Ma’ruza№12. Аsinхrоn mоtоrlаr tеzliklаrini rоstlаsh usullаri. Juft qutblаr, tоk chаstоtаsini vа sirpаnishini o’zgаrtirib аsinхrоn mоtоrlаr tеzliklаrini rоstlаsh

3. Аniq vа nоаniq qutbli sinхrоn mаshinа.

Sinxron mashinalar rotorining konstruksiyasiga ko‘ra: ayon qutbli va ayon bo‘lmagan qutbli turlarga bo‘linadi.

5-rasm. Sinxron mashinalarning asosiy turlari: a - ayon qutbli, b - ayon bo‘lmagan qutbli.

Ayon bo‘lmagan qutbli sinxron mashina (SM)larda rotor massiv (yaxlit quyilgan) qilib bajariladi (5,b-rasm), chunki uning pazlarida magnit oqimi rotorga nisbatan qo‘zg‘almas bo‘lgan qo‘zg‘atish chul­g‘am­li qutblar joylashgan. Mashina havo oralig‘ida magnit induksiya­ning taxminan sinusoidal tarqalishini ta’minlash maqsadida, qo‘zg‘atish chulg‘ami o‘tkazgichlari rotor doirasining 23 qismidagi pazlarda taq­sim­langan holda joylashtirilgan bo‘ladi. Shu maqsadda ayon qutbli sinxron mashinalarda qutb uchligiga maxsus shakl beriladi, ya’ni uning chekkalaridagi havo oraliq _max qutb o‘rtasidagi  ga nisbatan 1,52 baravar katta qilib tayyorlanadi.

Ayon qutbli sinxron mashinalarda rotorning markazdan qochirma kuchlari katta bo‘lganligidan qutblar soni nisbatan kam (2p ≥ 4) qilib tayyorlanadi (5, a-rasm), chunki n n₁ 60 fp ifodaga binoan umumiy qo‘llanishdagi o‘zgaruvchan tok chastotasi f₁50Hzconst bo‘lishi uchun rotorning aylanish chastotasi kam bo‘lgan hollarda qutblar sonini oshirish zarur bo‘ladi.

4. Gidrogeneratorlar, turbogeneratorlar va dizel generаtоrlаr qo’llanilishi.

Yirik sinxron mashinalar konstruksiyasiga ko‘ra turbogeneratorlar, gidrogeneratorlar, sinxron kompensatorlar va sinxron motorlarga bo‘linadi. Turbogeneratorlarning rotorlari oliy sifаtli, bolg‘alanib yasalgan, yaxlit (ya’ni quyma) po‘latdan yasaladi; Eng katta quvvatli turbogenerator rotorining diametri (aylanish chastotasi n=3000ayl/min bo‘lganda) markazdan qochirma kuchlarni cheklash maqsadida d_r=1,21,25 m. dan oshmasligi, rotor tanasining uzunligi esa, o‘qning egilishini cheklash maqsadida l_r=77,5m. dan oshmasligi kerak. Rotor (ya’ni qo‘zg‘atish) chulg‘amining tayyorlanishi sovitish tizimiga bog‘liq bo‘ladi. To‘g‘ridanto‘g‘ri ichki sovitish tizimida chulg‘am o‘tkazgichlarining ichida sovitish kanallari bo‘lib, ulardan vodorod yoki distillangan suv o‘tib issiqlik aktiv zonadan sovitish tizimiga uzatiladi.Issiqlik elektr stansiyalarida turbogeneratorlar o‘rnatilgan bo‘ladi va ular n=3000ayl/min (2p=2) aylanish chastota bilan ishlagani uchun turbogeneratorning va bug‘ mashinasining gabariti va massasini ancha kamaytirishga imkon beradi.

Dunyoda eng katta quvvatli turbogenerator (1200 MW) «Elektrosila» OAJ da (Sankt-Peterburg, Rossiya) tayyorlanib Kostroma issiqlik elektr stansiyasida ishlab turibdi.

Atom elektr stansiyalarida reaktorlar ishlab chiqargan bug‘ning bosimi nisbatan kam bo‘lganligidan, turbina va turbogeneratorlarning aylanish chastotasi n = 1500 ayl/min (2p = 4) qilib ishlatish tejamli hisoblanadi. Quvvati 200–300 MW bo‘lgan turbogeneratorlar texnik jihatdan eng takomillashgan, tejamli va ishonchli hisoblanadi.

Stator va rotor chulg‘amlarini ichidan suv bilan sovitishda turbogeneratorlarning eng katta quvvatini 2 mln.kW gacha oshirish imkoniyati bo‘ladi xolos. Bitta turbogeneratorning quvvatini yana ham oshirishni, faqat rotor chulg‘amini tayyorlashda o‘ta o‘tkazuvchanlik materialidan foydalanganda erishish mumkin (bunday turbogeneratorni krioturbogenerator deyiladi). Bunda hozirgi ishlab turgan quvvatlardagi turbogeneratorlarning FIKni oshirish va materiallar sarfini 23 marta kamaytirish imkonini beradi.

Hozirgi vaqtda quvvati 100 MW gacha bo‘lgan turbogeneratorlarni havo bilan sovitish tizimi qo‘llanila boshlandi, istiqbolda esa bunday tizimni quvvati 200 MW gacha bo‘lgan turbogeneratorlarda qo‘llash mumkinligi isbotlangan. Bu holda konstruksiya ancha oddiy bo‘lib, turbogeneratorning tannarxi ham kamayadi. Gidrogeneratorlarda rotorining aylanish chastotasi kam (n = 50 500 ayl/min) bo‘lib, ularning katta quvvatlisi vertikal (tik) o‘rnatila­di­gan qilib yasaladi. 7-rasmda bunday gidrogeneratorlarning osma va soyavon tiplarining konstruktiv sxemalari tasvirlangan.

7-rasm. Gidrogeneratorlarning konstruktiv sxemalari - osma (a) va soyavon (b) tiplari:1 - ustki krestovina (ya'ni rotorni yuqoridan ko‘targich); 2 - yonbosh tayanchi; 3 – yo‘naltiruvchi poshipniklar; 4 - rotor; 5 - stator; 6 - pastki tayanch; 7 - o‘q flanesi (ya’ni turbina va generator o‘qlarini birlashtiruvchi detal); 8 – turbina; 9 – fundament (asos); 10 – turbinaning yo‘naltiruvchi podshipniklari

Gidrogeneratorlarda stator va rotor chulg‘amlari hamda stator po‘lat o‘zagi bevosita distillangan suv bilan sovitiladi. Agar bunday sovitish tizimini xuddi shunday quvvatga ega bo‘lib, tashqaridan (sirtidan) havo bilan sovitish tizimi bilan solishtirilganda distillangan suv bilan sovitish tizimida bir xil o‘lchamdagi gidrogenerator quvvatini 2 marotaba oshirish mumkin.

Hozirgi vaqtda Sayano-Shushensk GES da (Rossiya) har bittasining quvvati quvvati 640 MW (720 MVA) aylanish chastotasi n = 142,8 ayl/min bo‘lgan gidrogeneratorlar ekspluatatsiya qilinmoqda. Uning tashqi diametri taxminan 15 m, rotorining diametri 12 m, stator magnit o‘tkazgichining uzunligi 2,75 m, qutblar soni 2p = 42.

Xitoyning Yanszi daryosida 2010 yilda ishga tushirilgan dunyoda eng katta GES qurildi. Bunda har bittasining quvvati 700 MW bo‘lgan 26 ta gidrogenerator qo‘yilgan.

Sinxron motorlarning quvvati bir nechta o‘nlab MW ga yetadi. Ularning aylanish chastotasi n=1003000 ayl/min oraliqda bo‘lib: aylanish chastotasi n  1500 ayl/min. gacha bo‘lganda ayon qutbli qilib, n1500 ayl/min bo‘lganda esa ayon bo‘lmagan qutbli qilib tayyorlanadi.

Ayon qutbli sinxron mashina qutblarining po‘lat o‘zagi yupqa (katta quvvatlida qalinligi 1-2 mm bo‘lgan konstruksion po‘lat tunukasi­mon plastinalaridan, kam quvvatlida esa qalinligi 0,5-1 mm bo‘lgan elektrotexnik po‘lat plastinalaridan) yig‘iladi. Ayon qutbli rotorning har qaysi qutb o‘zagi tashqarisiga qo‘zg‘atish chulg‘ami joylashtiriladi va ular ketma-ket ulanadi. Bu chulg‘amlarning ikki uchi, o‘qga mahkam­lan­gan va undan izolyatsiyalangan mis yoki latundan yasalgan kontakt halqalarga ulanadi. Mashinaning qo‘zg‘almas qismiga cho‘tka tutqich orqali mahkamlangan cho‘tkalar halqalarning sirtiga tegib kontakt hosil qiladi. Cho‘tkalar simlar yordamida mashinaning tashqi klemmasiga ulanadi.

Qo‘zg‘atish chulg‘ami (2,a-rasm), ya’ni induktorning uchlari I₁ va I₂ (yangi standart bo‘yicha – F₁ va F₂ lotin) harflari bilan belgilanadi.

Sinxron mashinaning qutb uchligidagi pazlarga maxsus qisqa tutashgan chulg‘am, ya’ni dempfer chulg‘ami (2,a-rasm) joylashtirila­di. Bu chulg‘am motor rejimida ishga tushirish, generator rejimida esa – tinchlantirish (so‘ndirish) vazifаsini bajaradi.

Mashinada sinusoidal EYK olish uchun mashinaning havo oralig‘ida magnit oqimi sinusoidaga yaqin shaklda tarqalgan bo‘lishi kerak. Bunga erishish uchun ayon bo‘lmagan qutbli sinxron mashina­larda qo‘zg‘atish chulg‘amini joylashtirishda yuqori garmonika MYK larning amplitudasi eng kam bo‘lishiga intiladi, ya’ni qo‘zg‘atish chulg‘ami rotor po‘lat o‘zagi yuzasining taxminan 2/3 qismida tayyor­lan­gan pazlarga taqsimlangan holda joylashtiriladi, qolgan 1/3 qismini esa «katta tish» hosil qiladi. Ayon qutbli sinxron mashinalarda esa qutb uchliklarining chetlaridagi havo oralig‘i uning markazidagi havo oralig‘iga nisbatan kattaroq qilib olinadi.

Yakor (stator) chulg‘amida esa tarqalgan va qadami qisqartirilgan chulg‘am ishlatiladi. Tokning 3-garmonikasini yo‘qotish va mashinada quvvat isrofini kamaytirish maqsadida uch fаzali generatorlarning yakor chulg‘ami «yulduz» usulida ulanadi. Bunda liniya kuchlanishlarida ham 3-garmonikalar bo‘lmaydi. Yuqoridagi tadbirlarni amalga oshirish yo‘li bilan magnit oqimi va yakor chulg‘amidan olinadigan EYK ning shakli deyarli sinusoidal bo‘ladi.