1. Kirish so‘zi. Asosiy tushinchalar va holatlar. O‘ta kuchlanish turlari va ularning paydo bo‘lishi

Sinov savollari:

1. 
   Kabellarda gazli ulanish qanday paydo o‘ladi?
   
2. 
   Kabellar turlarini izoxlang?
   
3. 
   Dielektrik isrof va uni kamaytirish yo‘llari ?
   
4. 
   Kabellarda qullaniladigan izolyasiyalovchi mateiallarni izoxlang?
   
5. 
   YUqori kuchlanish kondensatorlari va ularning izolyasiyalari?
   

Mavzu №23: Elektr mashinalarining izolyasiyasi

Ma’ruza rejasi:

1. 
   Aylanuvchi elektr mashinalarining izolyasiyasi.
   
2. 
   Aylanuvchi elektr mashinalarining izolyasiyasida qo‘llaniladigan materiallar.
   
3. 
   Transformatorlar izolyasiyasi.
   

Aylanuvchi elektr mashinalarining faza chulg‘amlari o‘zaro bir-biri bilan ketma-ket ulangan g‘altaklardan iborat bo‘lib u kavak (paz)larda joylashtiriladi. Har bir g‘altakdagi uramlar soni kuchlanishga, rotorning aylanish tezligiga va elektr mashinaning nominal quvvatiga bog‘liq. Katta quvvatli mashinalarda misdagi quvvat isrofini kamaytirish uchun paralel o‘tkazgichlar qullaniladi.

Aylanuvchi elektr mashinalar stator chulg‘amining izolyasiyasi quyidagi guruxlarga bulinadi:
a) bir uramdagi paralel o‘tkazgichlar orasidagi izolyasiya;
b) bir g‘altakdagi uramlar orasidagi izolyasiya;
v) korpusga nisbatan izolyasiya(Bosh izolyasiya);
g) bir kavakda joylashgan har xil g‘altaklar qatlamlari orasidagi izolyasiya.
Hozirgi vaqtda katta quvvatli sinxron dvigatellar va sinxron turbogeneratorlarning fazalaridagi kuchlanish 6,324 kV -ga etganligidan, ularning faza chulg‘amlarining g‘altaklari bir uramli qilib yasaladi. SHu sababdan uramlar orasidagi izolyasiyaga extiyoj qolmaydi. Lekin gidrogeneratorlar tezligi uncha katta bo‘lmaganligidan ularning faza chulg‘amlari kup uram-li qilib yasaladi.
Elektr mashinalarining izolyasiyasi ekspluatatsiya vaqtida doimo silkinishlarga va zarbalarga uchraydi, shuning uchun ular etarli darajada mexanik mustaxkam va monolit bo‘lishi kerak. YAna shuni takidlash zarurki izolyasiyaning ishlashida tashqi muxit xarorati muxim axamiyatga ega. CHunki aktiv materiallarning effektiv ishlatilishidan standart bo‘yicha izolyasiya uchun ruxsat etiladigan xarorat izolyasiyaning klassiga bog‘liq. Masalan A - klassdagi izolyasiya uchun maksimal tempratura 95⁰ S bo‘lsa, V - klassdagiga 105⁰S -gacha ko‘tarilishiga ruxsat etiladi. Bundan tashqari izolyasiya o‘zi-ning ishlashi davomida unga ta’sir etayotgan mexanik va elektrik yuklarga chidashi zarur. Topilgan kamchiliklar har 12 yilda o‘tkaziladigan taftish(reviziya)da bartaraf etiladi. Izolyasiyaning yashash davri uning jismoniy va manaviy eskirishidan kelib chiqib 2025 yil deb muljalanadi.
Elektr mashinalar bosh izolyasiyasining tipik konstruksiyasi uzluksiz mikalent izolyasiya xisoblanadi. Mikalent-sovuq xolatda yumshoq, ishchi xaroratda o‘ta yumshoq va ikkala tomonidan yuqori sifatli yupqa qog‘oz elimlashtirilgan bir qatlamli shipanoy slyudadir. Elim rolini bitum-moyli va lak bajaradi. Izolyasiyaning ustidan eni 1235mm, qalinligi 0,08 0,17mm bo‘lgan lenta bilan uraladi. To‘liq uralmagan izolyasiya qurutilib bitum-moy singdiriladi va yana qushimcha lenta bilan uralib keyinchalik takroran qurutiladi. Birinchi qurutish bosim ostida bo‘lsa, ikkinchisi vakiumda amalga oshiriladi. Qurutishning asosiy vazifasi uning tarkibidan namlikni va eritgichlarning qoldiqlarini chiqarishdir. Qurutilgandan keyin 150⁰S xaroratda va 78 at bosimda kampound singdiriladi. Kompaundning kuproq va chuquriroq singishini ta’minlash uchun qurutish bir biridan 2427 soatga farqlanuvchi bir necha siklda amalga oshiradi. Har bir sikl kuchlanishi 310.5 kv bo‘lganlari uchun 2 marta undan yuqori kuchlanishlilar uchun 3 marta takrorlanadi. Natijada aralashma izolyasiyaning past qismida yotuvchi qatlamlargacha singdirilib mikalentdan monolit izolyasiya hosil qiladi.
Mikalent izolyasiya ustidan uni mexanik muxofaza qilish va kuchlanish gradientini bartaraf etish uchun xaroratdan kengayish koeffitsienti juda kichik bo‘lgan temir-asbest lenta bilan uraladi. Buning o‘rniga ba’zida elektrokarton yoki lak bilan to‘yintirilgan shisha(steklo) lenta ham qo‘llanilishi mumkin, U xolda u epoksid bilan birga joylashtirish o‘rniga elimlanadi.
Bu smolaning dielektrik xarakteristikasi asfalt-bitumnikidan past emas. Sintetik izolyasiyaning ikkinchi variantni kuchlanishi 3.36.6 kV mashinalarda ishlatiladigan elimlanuvchi tarkib eskopon bilan birgalikda ishlatiluvchi shishalenta hisoblanadi. Eskopon - bu kauchikni termik qayta ishlov berishdan olinadigan mahsulot. o‘ shisha tola bilan birgalikda ishlatilganda u monolit bo‘lib mexanik kuch ta’siriga juda chidamli bo‘ladi. Bu izolyasiyaning kamchiligi tojlanishga chidamsizligidir.
YAna bir izolyasiya- bu slyuda qog‘ozi va termoaktiv smoladan tashkil topgan kompozitsiyadir. Bunda slyuda qog‘oz o‘ralgandan keyin seksiya termokameraga joylashtirilib, termoreaktiv smola singdiriladi. Bu holda smola hech qanday chetki maxsulotlar chiqarmasdan monolit holatga o‘tadi va presslangandan keyin seksiyaning aniq o‘lchamini oladi. Bu turdagi izolyasiyaga "termolistik" deyiladi.
Termoreaktiv izolyasiyaning asfalt-slyudaga nisbatan afzalligi, uning xaroratdan kengayish koeffitsienti juda kichikligi, shu sababdan o‘ termik deformatsiyaga uchramaydi, chunki boshqa izolyasiyalarda termik deformatsiya mikalentning uzilishi va yoriq paydo bo‘lishiga olib keladi.
Generator stator kuchlanishini 30 kV va undan yuqori ko‘tarish uchun yoki izolyasiyaning qalinligini, yoki bo‘lmasa tok bo‘yicha yuklanishni kamaytirish zarur. Birinchisida izolyasiyaning o‘lchami va massasi oshib ketsa, ikkinchisida misning kamayishiga olib keladi.
Generator nominal kuchlanishini oshirishga: Izolyasiyaning yangi turlarini, mukammalashgan sovitish sistemasini va yangi izolyasiya materiallarini qo‘llash orqali erishish mumkin.
Aylanuvchi elektr mashinalarining izolyasiyasining teshilishi bu asosan, izolyasiyada sodir bo‘ladigan ionlashish jarayonning maxsulidir. CHunki sanoat davrtezlikda issiqlikdan teshilish deyarli uchramaydi.
Teshilish kuchlanishining qiymati asosan seksiya ustida olib boriladigan tajriba asosida topiladi. Teshilish kuchlanishi slyuda qatlamining shakli va uning qalinligiga bog‘liq.
Kuchlanishi 6 kV va undan yuqori mashinalarda tojlanish paydo bo‘li-shi mumkin. YOpiq ventilyasiya bilan sovutish sistemasi bo‘lgan sistemada tojlanish, namlik mavjud bo‘lganda izolyasiyani emiruvchi kislota hosil qiluvchi azot oksidining paydo bo‘lishiga olib keladi. Tojlanishning emiruvchan ta’siriga asosan elektrokarton, ip-gazlama lenta, shellak ko‘ri-nishidagi izolyasiyalar uchraydi. Buni bartaraf etish uchun ochiq ventilyasiyasini qo‘llash o‘rinlidir. Tojlanish natijasida qattiq izolyasiya bilan kovak devori orosidagi havo qatlamida katta maydon kuchlanganligi paydo bo‘lishi mumkin. Buni bartaraf etish yo‘li kovak devorining potensialini oladigan o‘tkazuvchan yoki yarim o‘tkazuvchan qoplama temir-asbest lentasini qo‘llashdir. Bu tojlanishni bartarf etish bilan birga maydon kuchlanganligi bir tekis taqsimlashga va qattiq izolyasiyani elektrik jixat yuksizlashga imkon beradi. Eng katta kuchlanganlik va tojlanishning paydo bo‘lishi o‘tkazgich kovakdan chiqganda sodir bo‘ladi.
Qoplama qatlamining nisbiy qarshiligini o‘zgartirish hisobiga maksimal maydon kuchlanganligini rostlash mumkin. Bundan tashqari qoplovchi qatlam uzunligi potensial tushishi uchun etarlicha bo‘lishi kerak. Har xil nisbiy qarshiliqga ega bo‘lgan ikki pog‘onali qatlamni qo‘llash kuchlanishning taqsimlanishini yaxshilaydi.
Ikki pog‘onali o‘tkazuvchan qoplovchi qatlam har xil sirt qarshili-giga ega bo‘lgan moyli-kulli lokni qo‘llash orqali hosil qilinadi. Bu massa lokga grafit kulini qo‘shish bilan olinadi. Qabul qilingan terminga ko‘ra sirt qarshiligi katta bo‘lgan lokga "kovakdagi" sirt qarshiligi kichik bo‘lganiga esa "yuza" loki deyiladi.
Kovaklar chetidagi maydon kuchlanganligini kamaytirishning yana bir usuli xuddi kondensatorlardagidek yarim o‘tkazuvchan qoplama to‘siq qo‘llashdir. Ekran uzunligini o‘zgartirish orqali izolyasiya bo‘ylab maydon kuchlanganligining taqsimlanishini tekislash mumkin. Lekin bu usul murakkab va qimmatliligi sababli amalda qo‘llanilmaydi.
Hozirgi vaqtda bitta ichki ekran qo‘llaniladi. Bu ekranning mavjudligi qoplamaning chetlarida maydon kuchlanganligini kamaytiradi, lekin ekranning oxirgi qismida katta maydon kuchlanganligi izolyasiyada shikastlanish bo‘lishi uchun uncha xavfli emas.
Izolyasiyani kuchlanish impulsiga tekshirish uchun elektr mashinalari chulg‘amlarida kechadigan o‘tish jarayonini o‘rganish zarur. Aylanuvchi mashinalar chulg‘amlarida kechadigan o‘tish jarayonini tahlil qilish transformatordagiga nisbatan ancha murakkab hisoblanadi. Ikkinchi darajali detallarni e’tiborga olmasak elektr mashinalaridagi o‘tish jarayonini ma’lum uzunlikdagi liniyada kechadigan to‘lqin jarayoni bilan bilan taqqoslash mumkin. Bu holatda chulg‘amning to‘lqin xususiyatini uchta parametr to‘lqin qarshiligi Z, to‘lqinning tarqalish tezligi  va so‘nish koeffitsienti  bilan xarakterlash mumkin.
O‘lchashlar ko‘rsatadiki elektromagnit maydon to‘lqining tarqalish tezligi 8015m/mksek, tezlik generatorlar quvvati oshgani sari kamayib boradi. Generatorlar quvvati oshishi bilan, uning to‘lqin qarshiligi xam kamayadi, chunki bu holda o‘tkazgichning ko‘ndalang kesimi kattalashishi bilan, uning induktiv qarshiligi kamayib, uning erga nisbatan sig‘imi oshadi. CHulg‘amning to‘lqin qarshiligi faqat generatorning kuchlanishi va quvvatiga bog‘liq bo‘lmasdan, chulg‘amining konstruksiyasiga ham bog‘liq. Elektr mashinalari chulg‘amida to‘lqinning sunish koeffitsentini aniqlash uchun tajriba natijalari kamligidan uni taxminan =0,02/mksek deb olish mumkin.
Agar o‘ram uzunligini lt to‘lqin tarqalish tezligi V va tulqinning o‘ramga nisbatan yassilanishi a- ga teng bo‘lgan egri burchakli to‘lqin tasir etganda o‘ramdagi kuchlanish quyidagicha aniqlanadi:
Ut = alt/Vt (1)
Hisoblash ishlarini bajarishda va taxlil etishda uramdagi to‘lqining yassiligi 10 kV/mksek teng deb olinadi.
Aylanuvchi mashinalarning bosh izolyasiyasi ishlab chiqarishda 4 marta sanoat davrtezligidagi kuchlanishga sinaladi: 1- Alohida elementlarni kovakga joylashtirishtirguncha; 2-g‘altaklar kovakga o‘rnatilib o‘zaro ulangunga qadar; 3-Aloxida qismlar maxkamlanib va o‘zaro ulangandan keyin: 4-zavoddan chiqishidan oldin. Sinash kuchanishning tasir etish vaqti 1 minutdan - 1minitu 15 sek olinadi. Sinash kuchlanishi qiymati sinash etaplarga qarab kamayib boradi.
Bosh izolyasiya sinalayotganda mashinalar neytrali to‘liq sinash kuchlanishiga qo‘yiladi, chunki neytralning mustaxkamlik zaxirasi etarlicha bo‘lishi va u izolyasiyaniing chetki qismlarinikidan kam bo‘lmasligi zarur. YOnma - yon joylashgan o‘ramlar sanoat davrtezligidagi kuchlanishda 5 minut davomida sinaladi. Katta quvvatli mashinalar uchun bu kuchlanish 100V atrofida olinadi.
Transformatorlar izolyasiyasi
YUqori kuchlanishga mo‘ljallangan transformatorlarning izolyasiyasi o‘ta murakkab konstruksiyalarda bajariladi. CHulg‘amlarning aloxida elementlari (uram, g‘altak, qatlam) bir-biridan va erga yani magnit uzagi, bak davoriga nisbatan izolyasiyalanish zarur.
G‘altaklarning, uramlarning va qatlamlarning bir-biriga nisbatan izolyasiyasiga bo‘lama izolyasiya deyiladi. Ularning magnit uzagiga va bak devorlariga nisbatan izolyasiyasiga esa ko‘ndalang izolyasiya deyiladi. Bu ikkala izolyasiya uchun ham izolyasiyalovchi muxit rolini transformator moyi va u bilan birgalikda kattiq dielektriklar (elektrokarton, qog‘oz, bokalit va ip gazlama izolyasiya bajaradi).
Transformatorlar izolyasiyasida moyga joylashtirilgan uch xil asosiy qattiq dielektriklar (qoplanish, izolyasiyalash va to‘siqlar) qo‘llaniladi.
Qoplanish: -nisbatan yubqa(1-2mm-dan katta bo‘lmagan) qog‘oz yoki izolyasiyalovchi lokdan iborat bo‘lib elektrodga jips joylashishidan maydon kuchlanganligi nisbatan o‘zgarmaydi. Bu tadbir sanoat davrtezligida transformator moyining namlanganida va ip tola bilan ifloslanganda effektli xisoblanadi. CHunki elektrodlar ustining qoplanishi natijasida uning ustida zarachalar to‘planmasdan moy tagiga chukadi va moy yuzasida o‘tkazuvchan kuprik paydo bo‘lmaydi.
Izolyasiyalash: -qoplamadan dielektrik qatlamning qalinligi bilan farqlanadi. Bunda dielektrik qalinligi 10 mm-gacha bo‘lishi mumkin. U elektrodlar atrofida maydon kuchlanganligini sezirarli darajada kamayti-radi. Bu izolyasiyani kuchli birjinsli bo‘lmagan maydonlarda qo‘llash alo-hida axamiyatga ega. Bu o‘z navbatida kuchli birjinslimas elektr maydonlarda maydon kuchlanganligining taqsimlanishini tekislaydi.
To‘siq: -transformatorlarda elektrokartondan, bakalizlangan qog‘ozdan yoki gazlama materialdan doska ko‘rinishda bajariladi. Keskin bir jinslimas maydonda tusiq maksimal maydon kuchlanganligining paydo bo‘li-shining oldini oladi va uning teshilish kuchlanishini 2 barobar oshiradi. Lekin to‘siqning mavjudligi ionlashish jarayonning eng katta kuchlanganlikli maydonda teshilish kuchlanishinng, teshilish kuchlanishidan past qiy-matlarida ham sodir bo‘lishiga olib keladi. Ionlashish jarayonning uzoq davom etishiga yul qo‘yib bo‘lmaydi. CHunki u moyning buziliga va tusiqning emirilishiga olib kelishi mumkin. Transformator ulchamini oshirib yubormaslik uchun unda yasi to‘siq o‘rniga fasonli to‘siqlar qo‘llaniladi. Elektr mustaxkamlikni oshirish uchun bir necha tusiqlar qo‘llaniladi. YUqo-ri kuchlanish transformatorlarida razryadlanish boshlanadigan yunalishlar bo‘yicha qattiq dielektriklardan to‘siqlar o‘rnatiladi.
Bir jinsli maydonlarda to‘siqning roli uncha katta emas. Lekin moy ifloslanganda tusiqning xomiyalash roli ancha oshadi.
Transformatorlar kundalang izolyasiyasi ham bosh izolyasiyaga o‘xshash bajariladi. Transformatorlarda qo‘llaniladigan o‘tkazgichlarda o‘ramlarning oralig‘i izolyasiya rolini bajaruvchi ip-gazlama bilan qoplangan. g‘altaklar va qatlamlar orasidagi izolyasiya kabel qog‘ozidan yoki moy kanali ko‘rinishidagi qattiq dielektrik trubkalardan iborat bo‘lishi mumkin.
Transformatorda o‘ta kuchlanish ta’siridagi o‘tish jarayonlari va uning xarakteri transformatorning ichki tuzilishiga bog‘liq. Transformatorlar izolyasiyasining aloxida elementlariga tasir etayotgan kuchlanish, o‘ta kuchlanish qiymatiga bog‘liq bo‘lib qolmasdan balki chulg‘am konstruksiyasiga ham bog‘liqdir. Bu xususiyat faqat bo‘ylama izolyasiyaga ta’luqli bo‘lib, uni ratsional konstruksiyalash yuli bilan kamaytirish mumkin
Faraz qilaylik transformatorga amplitudasi U-ga teng bo‘lgan to‘lqin ta’sir etayotgan bo‘lsin. Q = KdU/dx (2)
Sdx sig‘im zaryadlanishi: dQ = CdxU yoki dQ/dx = CU (3)
YUqoridagi (2) va (3)-chi differensial tenglamalardan erga nisbatan kuchlanishni aniqlovchi differensial tenglamani olamiz:
d²U/dx² - C/K U = 0 (4)
Uning umumiy echimi: U = Ae^x + Ve^-x , bu erda  =  S/K
bu erda A va V boshlang‘ich shartdan topiladigan integrallash doimiysi. YUqorida keltirilgan boshlang‘ich shartlarni hisobga olganimizda transformatorning chulg‘ami bo‘ylab kuchlanishning taqsimlanishining konuniyatini olamiz:
Neytral zaminlanganda : U = UoSh( l) (1 - X/l)/Sh( l) (5)
Neytral izolyasiyalanganda: U = UoCh(l) (1 - X/l)/Ch( l) (6)
l = lC/K = Cum/Kum
Sum - chulg‘amining erga nisbatan summaviy sig‘imi;
Kum - chulg‘amning bo‘ylama sig‘iming summaviy qiymati.
Zamonaviy transformatorlar uchun l>5. SHuning uchun chulg‘amning boshlanish qismiga yaqin joylarida kuchlanish taqsimlanishi:
U = Uoe^lx/l (7)
Transformatorning neytrali izolyasiyalanganda eng katta kuchlanish chulg‘amning oxirida U=(1,6 - 1,8)Uo -ga teng bo‘lsa zaminlangan neytralda esa kuchlanish U=(1,2 - 1,3)Uo -ga teng bo‘ladi.
Neytrali zaminlangan sistemada ishlashga muljallangan transformatorlarning kuchlanishi chulg‘am o‘rtasidan kiritilsa uning izolyasiyasi ancha sodalashtirilishi mumkin. Bu xolda transformatorning chulg‘ami bir necha paralel shaxobchadan iborat bo‘lib ularning boshlanishi chulg‘amning o‘rtasiga ulanib oxiri birgalikda transformatorning neytralini tashkil eta-di.
CHulg‘amning erkin tebranish chastotasi uning ishlash rejimiga transformator chulg‘amlariga ta’sir etayotgan o‘ta kuchlanish, kuchlanishning- boshlang‘ich taqsimlanishiga kup jixatdan bog‘liq. Buni bartaraf etish uchun tadbir:
1. CHulg‘am boshi va boshqa qismlari orasiga qushimcha sig‘im ulash hisobiga.
2. Kundalang sig‘imga paralel qo‘shimcha sig‘im ulash natijasida yoki qatlamli chulg‘am qo‘llash yordamida.
Sanoat davrtezligidagi kuchlanishga sinashda kuchlanish sekin noldan asta sekin oshirib boriladi. Bunda xam sinash vaqti 1 min. deb olinadi.

Sinov savollari:

1. 
   Aylanuvchi manilarda qaysi turdagi izolyasiya va izolyasiyalovchi materiallar qo‘llaniladi?
   
2. 
   Sinash sikli qanday amalga oshiriladi va unda nimalar aniqlaniladi?
   
3. 
   «Termoplastik» nimani bildiradi?
   
4. 
   CHulg‘amlardagi tojlanishning havfi va uni qanday bartarf etish mumkin?
   
5. 
   Transformatorlarda qo‘llaniladigan izolyasiyalar turlari va ularni sinash?
   
6. 
   Transformatorlarda o‘ta kuchlanish nimalarga bog‘liq?