9-лаборатория синхрон машиналарнинг тузилишини лаборатория шароитида ўрганиш ишнинг мақсади

9-ЛАБОРАТОРИЯ
СИНХРОН МАШИНАЛАРНИНГ ТУЗИЛИШИНИ ЛАБОРАТОРИЯ ШАРОИТИДА ЎРГАНИШ


1. ИШНИНГ МАҚСАДИ
Синхрон машиналарнинг конструктив тузилишларини, алохида элементларини тайёрлаш технологияларини ва уларни ахамиятини ўрганиш.


II. ИШНИНГ РЕЖАСИ.
Лаборатория шароитида аён қутбли ва ноаён қутбли синхрон машиналарни бўлакларга бўлиб, элементларннинг ахамиятини кўриб чиқиш.
III. ИШНИ БАЖАРИШГА ТАЙЁРГАРЛИК КЎРИШ.
Ишлаб чиқариш корхоналарида асинхрон машиналар билан бир қаторда синхрон машиналар хам кенг қўлланилади.
Роторнинг айланиш тезлиги статорда ҳосил бўлган айланма магнит майдоннинг айланиш тезлигига тенг ўзгарувчан ток электр машинаси синхрон машина дейилади. Синхрон машиналарҳам генератор ва мотор сифатида ишлатилади,лекин бу машиналар асосан уч фазали ток генераторлари сифатида кўп ишлатилади. Синхрон машина генератор сифатида ишлаганда унинг чулгамларида ҳосил бўладиган э.ю.к. нинг частотаси f_­1 роторнинг айланиш тезлигига пропорционал бўлади:

бунда:р- жуфт қутублар сони.
Машина мотор сифатида ишлаганда роторнинг айланиш тезлиги тармоқ кучланишининг частотасига пропорционал бўлади. Синхрон моторлар асосан қуввати катта ҳамда айланиш тезлиги доимий бўлган механизмларни харакатга келтиради. Синхрон моторларнинг қувват коэффициентини исталганча осон ўзгартириш мумкин, шунинг учун ҳам бу машиналар электр тармоқлари ва қурилмаларининг қувват коэффициентини ростловчи Элнетромеханика - синхрон компесаторлар сифатида ҳам ишлатилади.
Синхрон машиналарнинг статори (қўғалмас қисми) ва ротори (айланувчи қисми) асосий қисми ҳисобланади.
Синхрон машина статорининг тузилиши асинхрон машина статорининг тузилишига ўхшаш.Статор - машинанинг корпуси, асоси (станини) ва корпус ичидаги темир ўзак, унинг пазларида жойлашган якор чулғамларидан иборат бўлади. Статорнинг темир ўзаги қалинлиги 0,35-0,5мм (катта қувватли машиналарда 1-1,5мм) бўлган (махсус пўлатдан тайёрланган) айрим пластинкалардан йиғилади. Статор чўлғами мис симдан ўралади. Одатда статор чулғамлари бир неча бўлакдан иборат бўлади. Синхрон машинанинг статор чулғамлари кўпинча юлдуз усулида уланади. Статор чўлғамининг учлари асинхрон мотор статорнинг чўлғами учлари каби бош учлари АВС, охирги учлари XYZ харфлари билан белгиланади. Синхрон машиналар роторонинг тузилишига қараб икки хил бўлади.
А) магнит қутблари яққол кўриниб турадиган , яхни аён қутбли ротор;
В) магнит қутблари кўринмайдиган , яхни аёнмас қутбли ротор.
Аён қутбли ротор, асосан вал ва унга кийдирилган ротор гардиши

Расм 7.1. Аён қутбли ротор. 1-вал; 2-гардиш юлдузи; 3-ротор гардиши;

4- магнит қутбли ва қўзғатиш чўлғами

ва шу гардишига махкамланган магнит қутблардан тизилган. Магнит қутблари ёки қутб темир ўзаги махсус пўлатдан тайёрланган айрим пластинкалардан йиғилади. (расм 7.1) . Роторнинг магнит қутбларига чулғам ўралади. Айрим қутбларга ўралган чўлғамлар ўзаро кетма-кет уланади.Бу чулғам ротор чўлғами ёки генераторнинг қўзғатиш чўлғами дейилади. Магнит қутбларига ўралган чулғам синхрон генераторнинг асосий магнит майдонини ҳосил қилади.Ротор чўлғамининг икки учи машинанинг валига махкамланган иккити мис ёки жез ҳалқага уланади. Ҳалқалар ўзаро ва валдан яхши изолацияланади, ҳалқаларда чўткалар сирпанади ва чўткалар машина-нинг клеммаларига уланган. Машинанинг асосий магнит майдони ҳосил қиладиган ротор чўлғами ўзгармас ток манбаига уланади.Аён қутбли роторнинг умумий кўриниши берилган. Аёнмас қутбли ротор валдан ва валга кийдирилган махсус пўлатдан ясалган цилиндрик (яхлит ёки йиғма) ротор танасида иборат бўлади. Яхлит ротор танасидан ротор чўлғами жойлашадиган пазлар бўлади. Пазлар ротор танасининг 2/3 қисмидагина ҳосил қилинади. Ротор чўлғами изолцияланган мис симдан ўралади. Чўлғам учлари ҳалқа ва чўткалар орқали машинанинг клеммалар қутисига чиқарилади. Бу чўлғам ўзгармас ток манбаига уланади.

Синхрон машиналарда юқорида қайд қилинган асосий қисмлардан ташқари подшипниклар ўрнатилган қопқоқлар, чўтка қурилмаси ва ўртача қувватли машиналарда ротор валига ўрнатилган вентелятор каби қўшимча қисмлар бўлади. Одатда, ўзгарувчантокмашинариўзгармастокмашиларарига қараганда, анчасоддабўлади, чунки уларда коллекторбўлмайди. Машинанинг колектори бўлмаслиги якор чўлғамини машинанинг қўзғалмас қисмига ўрнатишга имкон беради.
Демак, синхрон машинанинг асосий магнит майдони унинг ротор чўлғамидан ўзгармас ток ўтганда ҳосил бўлади. Умуман Элнетромеханикада асосий магнит майдонини ҳосил қиладиган қисмини индуктор дейилади. Ўзгарувчан э.ю.к. ҳосил қиладиган чулғамли қисми якорь дейилади.
Айланувчан якорли синхрон машиналар амалда кам ишлатилади,чунки кучланиш юқори ва ток кучи
катта бўлганда якорь чулғамини роторга маҳкам ўрнатиш ва уни изоляциялаш анча қийинлашади.

Расм. 7.2. Аёнмас қутбли роторнинг магнит ўзагини кўриниши
Ток кучи катта бўлиши сабабли машинанинг чўтка ва ҳалқалар узоқ ишлай олмайди. Кўпинча кам қувватли, бир фазали ўзгарувчан тон генераторлари айланувчан якорли бўлади. Агар якорь чўлғами машинанинг статорида ўрнатилган бўлса, жойлашса, юқоридаги қийинчилик

осон хал қилинади. Бунда истеъмолчи тўғридан-тўғри якорь чўлғами клеммаларига уланади.Машинанинг магнит майдонини ҳосил қиладиган чўлғами унинг айланувчи қисмига ўрнатилади, чулғамга ўзгармас ток ҳалқа ва чўткалар орқали берилади. Синхрон генераторинг қўзғатувчи чўлғамининг токи якорь чўлғамининг токидан бир неча ўн марта кичик бўлади. Бундай шароитда чўтка ва ҳалқалар узоқ вақт ишлайди.

Шунинг учун синхрон машиналарда якорь машинанинг статори, индуктор эса машинанинг айланувчи қисмидир.
Синхрон генераторнинг ишлаши электомагнит индукция қонунига асосланган.Генератор ишлаши учун кучли магнит майдони ҳосил қилинади, бунинг учун ротор чўлғами ўзгармас ток манбаига уланади. Генератор ишлаш учун унинг ротори бирламчи мотор ёрдамида айлантирилади. Ротор айлантирилганда магнит майдониннг куч чизиқлари статор чўлгамларини кесиб ўтади ва уларда э.ю.к. ни ҳосил қилади. Агар ротор билан статор орасидаги ҳаво оралиқда магнит индукцияси синусоида қонун бўйича ўзгарса В=B_M sin w_t , генераторининг якорини симларида ҳосил бўлган э.ю.к. ҳам синусоида қонун бўйича ўзгаради:
(1)
Амалда уч фазали синхрон генераторлар жуда кўп ишлатилади. Бундай синхрон генратор статорида учта чўлғам фазода ўзаро 120⁰ га сурилган ва генератор ишлаганда бу чўлғамларда уч фазали синусоидал ўзгарувчан э.ю.к. олинади.
Шундай қилиб, синхрон генератор роторини айлантириш учун сарфланган механик энергия электр энергиясига айланади.
Синхрон генераторлар доимий статор частотаси f₁=50 Гц ўзгарувчан э.ю.к бериш лозим. Бундай шароитда роторнинг айланиш тезлиги:
(2)
билан аниқланади.
Генерторларнинг турли хил бирламчи юритгичлар (моторлар) харакатга келтиради. Бирламчи моторлар сифатида буғ турбинаси, гидро турбина, ичидан ёнар двигателлар (дизел ёки локомобиллар) ишлатилади.
Буғ турбиналар ёрдамида харакатга келтириладиган генераторлар турбогенераторлар, гидротурбина ёрдаида харакатга келтирилса, гидрогенератор дейилади. Булардан ташқари дизелх – генераторлар ҳам кенг ишлатилади. Турли генераторлар ўзаро фақат тузилиши билан фарқ қилади.
Гидроэлекрстанцияларда аён қутбли синхрон генераторлар-гидрогенераторлар ўрнатилади ва улар гидротурбина ёрдамида харакатга келтирилади. Гидротурбинанинг айланиш тезлиги унча катта бўлмайди n=60÷500 айл/мин. Статор чўлғамида саноат частотасига тенг частотали ўзгарувчан э.ю.к. ҳосил бўлиши учун роторда кўп магнит қутблари ўрнатишга тў­ғри келади. Масалан, гидротурбинанинг айланиш тезлиги n₁=250 айл/мин бўлса, генератор роторида р=3000/250=12 жуфт магнит қутблари ўрнатилиши лозим, шундагина ундан олинадиган э.ю.к.нинг частотаси f₁=50Гц бўлади.
Демак, гидрогенераторлар кўп қутбли, секин айланадиган ва асосан вертикал холда ўрнатиладиган аён қутбли машиналардир.
Иссиқлик электр станцияларда турбогенераторлар ўрнатилади ва улар буғ турбиналари ёрдамида харакатга келтирилади. Буғ турбиналарнинг айланиш тезлиги, кўпинча n₁=1500-3000 айл/мин га тенг, бу тезликда роторнинг жуфт қутблар сони мос холда р=2 ёки р=1 бўлади; шунда генератордан f₁=50Гц частотали э.ю.к. олинади.
Турбогенераторларнинг айланиш тезлиги катта бўлгани учун уларда аёнмас қутбли цилиндирик ротор ўрнатилади. Турбогенераторлар ишлганда унинг роторига (айланиш тезлигининг квадратига пропорционал) марказдан қочма кучлар тахсир этади. Аён қутбли роторни марказдан қочма кучларга чидамли қилиб таёрлаш анча қийин иш бўлганлиги учун бундай аён қутбли роторлар турбогенераторларда ишлатилмайди.
Дизелх – генераторлар ичдан ёнар двигателлар – дизеллар ёрдамида харакатга келтирилади. Энергетика системаларидан узоқда жойлашган истехмолчиларни электр энергияси билан тахминлашда дизелх-генераторлар кенг ишлатилади.
Умуман саноатимизда турли хил синхрон генераторлар яхни кичик ва ўрта қувватли генраторлар, жуда катта қувватли синхрон генераторлар ишлаб чиқарилади. Давлат стандарти асосида синхрон генераторларнинг якор чўлғамидаги кучланиш 525, 3150, 10500, 15000 ва 21000 В бўлади. Қуввати 400 кВА гача бўлган синхрон генераторларининг номинал кучланиши 400, 0 В бўлади. Қуввати 400 кВА дан юқори бўлган синхрон генераторларнинг кучланиши, одатда 6300 В ва ундан юқори бўлади.


Назорат саволлари
1. Синхрон машиналарнинг иш режимларини санаб беринг
2. Синхрон машинанинг якор чулғамларини тайёрланиши
3. Синхрон машиналарнинг роторларини тузилишига асосан турлари
4. Аён қутбли синхрон генераторнинг роторини тузилиши
5. Яхлит магнит ўзакларни тайёрланиши ва ахамияти
6. Синхрон машиналарни тинчлантирувчи чулғамларини тайёрланиши ва уларни ахамияти
7. Синхрон машиналарни қўзғатиш чўлғамларини жойлаштириш усулларини тушунтириб беринг.