S. o r I f j o n o V elektromagnitizm
ning ajralib chiqishi ko'payadi. Bu ziddiyatni yechish uchun rotor
Download 48 Kb. Pdf ko'rish
|
ning ajralib chiqishi ko'payadi. Bu ziddiyatni yechish uchun rotor
korpusining ichida yopiq mis chulg'amlar yasaladi. Rotorning bunday tuzilishi magnit maydonni ferromagnetik-po'lat hisobiga kuchaytirish, kuchli induksion toklarni esa qarshiligi kichik bo'lgan mis halqalarda hosil qilish imkonini beradi. Magnit maydon kuchli bo'lishi uchun ferromagnit stator va rotor oralig'i kichikroq bo'li- shiga harakat qilinadi. Asinxron dvigatelning induktoridagi o'zgaruvchan tok kuchi rotorning aylanishiga bog'liq bo'ladi. Rotor tinch turganda yoki aylanish tezligi kichik bo'lganda induktordagi tok juda katta bo'lishi mumkin. Bu tok dvigatelni isitib, eritib yuborishi mumkin. Shuning uchun dvigatel zanjiriga tokni cheklab turuvchi reostat ulash tavsiya etiladi va dvigatel ishga tushirilayotganda reostat katta qarshilikka o ‘rnatilishi kerak. Dvigatel tezligi oshgandan keyin reostat qarshiligi nolgacha kamaytirilishi mumkin. Asinxron dvigatelga invertor o ‘rnatilganda (ushbu bo‘lim ni oxiriga qarang) bunday muammo qolmaydi. Asinxron elektr dvigatellarning konstruksiyasi M .O .D olivo- Dobrovolskiy ishlarida mukammallikka erishgan bo'lib, shundan beri o'tgan bir asrdan ortiq zamonda juda kam o ‘zgargan. Sin xron dvigatellarning asosiy ish rejimida rotor magnit may donning aylanish tezligi bilan sinxron aylanadi. Ularning rotorida doimiy magnit yoki elektromagnit joylashadi. Bu magnit yo'nalishi (uning magnit momentining yo‘nalishi) tashqi magnit maydonga parallel bo'lganda, ya’ni — magnit tashqi maydon bilan teng tezlikda aylanayotganda, ta’sirlashuv kuch momenti nolga teng bo'ladi. Magnit moment magnit maydondan ko'proq burilsa, yoki orqada qolsa, uning yo'nalishini muvozanat holatiga qaytaruvchi kuch hosil bo'ladi, burchak oshishi bilan qaytaruvchi kuch ham oshadi. Sinxron dvigatel rotorining magnit mom enti p m bo'lsa, (28.4) formulaga ko'ra, unga ta’sir etuvchi kuch momentining eng katta qiymati p mB bo'ladi. Dvigatel o'qiga ta’sir etuvchi tashqi kuch mom enti bundan kichik bo'lsa, dvigatel magnit maydonning doimiy aylanish tezligi v = 5 0 chastota bilan sinxron aylanadi. Dvigatel o'qiga bundan ortiq kuch momenti ta’sir etayotgan bo'lsa, dvigatel v = 50 Hz tezlik bilan aylanolmay, sekinroq aylanadi, quwati keskin kamayib ketadi. Shunday qilib sinxron dvigatel asosiy ish tartibida doim iy tezlik bilan aylanuvchi, cheklangan kuch momentiga mo'ljallangan qurilmadir. Avtomobil laming ichki yonuv dvigatellaridan farqli ravishda, katta quwatli sinxron dvigatellarning tezligini, quwatini o'zgartirish, moslashtirish qiyin. Jum ladan, dvigatel endi tokka ulanganda, endi aylana boshlaganda shunday qiyinchilik bo'ladi, dvigatelning amaldagi mexanik quwati shunchalik kichik bo'ladiki, tezligini oshirib, asosiy ish holatiga chiqib olishi qiyin bo'ladi. U ch fazali sinxron va asinxron dvigatellarning yaratilganiga bir asrdan ortiq vaqt o'tdi. Shu davrda dvigatelga ulanadigan elektr kuchlanishi, uning chastotasi o'zgarmas miqdor bo'lardi. Nihoyat 1990-yillardan boshlab bu sohada inqilobiy o'zgarish ro'y berdi: in v e rto r, «chastotalarni o ‘zgartiruvchi» qurilmalar yasaldi. Rus ilmiy va texnik adabiyotida — «преобразователь частоты» atamasi ham qoMlaniladi. Bu qurilmalar raqamli boshqaruvga ega, ularni programmalashtirilgan tarzda kompyuter texnikasi boshqaradi. Ular tarixan chastotani o'zgartiruvchi deb atalsada, mazmunan elektr tarmoqlaridan kelgan chastotani ham, kuchlanishni ham o ‘zgartiradi, boshqarib turadi. Ya’ni tarmoqdan kelgan standart chastotali va kuchlanishli elektr energiya hisobiga elektr dvigatelga aynan shu damda qo'yilgan talabga muvofiq kerakli chastota, kuchlanish, hatto, kuchlanish fazasining kerakli qiymatlarini beradi. Invertor chastotasi 0 dan 1600 H zgacha uzluksiz o'zgarishi mumkin, ayrim qurilmalarda 3000 Hz dan ortiq chastota va shunga mos elektrodvigatel aylanish tezligi olingani haqida m a’lumotlar bor. Bu tezlik shunchalik kattaki, unga mos potshibniklar yaratilishi ham texnik muammodir. Invertor yordamida quyidagilami amalga oshirish mumkin: • Dvigatelga uzatiluvchi kuchlanishni programmali boshqarish; • Dvigatelga uzatiluvchi tok chastotasini programmali bosh qarish; • Invertor ekranida dvigatelning aylanish tezligi, tok kuchi va kuch lanish, mexanik quwat, kuch momenti kabi parametrlami ko'rish; • Dvigatelga uzatiluvchi tok parametrlarini o'zgartirish hisobiga uni ishga tushirish, aylanish tezligini asta-sekin o'zgartirish, tor- mozlash, aylanish yo'nalishini o'zgartirish; Texnologik jarayonlarda bunday o'zgartishlarga zarurat bo'lib turadi, ularni amalga oshirish uchun o'chirish-yoqish, induktiv qarshilik ulash va boshqa usullardan foydalanilgan. Ularning o'rniga invertoming qo'llanishi elektr energiyani ikki martagacha tejash imkonini beradi. Ilgari aylanish tezligi doimiy bo'lgan jarayonlarda kerakli tezlikni o'matish mumkin bo'ladi. Texnologik jarayonlami aniq meyoriy talablarga muvofiq olib borish, mahsulotlarning sifatini oshirish, texnikaning unumdorligini oshirish va uzoq vaqt buzilmasdan ishlash imkoniyati paydo bo'ladi. Jumladan invertor- lar elektr dvigatellarining kuyib qolishini to'liq bartaraf etadi. Invertorlarni turli sohalardagi foydali qo'llanish imkoniyatlari hali to'liq aniqlanmagan. 35.1. 0 ‘zgaruvchan tokning qanday parametrlari bor? 35.2. O'zgaruvchan tokning sanoat chastotasi nimaga teng? 35.3. Uzunligi 40 sm bo'lgan ingichka po‘lat steijen simmetriya nuqtasi atrofida aylanmoqda. Aylanish chastotasi qanday bo'lganda steijen uzilib ketadi? 3 6 - § . 0 ‘z g a r u v c h a n to k n i t o ‘g ‘r ila s h Elektr asboblarida doimiy kuchlanish, d o im iy tokni talab q ilad igan joylar uchraydi. Bunday holda o ‘zgaruvchan « tokdan doimiy tok olish jarayoni o ‘zga- - ruvchan tokni to‘g ‘rilash deb ataladi. 0 ‘zgaruvchan tok ham qiymat ji- 36. l-rasm hatdan, ham ishorasi o ‘zgarib turuvchi tokdir. Tokni to ‘g ‘rilash — o ‘zgaruvchan tokni faqat bir y o ‘nalishdagi qism ini o'tkazishdan iborat. D astlab bunday jarayon uchun ikki elektrodli elektron 36.2-rasm . lampalardan - diodlardan foydalanilgan. Lekin yarimo‘tkazgichlar texnikasi rivojlanishi bilan yarimo‘tkazgichli diodlar qoMlanila boshladi (36 .1-rasm). D io d n in g elektr sxem asidagi b elg ila n ish i 36.2-rasm d a ko‘rsatilgan. Y arim o'tkazgichli diod shunday asbobki, uning bir tarafiga, anodiga m usbat kuchlanish berilganda, uning qarshiligi nolga teng va undan m aksim al tok oqadi. D iod n in g anodiga m anfiy kuchlanish berilganda, u ning qarshiligi juda katta boMadi va undan deyarli tok o ‘tm aydi. Shunday qilib yarim o'tkazgichli diod - bir tarafga qarab tok o ‘tkazadi. Tokni to‘g‘rilovchi qurilma transformator va uning ikkilamchi g ‘altagiga ketma-ket ulangan dioddan iborat boMadi (36.3-rasm). Transformator tok manbaiga ulanganda uning ikkilamchi g'altagida ishorasi o ‘zgarib turuvchi davriy EYuK vujudga keladi ( U2 grafikka qarang), bu kuchlanish diodning yo'nalishiga mos kelganda — ikkilamchi zanjirdan tok o ‘tadi (36.3-rasmdagi ikkinchi grafikka В qarang), kuchlanish teskari bo'lganda — tok o'tmaydi. Hosil bo'lgan tok notekis va uzilishlarga ega. Tokni nisbatan tekis qilish uchun ikkilamchi zanjirga konden sator ulash mumkin. Notekis tokning zaryadlari kondensatorni zaryadlab-razryadlanib, tashqi zanjirdagi kuchlanish va tok nisbatan tekisroq bo'ladi (U„ - grafikka qarang). Kondensatorning sig'imi kattaroq bo'lsa, zanjirdagi tok doimiy tokka yaqinlashadi, konden sator tok impulslarini tekislovchi filtr vazifasini bajaradi. Ikki diodli to'g'rilagichda (36.4-rasm) o'zgaruvchi tokning ikkala yarim davri to'g'rilanadi, to'g'rilangan tok kuchi uzluksiz bo'ladi, zanjirga kondensatorning ulanishi zanjirdagi tok kuchini doim iy tokka yanada yaqinlashtiradi. Boshlang'ich o'zgaruvchan tok T{t) = l 0cosa>t bo'lsa, to'g'ri langan tokni I,(t) = 70 |cos To'g'rilangan tok garmonik bo'lmasada davriy funksiyadir, uning chastotasi dastlabki o'zgaruvchan toknikiga nisbatan ikki marta 36.4-rasm . ortiqdir (buni 36.4-rasmdagi gra- fiklardan ham ko'rish mumkin). To'g'rilagich zanjiriga kondensa tor va induktiv g'altakni parallel ulaylik ( 3 6 .5-ra sm ). U larn in g elektr o'tkazuvchanligi tokning xa- rakteristikasiga kuchli bog‘liqdir: kondensatorniki coC kabi, induk tiv g ‘altakniki 1 / coL kabi. Natijada induktiv g ‘altakdan — doim iy tok o ‘tadi, kondensatordan — 0 ‘zgaruvchan tok 12ш o ‘tadi. Shunday qilib chastotasi ikki marta oshirilgan 0‘zgaruvchan tok hosil qilinadi. Radiofizikada 0 ‘zgaruvchan signallar bilan ishlashning turli imkoniyatlari yaratilgan. Muhim formulalar • Induktiv g‘altakda tokning paydo bo'lishi va so‘nishi: \ \ I = / 0 exp / j j - * t • Kondensatorning zaryadlanishi va razryadlanishi: q(l) = CU0 (l - е х р ( - //Л С ) ) , q(t) = CU0 exp{ - t / RC) . • 0 ‘zgaruvchat tok va kuchlanish: /( /) = / 0 sin(W ), U(t) = U0 sin («г1) . • 0 ‘zgaruvchan tok uchun amplituda va effektiv qiymat: I0 = J l I ef, U0 = j 2 U ef. • O'zgaruvchan tok uchun Om qonuni: I0 =U0 / Z , |/ 0| = U0 / \ Z \ . • 0 ‘zgaruvchan tok quwati: p e f = cos a = UefIeJ cos a, P = ^ - R e f ± ) = - ^ L Re(Z) = ^ -R e (Z ). 2 \ Z ) 2|Z| 2 Ketma-ket zanjirning kompleks qarshiligi: Z = R + i ( c o L - l / ( o C ) , \Z\ = yj R2 + ( c o L - l / c o C ) 2 • Parallel zanjirning kompleks o'tkazuvchanligi: 1 1 1 . r — = — + ------ + ic o L , Z R icoL ■ M i - 4 N 2 • Transformatorda ikkilamchi kuchlanish: U2 = ~rrUy. • Doimiy tok dvigatelida quwatlar ballansi: UI - I 2 R + ЫФ / dt. • To‘g‘rilangan tok formulasi: I, (t) = I 0 |cos cot\. ELEKTROMAGNIT TEBRANISHLAR 3 7 - § . Tebranma kontur Mexanikada moddiy jismlarning tebranishlari o ‘rganiladi. Matematik mayatnik, fizik mayatnik, tarang tortilgan tor, havo, suv, hatto yer ham tebranishi mumkin. Elektr va magnitizm fanida esa zaryad miqdori, tok kuchi, potensiallar farqi, elektr va magnit maydon energiyasi, elektr maydon kuchlanganligi, magnit induk siya va magnit induksiya oqimi kabi fizik miqdorlar o ‘iganilar ekan, biron sharoitda ularning ham tebranishini, garmonik o'zgarishini kutish mumkin. 6-§ da elektr maydonda elektr dipolga ta’sir etuvchi kuch momenti o ‘rganilgan edi. Elektr dirol momenti p elektr maydon kuchlanganligi bilan a burchak hosil qilsa, dipolni maydon yo'nalishiga buruvchi kuch momenti hosil b o‘ladi: /V = -PEsina , minus ishora kuch momentining y o ‘nalishi a burchakka nisbatan teskari ekanligini ko'rsatadi. Bunday kuch momenti ta’sirida dipolni elektr maydon yo'nalishi atrofida tebranishlari vujudga keladi. Burchak kichkina boMganda tebranishlar garmonik bo'ladi. Xuddi shunday 28-§ da magnit momentli zarra magnit in duksiya yo'nalishi atrofida tebranishi tahlil etilgandi. Tabiatdagi atom va molekulalarning ko'pchiligi elektr dipol m omentiga va ko'pchiligi magnit momentga egadir, demak ular elektr va magnit maydonlarda tebranar ekan, bunday tebranishlar tabiatda keng tarqalgan ekan. 37. l-rasm. С Ushbu bo'limda tebranma kon tumi va undagi elektr va magnit tebranishlami o'rganamiz. Tebran ma kontur kondensator С va in duktiv L g'altakdan iborat siste- madir (37.1-rasm). Induktiv g'al- takning aktiv qarshiligini keyingi bo‘limda hisobga olamiz. Induktiv g'altak o ‘ta o'tkazgichdan iborat boMsa, uning aktiv qarshiligi nolga teng boMadi. Dastlab kondensator q0 zaryad bilan zaryadlangan, undagi elektr m aydon energiyasi Wn = q l / 2 C boMsin. Kondensator qoplamalaridagi teskari ishorali zaryadlar bir-biri bilan tortishgani bilan, qoplamalar orasi dielektrik bilan toMdirilgani uchun zaryad lar qo‘zg‘almas qoladi. Kondensator qoplamalari induktiv g'altak uchlariga ulansa, kondensator g'altak orqali razryadlana boshlaydi, zanjirda I (?) = d q / dt tok oqadi. Tok oqishi natijasida magnit maydon va u bilan bog'liq energiya WB = L I 2 / 2 vujudga keladi, kondensatordagi zaryad va energiya esa kamaya boradi: WE = q2( t) / 2 C Sistemada aktiv qarshilik bo'lmagani uchun umumiy energiya o'zgarmaydi: IV£+ W b =W0, s L +L J L = W q . (3 7 .1 ) Kondensator razryadlana borib, nihoyat biron damda to'liq razryadlanadi: q = 0, zanjirdagi tok kuchi I 0 bu paytda eng katta bo'lib, sistemaning butun energiyasi magnit maydon Z,/02 / 2 ener giyasiga aylanadi. Energiyani saqlanish qonuniga asosan sistemadagi maksimal tok I 0 ni topishim iz mumkin: 9 f- Qo _ J o v _ % /-,7 -,ч 2C " 2 ' V° " J L C ( 3 7 '2) Bu jarayonda elektromagnit induksiya qonuni aktiv ishtirok etadi. Om qonuniga ko'ra zanjirga potensiallar farqi ulansa, birdaniga / = U / R = oo katta tok kuchi vujudga kelishi kerak, lekin induksiya hodisasi tufayli tok kuchining oshib borishi asta sekin boMadi, buni biz 31 -§ ko'rib chiqqan edik. Shuning uchun kondensator razryadlanib, tok kuchi eng katta qiymatga erishguncha, elektr va magnitizm qonunlariga ko'ra vaqt kerak boMadi, buni biz quyida hisoblaymiz. Tokning dastlabki sababchisi boMgan kondensatordagi poten siallar farqi nolga aylangan paytda tok kuchi maksimal qiyniatiga erishadi. Bundan keyin elektromagnit induksiya qonuniga ko'ra, tok kuchi birdaniga nolga aylanmaydi, 31-§ da ko'rilganidek, tok oqishi davom etib, tok kuchi asta-sekin kamaya boradi. Tok oqishining davom etishi kondensatorni zaryadlay boshlaydi, lekin bunda kondensator qoplamalarining ishorasi dastlabki holdagiga nisbatan teskari bo'ladi. Tok kuchi nolga aylangan paytda, kon densator dastlabki zaryad qQ ga va dastlabki energiya W0 = q l / 2С ga ega bo'ladi. Shunday qilib tebranma konturda tebranishning yarim davri tugaydi. Bu yarim davr ichida: • tok kuchi noldan maksimal qiymatiga yetdi va so'ngra nolgacha kamaydi; • kondensator zaryadi maksimal qiymatidan nolgacha ka maydi, so'ngra teskari ishorali maksimal qiymatga erishdi; • magnit maydon energiyasi noldan maksimal qiymatgacha oshdi va nolgacha kamaydi; • kondensatordagi elektr m aydon energiyasi m aksim al qiymatdan nolgacha kamaydi, so'ngra yana maksimal qiymatgacha oshdi; • kondensatordagi potensiallar farqi va magnit maydon oqimi ham zaryad va tok kuchi kabi yarim davtga tebrandi. Bundan keyin kondensator razryadlanib, yana teskari ishora bilan zaryadlanib, tebranma konturdagi tebranishning bir davri tugaydi. Bujarayonda energiya saqlanadi. O'quvchi bu jarayonlarni batafsil o'rganib, kelajakda umum- ta’lim maktab va kollejlarning o'quvchilariga tushuntirib berishga tayyorlanishi kerak. Tebranma konturdagi jarayonlarni matematik tarzda o'rga- nishga kirishaylik. Kirxgoffning ikkinchi qoidasiga ko'ra yopiq konturdagi elektr yurituvchi kuchlar yig'indisi (induksiya EYuK E = - L d f I d l ) zanjirdagi potensial tushish U = q / C ga teng bo' lishi kerak: (37-3) I(t) = d q / d t tenglikdan foydalansak: ^ + ^ = °’ Щ = 1 L C ' (37'4) Garmonik tebranishlarning keltirilgan tenglamasini hosil qildik. Tenglamadagi co0 — tebranma konturning xususiy tebranishlar chastotasi deb ataladi. Tenglamaning yechimini quyidagicha izlaymiz: q(t) = A exp( k t). (37.5) Bu ifodani (37.4) differensial tenglamaga qo‘yib, quyidagi algebraik tenglamani topamiz: k 2 + = 0. (37.6) Bu tenglama differensial tenglamani xarakteristik tenglamasidir. Uning yechimi: к = ±iw0 , demak: q(t) = qt exp(ia^t) + q2 exp( - 1 щГ). (37.7) Eksponentalarni Eyler formulasiga ko‘ra yozishim iz mumkin: exp(/ftn,/) = c o sco^t + /sin cogt, exp(-iabf) = cos co0t - /sin coq /, q(r) = A cos co0t + В sin cogt, A = q{ +q2, B = i(qi - q 2)- (37.8) Shunday qilib (37.4) tenglamaning (37.7) yechim i bilan (37.8) yechimi ekvivalent ekan. Tenglama yechimining yana bir ko‘rinishini topamiz .A, В o ‘zgarmas sonlaming o ‘rniga Q, a o'zgarmas sonlarni quyidagicha kiritaylik: A = Q sin a , B = Q c o s a , unda: Я (0 = OfsinacoSdJt,/ + cos a sin co$t] = Qsin + a ). (37.9) Shunga o ‘xshash, yechimni q(t) = Qcos(co0t + a - л / 2 ) (37.10) shaklga ham keltirish mumkin. Xullas (37.4) tenglamaning yechimi (37.7)—(37.10) turlicha shaklda yozilishi mumkin va bu yechimlar ekvivalentdir. Ularning hammasida xarakteristik tenglamaning yechim i ishtirok etadi. Tenglamaning yechimini ulardan biri yordamida ifodalash mumkin. Yechimlardagi doimiylar tebranishlarning boshlang‘ich holatiga asosan aniqlanadi. (37.4) ikkinchi darajali differensial tenglamaning boshlangMch shartlari quyidagicha bo‘lsin: 9(0) = q0, 7(0) = / 0 =0. (37.11) Unda yechimni quyidagicha yozishimiz mumkin: q(t) = qQ cos co0t. (37.12) Bunga asosan boshqa fizik miqdorlami ham hisoblashimiz mumkin: 7(0 = d q / d t = -tfQfflt) sin( WE = ql cos2 (co^t) / 2C, Wg = Lqlcoo2 sin2(< V )/2 = ql sin2 (a*/) / 2C. Tebranish davri: T = 2я / coo = 'In'fLC. (37.13) Shunday qilib, tebranma konturda zaryad va tok kuchi, elektr va m agnit m aydonlar, ularning energiyalari - garm onik tebranar ekan, tebranma konturda s o ‘nmas tebranishlar ro‘y Download 48 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling