3-Маъруза. Elektr energiya manbalari

3-Маъруза. Elektr energiya manbalari.


1.1. ELEKTR MASHINALARDA ELEKTR TOKINING HOSIL BO`LISHI

Magnit kuch ta’sirida elektr toki yoki elektr zaryadlarning harakati paydo bo`lishi muqarrarligi fizika kursidan ma’lum.

Har xil qutbli magnitlar orasiga joylashtirilgan simli ramka o`z o`qi atrofida aylantirilganida magnit kuchlar ta’sirida simdagi ozod elektronlar ramkaning bir tomoniga yo`naladi. Shunday qilib, ramkaning bir chekkasida elektronlar miqdori oshib, ikkinshi shekkasida elektronlarning etishmovshiligi yuzaga keladi. Bu esa elektr yurituvshi kushni yuzaga keltiradi va bu kuch elektronlarni yopiq elektr zanjir bo`ylab ma’lum bir yo`nalishda harakatlantirishga majbur qiladi.
O`zgaruvchan va o`zgarmas tok motorlari qanday qismlardan tashkil tohgan?
O`zgaruvchan tok elektr mashinasi generator bo`lib ishlaganida ramkaning har ikki uchi alohida halqachalarga chiqarilib shcho`tkalar vositasida yuklanishga (bizning misolda, elektr lamhochka) ulanadi (1.1a – rasm). Bu halqachalar ramka bilan birga aylanadi. Ramkaning o`ng qismi pastga to`g`ri kelganida tokning yo`nalishi teskari tomonga o`zgaradi. Buning sababi, ramka boshqa magnit qutbi kuch chiziqlari ostiga tushib qoladi. Xuddi shu holat ramkaning ikkinchi tomoni bilan ham ro`y beradi. Demak, halqachalardan, shcho’tkalar vositasida, tashqi elektr zanjiriga ulangan yuklanishda, ya’ni elektr lampochka nakalida ramkaning to`liq bir aylanish vaqti ichida tokning yo`nalishi ikki marta o`zgaradi.

3.1 – rasm. O`zgaruvchan (a) va o`zgarmas (b) tok generatorlarining ishlash asoslari

b)

a)

Yo`nalishi o`zgarib turadigan tok o`zgaruvchan tok deyiladi. O`zgaruvchan tok manbai bo`lgan elektr mashinalar o`zgaruvchan tok generatorlari deb ataladi (elektr stansiyalarda asosan sinxron generatorlar qo`llaniladi).
Elektr lampochka nakalida o`zgarmas tok hosil qilish ushun bitta halqachani teng ikkiga bo`lib, ramkaning ikki uchiga ulash kerak bo`ladi xolos (1.1b – rasm). Ramkaning o`ng yoki chap tomonlari yarim aylana hosil qilib aylantirilganida, ramka tomonlari magnit qutblari oralig`ida o`z joylarini o`zgartirganida tokning yo`nalishi o`zgaradi. Ammo ramkada hosil bo`lgan toklarni qabul qilib oluvchi shcho`tkalar holati o`zgartirilmaganligi sababli ulardan o`tayotgan tokning yo`nalishi o`zgarmay qolaberadi.
O`zgarmas tok manbai bo`lgan elektr mashinalar o`zgarmas tok generatorlari deb ataladi.
Quvvati va konstruktiv tuzilishi qanday bo`lishidan qat’iy nazar barcha elektr mashinalar shu asosda ishlaydi. Sanoat mashina va mexanizmlariga o`rnatilgan elektr mashinalar konstruktiv jihatdan bir muncha murakkabdir. Bitta simli ramka o`rniga elektr mashinada ko`p ramkalar bo`lib, ular umumiy chulg`amga birlashtirilgan bo`ladi. Katta quvvatli elektr mashinalarda tabiiy magnit o`rniga po`lat o’zakka chulg`am o`ralib, unga alohida o`zgarmas tok manbaidan tok yuborilib yanada quvvatli sun`iy magnit hosil qilinadi.
Katta quvvatli elektr mashinalarda tok hosil qiladigan chulg`amlar mashinaning qo`zg`almas qismi, ya`ni statorida joylashtirilgan bo`ladi. Elektr mashinaning qo`zg`aluvchi qismida – rotorida sun’iy magnit kuchlarini hosil qiluvshi chulg`am joylashtiriladi.
Elektr stansiyalardagi gidro yoki bug` turbinalari elektr mashinalarning rotorlarini aylantirib stator chulg’amlarida elektr energiya hosil qilinadi. Elektr energiya hosil qiluvshi elektr mashinalar generatorlar deb ataladi.
Elektr qeneratorlarning stator chulg`amlari uchlariga simlar ulanadi va bu simlar orqali elektr toki iste’molchilarga uzatiladi. Iste’molchilar o`zlarinig ehtiyojlariga ko`ra elektr energiyani mexanik, issiqlik, yorug`lik, tovush, tasvir va boshqa turdagi energiyaga o`zgartiradilar.
Elektr energiyaning eng ko`p qismi mexanik energiyaga aylantirilib, turli sanoat mashina va mexanizmlarni harakatga keltirishga sarf bo`ladi. Elektr energiyani mexanik energiyaga o`zgartiruvshi elektr mashinalar elektr motorlar deb ataladi.
Elektr motor qanday tuzilishga ega?
Faraz qilingki, elektr stansiyadan uzatilayotgan elektr energiyani ikki har xil qutbli qo`zg`almas magnitlar orasiga joylashtirilgan simli ramkaga uzatsak nima bo`ladi?
Albatta, ramkadan tok o`tishi natijasida ramka atrofida magnit maydoni hosil bo`ladi. Ramka atrofida hosil bo`lgan magnit maydonning kuch chiziqlari bilan qo`zg`almas magnit qutblari orasidagi magnit kuch chiziqlari o`zaro ta’sirda bo`ladi va natijada ramkaning o`ng tomoni tortilishga chap tomoni esa itarilishga intilishi natijasida ramka o`z o`qi atrofida aylanadi. Barcha turdagi elektr motorlarning ishlashi shu asosda yuzaga keladi.
Elektr motorlarda ham uning qo`zg`almas qismi stator va undagi chulg`am stator chulg`ami deyiladi. Elektr motorning harakatlanuvchi qismi rotor deb ataladi.
Elektr motorlar o`zgaruvchan va o`zgarmas tok elektr motorlarga bo`linadi.
Ishlab chiqarishning shunday sohalari borki, u yerda faqat o`zgarmas tokda ishlaydigan elektr qurilmalarni ishlatish mumkin. Masalan, rangli metallurgiya korxonalarida o`zgarmas tokli elektroliz vannalarida sof alyuminiy, rux, mis va boshqa rangli metallar toza holda olinadi. Kimyo sanoatida ham asosan o`zgarmas tokda ishlaydigan elektr qurilmalar ishlatiladi.
Barcha elektr tortish qurilmalarida – trolleybus, tramvay, metro, elektropoezdlarning elektr motorlari o`zgarmas tok motorlaridir. O`zgarmas tok motorlarini ishga tushirish, tezligini rostlash va to`xtatish amalari o`zgaruvchan tok motorlarnikiga nisbatan oson bajariladi.
O`zgaruvchan tok motorlari eng ko`p qo`llaniladigan motorlar bo`lib (ularning asosan asinxron turi), ishlab chiqarishdagi ko`pgina mashina va dastgohlarda shu motorlar o`rnatilgan. Butun dunyoda ishlab chiqarilayotgan elektr energiyaning deyarli yarmidan ko`pi shu motorlarda mexanik energiyaga o`zgartiriladi. Hozirga kelib, yarim o`tkazgishlar texnikasi va mikroelektronikaning tez sur’atlarda rivojlanayotganligi sababli boshqariluvshi o`zgaruvchan tok o`zgartkichlarning keng qo`llanilishi o`zgaruvchan tok motorlarining qo`llash doirasini kengaytirib yubordi.