«кичик тезликли генераторларда доимий магнитлар билан биргаликда қЎшимча қЎЗҒатиш чулғамидан фойдаланиш»

УДК 621.313.13


«КИЧИК ТЕЗЛИКЛИ ГЕНЕРАТОРЛАРДА ДОИМИЙ МАГНИТЛАР БИЛАН БИРГАЛИКДА ҚЎШИМЧА ҚЎЗҒАТИШ ЧУЛҒАМИДАН ФОЙДАЛАНИШ»
Пирматов Н.Б., Тошева Ш.Н.


Мақолада кичик тезликли доимий магнитли генераторда фойдаланилган доимий магнитларнинг хусусиятлари таҳлил қилинган. Шу билан бирга доимий магнитли генераторнинг ишлаш шароитини ёмонлашишига сабаб бўлувчи жойидан қўзғатиш моментини яхшилаш чоралари ва генераторнинг магнит оқими кўриб чиқилган.


В статье анализируются свойства постоянных магнитов, используемых в малоскоростного генератора с постояннами магнитами. Между тем, рассмотренны магнитный поток генератора и меры по устранению момента трогания, который вызывает ухудшения режима работы генератора с постоянными магнитами.


In article, are analysed typical constant magnet, used in little speed generators with constant magnet. The Average time, is considered magnetic flow of the generator and measures in avoiding moment breakloose, which causes the deterioration a condition worker of the generator with constant magnet.

Ҳозирги вақтда табиатга зарар келтирмасдан электр энергия ишлаб чиқариш долзарб вазифалардан бирига айланиб бормоқда. Аммо энергия истеъмолининг кундан-кунга ошиб бориши ҳамда уни ишлаб чиқариш учун органик ёқилғилардан фойдаланиш, атроф-муҳитни глобал ифлосланишига олиб келмоқда ва натижада инсоният ҳаётига жиддий хавф солмоқда. Шу сабабдан шамол ва сувдан электр энергия ишлаб чиқаришга мўлжалланган генераторларни янги тури яъни доимий магнитли кичик тезликли синхрон генераторларни назарий ва амалий жиҳатдан ўрганиш муҳим илмий мавзу хисобланади. Сўнгги ўн йилликларда юзага келган шамол энергетикасининг ривожланиши кичик тезликли генераторларига қизиқиш уйғотди. Бундай генераторлардан фойдаланиш шамол электр агрегати кинематик занжирдан редукторни чиқариб ташлаб, шамол ғилдирагини тўғридан-тўғри генератор валига ўрнатиш имконини беради. Бу эса шамол электр агрегати ўлчамини қисқаришига ва унинг ишончли ишлашига сабаб бўлади. Бундан ташқари электромагнит қўзғатиш ўрнига доимий магнитлардан фойдаланиш генераторларнинг самарадорлигини сезиларли даражада оширади. Доимий магнитли кичик тезликли генераторларнинг ФИК инвертордаги исрофларни хисобга олмаганда 98.5% га етади [3]. Ушбу тадқиқ қилинаётган генераторнинг ротори иккита пўлат диск ва унга махкамланган доимий магнитлардан иборат.

Доимий магнитларнинг ривожланиш тарихи инсониятнинг ривожланиш тарихи билан боғлиқ. Олимларнинг олиб борган илмий изланишлари натижасида доимий магнитларнинг хусусиятлари ўзгариб борди. Буни қуйидаги 1- расмда кўришимиз мумкин.

1-расм. Доимий магнитларнинг ривожланиш тарихи [3].

1-расмдан кўриниб турибдики NdFeB маркали доимий магнитлар хусусиятига кўра юқори ўринда туради.

2-расм. NdFeB маркали доимий магнитларни қўлланилишини қиёслаш диаграммаси [3].

Қуйида берилган диаграммадан ҳам кўришимиз мумкинки NdFeB маркали доимий магнитлар асосан электр машиналарда фойдаланилади. Доимий магнитларнинг нархи қиммиатлиги сабабли, доимий магнитли синхрон генераторларнинг нархи ҳам қимматроқ бўлади. Шунга мос равишда уларнинг ФИК ва солиштирма энергетик параметрлари ҳам юқори бўлади. Бу турдаги доимий магнитлардан фойдаланилганда, бошқа турдаги доимий магнитлардан фойдаланилгандагига нисбатан, генераторнинг ўлчамлари кичик бўлади. Шунингдек салт ишлаш токи ва истеъмол токи ҳам сезиларли даражада кичик бўлади.

NdFeB маркали магнитларнинг электр қаршилиги пастлиги сабабли, нотўғри лойиҳалаш натижасида уюрма токлар таъсирида электр машиналарда исрофлар ошиши мумкин. Бу муаммо, нометалл ва ўтказувчан бўлмаган феррит магнитларда бўлмайди [3].
NdFeB маркали доимий магнитли кичик тезликли генератор тузилишига кўра икки хил яъни диск (аксиаль) ва цилиндр кўринишида (коаксиаль) бўлади. Диск кўринишидаги генераторда, ротор магнитлари статор чулғамларининг бир тарафида ёки икки тарафида жойлашган бўлади. Цилиндр кўринишидаги генераторнинг ўлчами катталашади, лекин қуввати ва Ф.И.Ки ошади. Жуфт қутбларни роторда ўрнатилган магнитлар сони билан тартибга солинади ва қутблар ёрдамида чиқиш кучланиши частотасининг қиймати аниқланади [1].
f=np/60 n-роторнинг айланиш тезлиги, р – қутблар сони.
Ҳар хил қувватли шамол электр станцияларида шамол парракларининг ишчи айланиш тезлиги n=40-200 айл/дақ оралиғида, номинал чиқиш кучланиши частотаси f=50 Гц бўлиши учун ротордаги жуфт қутблар сони p=15-75 бўлиши керак. Кичик тезликли генераторлардаги жуфт қутблар сониниг кўплиги уларнинг характерли хусусияти ҳисобланади. Шу билан бирга генератор чиқиш қувватининг ошиши, магнитли ротор диаметрининг квадратига ва жуфт қутблар сонига пропорционал бўлади. Кўриб чиқилаётган генератор диаметри ўлчамининг катталиги ва узунлигининг кичиклиги билан бошқа генераторлардан фарқ қилади. Генераторнинг қуввати статор чулғамлари ва ротор ҳаво оралиғидаги магнит индукциянинг квадратига боғлиқ. Ҳозирги вақтда доимий магнитлар учун янги материаллар ишлаб чиқилган бўлиб, масалан самарий - кобальтда В=0,6-1,0 Тл ва неодимда В=0,8-1,4 Тл бўлиб, анъанавий ишлатиладиган феррит-барий В=0,2-0,4 Тл га нисбатан яхши кўрсаткичларга эга [2].
Жойидан қўзғатиш моменти генераторнинг муҳим конструктив хусусиятини белгиловчи катталигидир. Агар ротор магнит қутблари сони статордаги чулғамлар сонига тенг бўлса, ротор ва статор қутбларининг ўзаро тортишиш кучлари, генератор валида муҳим статик қаршилик моментини М_с ҳосил қилади. Бундан ташқари ротор айланганида генераторнинг ишлаш шароитини ёмонлаштирувчи, жойидан қўзғалиш моменти ҳосил бўлади. Жойидан қўзғатиш моментини яхшилаш учун, ротор магнит қутблари сонини, статор чулғамлари сонига қараганда кўпайтириш ёки камайтириш керак. Бу ҳолатда уч фазали генератор статори чулғамлари учга каррали бўлишини ҳисобга олиш керак.
Шамол ва сувдан электр энергия ишлаб чиқаришга мўлжалланган генераторни, ротор дискларига (3- а ва б расм) доимий магнит билан қўшимча қўзғатиш чулғами жойлаштирилганда, электр энергия ишлаб чиқаришда фойдаланишни илмий жиҳатдан ўрганиш муҳим вазифа ҳисобланади [3].
Бу турдаги генераторнинг (5-расм) ротори, вал (8) ҳамда унга маҳкамланган дискларда 3 ( 3- а ва б расм ) доимий магнит 2 ва аккумулятор (4) дан таъминланувчи чулғам 3 жойлашади. Генератор ҳаракатга келганда доимий магнитлар ҳосил қилган магнит оқим статор чулғамларини кесиб ўтиб электромагнит индукцияни ҳосил қилади. Бунда доимий магнитларнинг ички тарафида ҳамда ташқи тарафида жойлаштирилган ферромагнит халқалар, сочилма магнит оқимларини камайтиради ва доимий магнитлар магнит оқимларини бирлаштиради. Бунда сочилма магнит оқимларини камайтириши натижасида ҳаво оралиғидаги қаршиликни турғун енгиб ўтадиган магнит юритувчи кучларини ҳосил қилади. Бу турдаги генератор чулғамидаги носимметрик юклама ва қисқа туташиш режимларида иш турғунлигига ижобий

а) б)
3-расм. Ротор
таъсир кўрсатади. Ферромагнит халқали синхрон генератор қисмларидаги умумий магнит оқим . Чулғам магнит оқими қуйидагича ифодаланади .

4-расм. Статор 5- расм. Умумий кўриниши

Бундан генераторнинг умумий магнит оқими қуйидагича . Бу ерда к_рсн – сочилиш коэффиценти, 36 – яққол магнит қутблар. Номагнит материалдан ясалган статор диски 1 даги (4-расм) чулғам 2 га таъсир қилаётган магнит оқими орқали оқим илашимлигини ифодалаш [3]. Магнит оқими Ф_чул кесиб ўтаётган битта чулғамдаги . Бир фазали генератор статор чулғамига мос келувчи жуфт қутблар сонига кўра ҳисобланган ЭЮК нинг фазавий катталиги .