir bo‘ladigan qizish va sovish jarayonlarining qisqacha bayoni bilan tanishildi. Haqiqatda esa EM ning ayrim qismlari har xil temperaturaga ega va, shu sababli, EM ni o‘zaro issiqlik almashuvi mavjud bo‘lgan bir necha bir jinsli jismlarning majmuasidan iborat, deb qaralganda to‘g‘ri bo‘lar edi. Haqiqiy sharoitda T ning kattaligi ham o‘zgarmas bo‘lmaydi, chunki issiqlik uzatish koeffitsientlari ayrim darajada temperaturaga bog‘liq bo‘ladi. Undan tashqari havo yoki boshqa sovitish moddasi ventilyatsion kanaldan oqib o‘tganda qizishi tufayli sovitish yuzasining har xil qismlari uchun sovitish muhitining temperaturasi har xil qiymatga ega bo‘ladi.
Shunday qilib, EM ning qizish va sovish egri chiziqlari eksponensial o‘zgarishiga nisbatan farqli bo‘ladi. Lekin ko‘pchilik amaliy hollarda yuqorida ko‘rilgan nazariyaga asoslangan holda mazkur o‘zgarishlar eksponenta ko‘rinishida o‘zgaradi, deb qaralganda katta xato bo‘lmaydi.