Elektr mashinalari haqida umumiy tushunchalar. Reja: O’zgaruvchan tok asinxron mashinalar

Elektr mashinalari haqida umumiy tushunchalar.
Reja:

1. 
   O’zgaruvchan tok asinxron mashinalar haqida tushunchalar
   
2. 
   Sinxron mashinalar haqida tushunchalar
   
3. 
   O’zgarmas tok generatorining ishlashi
   

Elektr mashinalari elektr energetika tizimining asosiy elementlari hisoblanadi. Ishlab chiqarilayotgan elektr energiyasining deyarli hammasi generatorlarda ishlab chiqariladi. Elektr energiyasining asosiy istemolchisi elektr yuritmalar (motorlar) bo’lib ishlab chiqarilayotgan elektr energiyasining qariyib to’rtdan uch qismini istemol qiladi.
Uzatiladigan elektr energiyasining hammasi transformatorlardan o’tkazilib kuchlanishi o’zgartiriladi. Shunday qilib ushbu fanda elektr energiyasini ishlab chiqarishda, uzatishda va istemol qilishda qo’llaniladigan elektr mashinalari o’rganiladi. Shuning uchun elektr energetika sohasida ta’lim oluvchi talabalar uchun kelgusi maxsus fanlarni o’zlashtirishda muhim ahamiyatga ega bo’ladi.
Elektr mashinalari vazifasiga ko’ra ikkiga: generatorlarga va motorlarga bo’linadi. Elektr energeiyasini mexanik energiyaga aylantiruvchi qurilmaga motor, mexanik energiyani elektr energiyasiga aylantiruvchi qurilmaga esa generator deyiladi.
Elektromexanika fanida bundan tashqari transformatorlar ham o’rganiladi. Chunki, elektr mashinalari bilan transformatorlar o’rtasida juda ko’p umumiylik bor. Har qanday elektr mashina transformator rejimida ishlay oladi.
Elektromexanika fani texnologiya talablariga to’laroq javob beradigan elektr mashinalarini yaratish, ularni konstruktsiyalarini soddalashtirish, ishonchligini, samaradorligini oshirish va ekspluatatsiya jarayonida xavfsiz ishlashini ta’minlab, ishlash muddatini uzaytirish o’rganadigan muammolari hisoblanadi.
Elektromexanika fani barcha ixtisoslik fanlar uchun tayanch fan bo’lib hisoblanadi. «Elektr yuritma asoslari» va «Avtomatlashtirilgan elektr yuritmalar» faniga bevosita tayanch fan bo’lib hisoblanadi.
Elektr tarmoqlarida keng ishlatiladigan uch fazali transformatorni Mixail Osipovich Dolivo-Dobrovolьskiy 1889 yilda ixtiro qilgan.
Amalda transformatorsiz o’zgaruvchan tok energiyasini o’zoq masofaga o’zatish mumkin emas, chunki kuchlanish qiymatini o’zgartirmay, energiyani o’zoq masofaga o’zatilsa, simlarda bo’ladigan isroflar ko’p bo’ladi va shuning uchun foydali ish koeffitsienti kamayib ketadi. Elektr energiyasini o’zoq masofaga o’zatuvchi simlarda kuchlanish pasayishini va quvvat isrofini kamaytirish uchun simlarning elektrrshiligini o’zgartirish lozim. Simning elektr qarshiligini faqat uning ko’ndalang kesimini oshirish yo’li bilan kamaytirish mumkin. Bu bilan simlarga sarflanadigan rangli metall miqdori va simlarning oqirligi oshib bormoqda.
Elektr quvvatini o’zoq masofaga o’zatish uchun kuchlanish qiymati oshirilsa, simlardan o’tuvchi tok kuchining qiymati kamayadi. Natijada simlarda kuchlanishni pasayishi ham, quvvat isrofi ham kamayadi.
Tok kuchini kamayishi natijasida quvvatni iste’molchilarga o’zatish uchun kichik ko’ndalang kesimli simlardan foydalanish mumkin bo’lib qoladi. Elektr energiyani o’zoq masofaga o’zatish tannarxi arzonlashadi. Demak, elektr energiyani o’zoq masofaga kuchlanishni oshirib o’zatish foydalidir.
Transformatorlar yordamida elektr toki kuchlanishi qiymatini kerak-ligicha oshirish, yoki kamaytirish mumkin. Odatda elektr stantsiyalarda ishlab turgan generatorlardan to’g’ridan-to’ g’ri yuqori kuchlanishli elektr tok olish mumkin emas. Amalda generatorlardan olinadigan kuchlanish qiymati 20 KVdan oshmaydi, shuning uchun elektr energiyasini ishlab chiqaradigan elektr stantsiyalarda kuchlanishni oshiruvchi transformatorlar o’rnatiladi. Uzatiladigan quvvat qancha katta bo’lsa va masofa qancha o’zoq bo’lsa, elektr tokning kuchlanishi shunchalik yuqori bo’lishi kerak. Masalan, Farxod gidroelektr stantsiyasi bilan Toshkent va Chirchiq shaharlaridagi yuqori kuchlanishli tarmoqlarni birlashtiruvchi liniyalar orqali elektr energiyasi 110 KV kuchlanishda o’zatiladi.
O’zgaruvchan tok mashinalaridan asinxron mashinalar eng ko’p ishlatiladi. Halq xo`jaligining turli sohalarida mashina va mexanizmlarni harakatga keltirayotgan elektr motorlar asosan asinxron mashinalardir. Asinxron mashinalar generator sifatida ham, motor sifatida ham ishlatiladi. Lekin, asinxron mashinalar asosan o’zgaruvchan tok motori sifatida ishlatiladi.
Asinxron motorlar bir fazali yoki uch fazali bo’ladi. Uch fazali asinxron motorni 1889-91 yillarda rus muxandisi M.O.Dolivo-Dobrovolskiy ixtiro qilgan. Asinxron motorlarning ishlash printsipi magnit maydoniga kiritilgan tokli simning shu maydon bilan o’zaro ta’siriga asoslangan. Asinxron mashinalarda magnit maydonini stator chulqamidan o’tuvchi uch fazali tok hosil qiladi. Odatda, bu maydon aylanma magnit maydonidir.
Sinxron mashinalar qo’zqalmas qism stator va aylanuvchan qism rotordan iborat. Rotorning aylanish tezligi statorda hosil bo’lgan aylanma magnit maydonning aylanish tezligiga teng o’zgaruvchan tok elektr mashinasi sinxron mashina deyiladi.
Sinxron mashinalar generator va dvigatel hamda reaktiv quvvat kompensatorlari sifatida ishlatiladi. Sinxron mashina generator sifatida ishlaganda uning chulqamlarida hosil bo’ladigan EYuK ning chastotasi f rotorning aylanish tezligi ₁ ga proportsional bo’ladi.
fq
R-juft qutblar soni. Mashina motor sifatida ishlaganda rotorning aylanish tezligi tarmoq kuchlanishining chastotasiga proportsional bo’ladi. Sinxron mashinalar asosan quvvati katta hamda aylanish tezligi doimiy bo’lgan mexanizmlarni harakatga keltiradi. Sinxron motorlarning quvvat koeffitsienti istalgancha oson o’zgartirish mumkin.
Sinxron mashinaning tuzilishi asinxron mashina statorning tuzilishiga o’xshash. Stator mashinaning korpusi, asosi va korpus ichidagi tekis o’zak, uning pazlarida joylashgan chulqamlardan iborat bo’ladi.
O’zgarmas tok generatorining ishlashi elektromagnit induk-tsiyasi qonuniga asoslangan. Tuzilishi jixatidan eng sodda bo’lgan o’zgarmas tok generatori shimoliy (N) va janubiy (S) magnit qutblari orasida joylashgan po’lat tsilindrga o’ralgan bir o’ram mis simdan iborat bo’ladi. Bu tsilindr qutblar orasida erkin aylanadi va yakor deyiladi.
Yakor o’ramining uchlari (o’zaro va mashina validan) izolyatsiyalangan ikkita yarim xalqaga ulanadi. Yarim xalqalarda ikkita qo’zqalmas (A va V) mis yoki ko’mir cho’tka sirpanadi. Ikkita yarim xalqa o’zgarmas tok mashinasining kollektori deyiladi. Kollektor ramka bilan birga aylanadi, cho’tkalar esa qo’zqalmaydi. Agar generatorning yakori (masalan, soat mili yo’nalishiga teskari) aylantrilsa, yakor simlarida o’zgaruvchan EYuK hosil bo’ladi. Bu EYuK ning oniy qiymati quyidagi ifoda bilan aniqlanadi:

ℓqV L v
L-yakorь chulqamini uzinligi o’zgarmaydi, yakorь o’zgarmas tezlik bilan aylantrilsa (L.U) ko’paytmasi ham o’zgarmas bo’ladi, ya’ni

ℓ
q const  B

Yakorda hosil bo’lgan EYuK ning qiymati va yo’nalishi havo oraliqidagi magnit induktsiyasi bilan aniqlanadi. O’zgarmas tok mashinasida magnit kuch chiziqlari po’lat tsilindr sirtining har bir nuqtasida unga tik yo’naladi. Lekin yakor o’ramida o’zgaruvchan EYuK hosil bo’lishi uchun havo oraliqida magnit induktsiyasi sinusoidal qonun bo’yicha tarqalishi kerak. Buning uchun magnit qutblari ma’lum shaklda tayyorlanadi, ya’ni qutb markazida havo oraliqi kichikroq va qutb chetlarida esa kattaroq qilib olinadi. Natijada magnit induktsiyasi qiymati qutblar markazida maksimal va qutb chetlarida esa nolga teng bo’ladi. O’zgarmas tok motorining ishlashi magnit maydoniga kiritilgan tokli simning shu maydon bilan o’zaro elektromexanik ta’siriga asoslanadi.

O’zgarmas tok motorining yakor va qo’zqatish chulqami o’zgarmas tok manbaiga ulanadi. Yakor chulqamida hosil bo’lgan magnit maydoni mashinaning asosiy magnit qutblari hosil qilgan magnit maydoni bilan o’zaro ta’siri etadi va natijada elektromagnit kuchlarning aylantiruvchi momenti hosil bo’ladi. Bunda yakorga ta’sir etuvchi aylantiruvchi momentning yo’nalishi chap qul qoidasi bilan aniqlanadi