B. X. Shaymatov, M. Q. Jo‘raev elektrotexnik materiallar

3.2 Elektrotexnikada ishlatiladigan sof metallar turlari va vazifalari
Reja:

1. 
   Asinxron mashinalarda energiyani o‘zgartirishi.
   
2. 
   Asinxron mashinalarda energiyani o‘zgartirish jarayonining matematik tavsifi.
   
3. 
   Asinxron motordagi quvvatni hisoblash.
   

3.3 Metallarni aralashmalarini va tarkibi. Mis, nikel, alyumin va kumush metallarini o‘tkazuvchanligi
Reja:

1. 
   Asinxron mashinalarning vektor diagrammasi.
   
2. 
   Mashina validagi mexanik yoqotishlar.
   
3. 
   Asinxron motor bo‘sh yurishi.
   

3.4 O‘ta o‘tkazuvchan materiallar turlari
Reja:

1. 
   O‘ta o‘tkazuvchanlik.
   
2. 
   O‘ta o‘tkazuvchan materiallarning xususiyatlari.
   
3. 
   o‘tkazuvchan materiallarni ishlab chiqish.
   

Tayanch so’z va iboralar: Dielektriklar, o’tkazgichlar, elektron, molekula, paramagnitlar, izolyatsiya, ionli, metalli, elektronli bog’lanish, polietilen, o‘ta o‘tkazuvchanlik, niobiy
O‘ta o‘tkazuvchanlik– bu moddaning elektr qarshigilikka ega bo‘lmagan holatini tafsillovchi xususiyatdir. O‘ta o‘tkazuvchanlik, harorat absolyut nolga yaqin bo‘lganda bir qator metallar va qotishmalarda kuzatiladi. O‘tish haroratining, o‘ta o‘tkazuvchanlik holatiga o‘tishi o‘ta o‘tkazuvchanlik harorati (To‘ta o‘tk.) kritik harorat deyiladi. To‘ta o‘tk. dan past darajadagi haroratda o‘ta o‘tkazuvchan konturda yo‘naltirilgan elektr toki, harorat past darajada saqlab turilganda, o‘zgarmasdan cheksiz uzoq muddatli aylanadi. Metallarning solishtirma qarshiligi o‘ta o‘tkazuvchan holatda 10-25 Om·m ni tashkil etadi. Bu esa misga nisbatan 1017 marta kam.
O‘ta o‘tkazuvchanlikning fizik mohiyati. O‘ta o‘tkazuvchanlik hodisasi 1911 yilda birinchi marta Gollandiyalik fizik Kamerlink-Oness tomonidan simobda (To‘ta o‘tk.= 4,2 K) aniqlangan. O‘ta o‘tkazuvchanlikning kvant hodisalar asosidagi zamonaviy nazariyasi 1957 yilda amerakalik olimlar Bardin, Kuperi, Shrifferlar tomonidan taklif etilgan. Keyinchalik o‘ta o‘tkazuvchanlik nazariyasining rivojiga rus olimi N. N. Bogolyubov tomonidan salmoqli hissa qo‘shilgan. Metallda musbat zaryadli ionlar orasida harakatlanuvchi erkin elektronlar, panjaraning issiqlik tebranishlari bilan kvant issiqlik energiyasi-fononlarni almashib ta’sirlashadi. Bunday paytda elektronlar energiyani yutadi yoki chiqaradi, ya’ni o‘zining impulsini o‘zgartiradi. Panjaraning ishtirokida elektronlar o‘rtasida fononlarni almashish to‘xtovsiz davom etadi. Almashish jarayonida fenon ta’sirlashishda bo‘lgan qarama qarshi impulsli va antiparelel spinli elektronlar o‘zaro tortishib Kuper juftligini hosil qiladi. Ushbu jarayonni 5.3-rasmda keltirilgan sodda sxema yordamida ko‘rib chiqamiz.
Ionlar orasida haraktlanuvchi elektron 1, haraktlanish trayektoriyasi bo‘yicha musbat zaryadli qalin qatlamli lokal zonani hosil qiladi va yaqin masofada joylashgan ionlarni tortadi. Birinchi elektronning izidan harakatlanayotgan 2-elektron mazkur zona tomonidan tortiladi. Natijada panjara vositasida elektronlar o‘rtasida bilvosita tortilish kuchi yuzaga keladi. Tortilish kuchi katta emasligi sababli, juftlashgan tuzilmalar fazoda zaif bug‘lanishlar hosil qiladi. Shuning uchun ular doimo birikib va parchalanib elektron kondensatni hosil qiladi.
Past harortlarda (< To‘ta o‘tk.) panjaradagi issiqlik tebranishlarini energiyasi juda oz va juftlashgan elektronlar defektli tarkibga aylanib tarqalib ketmaydi.

5.3-rasm. O‘ta o‘tkazgichda elektron juftlarining hosil bo‘lishi.
Kuper juftlikni impulsli tartib bilan qurilganligi ularning o‘ziga xos xususiyatidir. Juftlarning harakatini izohlovchi elekton to‘lqinlar bir xil uzunlik va fazaga ega. Barcha elektron juftlar harakatini, panjara tomonidan tarqalmaydigan, ammo tarkibning defekti orqali oqib o‘tadigan yagona elektron to‘lqinining tarqalishi kabi tasavvur etish mumkin.
Absolyut nol haroratda, barcha elektronlar juft-juft bo‘lib bog‘langan va Fermi sathi yaqinida joylashgan. Harorat ortgan paytda bir qism bug‘langan elektronlar tarqalib ketadi. Juft holatda birlashmagan elektronlar asosiy sathdan qo‘zg‘atilgan sathga o‘tadi va ularning harakati defektli tarqibga o‘tish natijasida qiyinlashadi.
Harorat To‘ta o‘tk. ga teng bo‘lganda barcha Kuper juft aloqalarining uzilishi yuzaga keladi va o‘ta o‘tkazuvchanlik xususiyati yo‘qoladi. O‘ta o‘tkazgichlarda o‘ziga xos magnit xususiyati mavjud. Teskari yo‘nalishdagi spinga ega bo‘lgan elektonlar juftni tashkil etganligi sababli, juftning natijaviy momenti nolga teng bo‘ladi va o‘ta o‘tkazgich material ideal diamagnetikka aylanadi. Har qanday diamagnetik kabi o‘ta o‘tkazgichlar magnit maydonidan surib chiqariladi. Tashqi magnit maydon yupqa yuza qavatga (10-7…10-8 m) singib ketadi va namunaning qalinligini kesib o‘ta olmaydi. Chunki ta’sir etuvchi itarish effekti shunchalik katta kuchga egaki, o‘ta o‘tkazgich materialdan yasalgan halqa ustida doimiy magnitni tutib turish kerak bo‘ladi. Agar magnit maydonining kuchlanganligi kritik ko‘rsatkichlaridan No‘ta.o‘tk. ning bir oz yuqori bo‘lsa, o‘ta o‘tkazuvchanlik holati buzilishi mumkin.
Hozirgi vaqtda kriogen haroratlarda o‘ta o‘tkazuvanlik xususiyatiga ega bo‘lgan 30 dan ortiq metallar, 1000 dan ortiq o‘ta o‘tkazgich qotishmalar va turli elementlarning kimiyoviy birikmalari mavjud. Ayrim o‘ta o‘tkazgich materiallarning parametrlari 5.5-jadvalda keltirilgan.

Materialning magnit maydon ta’siri ostida, o‘ta o‘tkazuvchanlik holatidan oddiy elektr o‘tkazgich material holatiga o‘tishga qarab I va II tur o‘ta o‘tkazgichlarga ajratiladi. I – tur o‘ta o‘tkazgichlarda maydonning kuchlanganligi kritik qiymatga erishganda, o‘tish sakrashlar shaklida kechadi. II tur o‘ta o‘tkazgichlarda bir holatdan ikkinchisiga o‘tish asta-sekin kechadi.
Ko‘pchilik toza metallar I – tur o‘ta o‘tkazgichlarga mansub. Ularning kritik o‘tish harorati 4,2 K gacha. II tur o‘ta o‘tkazgichlarga toza metallardan niobiy va vanadiyni kitirish mumkin. Barcha elementlar orasida o‘ta o‘tkazuvchanlik holatiga o‘ta oladigan va eng yuqori kritik harorat 9,4 K niobiyga xos.
II tur o‘ta o‘tkazgichlarga barcha intermetalidli birikmalar va qotishmalar mansub. O‘ta yuqori kritik parametrlar (o‘tish harorati qiymatlari, magnit maydon kuchlanganligi va ruxsat etilgan tokning kritik qiymati) niobiyning qotishmalari va birikmalari ega. Masalan, stanid niobiy Nb3S o‘tkazgich simidan maydon induktivligi 10 Tl bo‘lganda, zichligi 109 A/m2 (103 A/mm2) tokni o‘tkazish mumkin.Amaliyotda tarkibi niobiy bilan boyitilgan qotishmalar: 65BT(63…68%Nb + 22…26%Ti + 428,5…11,5%Zr) va 35BT(60…64%Ti + 33,5…36,5%Nb + 1,7…4,3%Zr) keng ishlatiladi.
Masalan, 65BT qotishmasida tokning kritik zichligi 2,8•106 A/m2 ni tashkil etadi. 1986-yilda atomlari o‘zgacha tartibda joylashgan, yer qobig‘ida kam uchraydigan metallar asosida tayyorlangan keramikaning ayrim turlarida, yuqori haroratdagi o‘ta o‘tkazuvchanlik hodisasi aniqlangan. Masalan, lantanning qotishmalari La2-xMxSuO4 (bu yerda M = Va, Sr) harorat, suyuq azotning haroratiga tenglashganda-o‘ta o‘tkazuvchan holatga o‘tadi. Ittriyning YVa2Su3O7 qotishmalari 1730C va undan yuqori bo‘lganda o‘ta o‘tkazuvchanlik holatiga o‘tadi.
Hozirda katta tok zichligi va o‘ta yuqori o‘tish harorati holatida o‘ta o‘tkazuvchan xususiyatga ega bo‘lgan materiallarni ishlab chiqish ustida tadqiqotlar olib borilmoqda. Bu borada o‘tish harorati -1580C gacha bo‘lgan, kimiyoviy formulasi Bi2Sr2Sa2Su2Ox vismutli tizimlar istiqbolli hisoblanadi.
O‘ta o‘tkazgich elementlar va qurilmalar borgan sari fan va texnikaning turli sohalaridan keng o‘rin egallamoqda.
O‘ta o‘tkazuvchan holatga erishish uchun mazkur qurilmalarda suyuq geliy muhiti va juda arzon sovutish agenti-suyuq vodoroddan foydalanilmoqda. O‘ta o‘tkazgich materilalardan foydalanishning bosh maqsadi kuchlanganligi 107 A/m dan katta bo‘lgan magnit maydonni olishdan iborat. Bu kichik o‘lchamdagi, massadagi va yuqori FIK dagi kuchli generatorlar, elektr mashinalar va transformatorlarning chulg‘amini yasash imkonini beradi. O‘ta o‘tkazuvchan tizimlarda tashqi ta’minot manbai kerak bo‘lmaydi. Ular shu bilan birga katta quvvatli elektr uzatish liniyalarining kabellari, past so‘nish qobiliyatiga ega bo‘lgan to‘lqin uzatgichlar, xotira va boshqaruv qurilmalarida qo‘llaniladi.
O‘ta o‘tkazgichlar, kuchli magnitlarni tayyorlash uchun (masalan, magnit yostiqchali poyezdlar), yakori magnit maydonida suzib yuruvchi (ishqalanmaydigan tayanchlar) kriogen giroskoplarni yasashda ishlatiladi.