CC BY
6Oriental Renaissance: Innovative, (E)ISSN:2181-1784
educational, natural and social sciences www.oriens.uz
SJIF 2023 = 6.131 / ASI Factor = 1.7 3(3), March, 2023
ЭНЕРГИЯ САМАРАДОР КОМПОЗИЦИОН МАГНИТ МАТЕРИАЛЛАРДАН ЭЛЕКТРОТЕХНИКА САНОАТИДА
ФОЙДАЛАНИШ
Бердиев Усан Турдиевич,
к.т.н., профессор, Колесников Игорь Константинович
в.б., профессор, Хасанов Фозил Фарход ^ли
катта укитувчи Тошкент давлат транспорт университети, Тошкент, Узбекистан
АННОТАЦИЯ
Ушбу мацолада энергия тежамкор материалларни электротехника саноатида цуллаш буйича маълумотлар келтирилган. Кейинги йилларда энергия тежамкор технологиялар асосида электромашинасозлик саноатида уар хил энергия тежамкор технологияларни цуллаш устида ишлар олиб борилмоцда. Шу ишлардан бири темир кукуни асосда ишлаб чицилган композицион магнит юмшоц материаллардан электр машиналар статор ва ротор узакларини ва улар асосида энергия самарадорлигига эришиш мумкинлиги масалалари ёритилган.
Калит сузлар. Композицион, магнит юмшоц, тоза металлар, электр царшилиги, коэрцитив куч, магнит киритувчанлик, ферромагнит, гистерезис, уюрма токлар, ротор ва статор элементлари, юцори самара.
АННОТАЦИЯ
В данной статье представлена информация по использованию энергоэффективных материалов в электротехнической промышленности. В последние годы на основе энергосберегающих технологий ведутся работы по использованию различных энергосберегающих технологий в электротехнической промышленности. Одна из таких работ посвящена вопросу возможности достижения энергоэффективности сердечников статора и ротора электрических машин из композиционных магнитомягких материалов, разработанных на основе железного порошка.
Ключевые слова. Композитные, магнитомягкие, чистые металлы, электрическое сопротивление, коэрцитивная сила, магнитная проницаемость, ферромагнетик, гистерезис, остаточные токи, элементы ротора и статора, высокий КПД.
SJIF 2023 = 6.131 / ASI Factor = 1.7
3(3), March, 2023
КИРИШ
Кейинги йилларда купгина илмий марказларда асосан темир асосидаги магнит юмшок булаклардан ва уларни электр изоляцияловчи коплама билан коплашга асосланган янги электротехник материалларни, ишлаб чикиш ва уларни текшириш ва улардан кейинчалик фойдаланиш исрофларнинг анча кисмини уюрма токлардаги исрофларни тулик бартараф килиш мумкинлиги тугрисидаги ишлар билан жадал олиб борилмокда [1,3].
Шунга асосан, композицион материалларнинг асосий хусусиятлари, яъни магнит сингдирувчанлик, магнит индукцияси, ута магнитланишдаги исрофлар ва механик хусусиятлари амалда фойдаланиладиган ламинацияланган магнит металлларникидан афзал булиши зарур. Амалда
кулланиладиган материаллардан, масалан электротехник пулатдан электротехник жихозларнинг энергетик параметрларини яхшилашнинг имкони йук, шунинг учун янги композицион материалларни ишлаб чикиш ва уларни электр жихозлар узакларини тайёрлашда фойдаланиш асосида магнит майдонни узгартириш талаб этилади [2, 3].
Хрзирги кунда электр транспорт сохасида ракобатлашиш учун узининг техник ва юриш характеристикалари буйича инновацион булиб колмасдан нарх сохасида хам сезиларли булган автомобиллар ишлаб чикариш имкон бариши лозим. Шу билан бирга электр машиналар конструкциясини яхшилаш ва узгартириш билан унинг параметрлари хам статор ва ротор тайёрланган материалларга катта боглик булади. Бунинг учун электр машиналар элементларини замонавий технологиялардан фойдаланиш натижасида самарадорликга эришиш мумкин.
МУХ,ОКАМА ВА НАТИЖАЛАР
Электроэнергетика саноатида асосан электр каршилиги паст ёки юкори булган металлар ва котишмалардан фойдаланилади. Масалан, утказгичлар, улар электр каршилиги имкони борича паст металлардан, яъни тоза металлар -алюминий, мис, кумуш ва темирдан тайёрланади, электр печлари ва асбобларининг киздириш элементлари, шунингдек, турли хил элементлар, реостатлар ва бошкаларни тайёрлаш учун эса, аксинча, электр каршилиги юкори булган материаллар - котишмалар купрок ишлатилади. Бунинг сабаби шуки, котишмалардаги каттик эритмалар шу котишмаларнинг электр каршилигини ошириб юборади, тоза металларда эса каттик эритмалар булмайди. Аслида электр каршилиги юкори булган котишмалар каттик эритмалар хосил килувчи металлардан тайёрланиши керак [1,3]. Ферромагнит котишмалар учун энг мухим тавсиялар колдик магнит индукцияси (Вг), коэрцитив кучи (Не) ва магнит киритувчанлиги (^=В/Н) хисобланади. Коэрцитив кучи ва магнит киритувчанлиги катталигига кура, ферромагнит
о m
SJIF 2023 = 6.131 / ASI Factor = 1.7
3(3), March, 2023
котишмалар икки турга булинади: 1-магнит жихатидан каттик котишмалар; 2-магнит жихатидан юмшок котишмалар [2, 3].
^аттик котишмаларда коэрциатив куч катта, магнит киритувчанлик эса нисбатан кичик булади ва бундай котишмалар доимий магнитлар учун ишлатилади. Магнит жихдтидан юмшок котишмаларда эса, аксинча, коэрцитив куч кичик, магнит киритувчанлик эса юкори булади, бундай котишмалардан трансформаторлар, электр генераторлар ва маторларнинг элементлари ва бошка хар хил деталлар тайёрланади. Шундай металл ва котишмалар борки, уларнинг магнит киритувчанлиги ташки майдоннинг кучланганлигига боглик булиб, бир неча минг бирликка етиши мумкин [4, 6]. Ташки магнит майдони кучланганлиги билан ферромагнит металлдаги магнит индукцияси орасида (1 -расм) маълум богланиш булади. Бу котишмаларнинг асосий тавсифлари магнитланиш эгри чизигида курсатилган магнит хоссалари хисобланади. 1-расм. Ферромагнит металларнинг магнитланиш эгри чизиглари: 1-гистерезис сиртмоги; 2-бирламчи эгри чизигининг умумий куриниши. Магнит жихатидан каттик котишмаларнинг аксича, магнит жихатидан юмшок котишмалар мувозанат холатига имкони борича якинлаштирилиши, уларда йирик доналар хосил килиниши, котишма кристалл панжарасини узгартирувчи манбаларга бархам берилиши керак [1,3].
1-расм. Ферромагнит металларнинг магнитланиш эгри чизиглари: 1-гистерезис сиртмоги; 2-бирламчи эгри чизигининг умумий куриниши.
Магнит жихатидан юмшок котишмаларда коэрцитив куч кийматининг кичик булиши билан бирга, заиф, уртача ва кучли магнит майдонларида магнит киритувчанлиги юкори, узгарувчан ток билан магнитлашда гистерезисга ва уюрма токларга (Фуко токларига) кетадиган исрофлар кам булиши керак. Магнит жихатидан юмшок котишмалар учун энг зарарли кушимчалар углерод,
SJIF 2023 = 6.131 / ASI Factor = 1.7
3(3), March, 2023
олтингугурт, кислород ва азотдир. Бу кушимчалар ферритда деярли эримайди ва тегишлича цементит ва сульфид заррачалари, шунингдек, металлмас кушилмалар тарзида булади. Углероднинг зарарли таъсири айникса катта [4,5]. Бу кушимчалар микдори хатто жуда оз булганда хам магнит жихатидан юмшок материалнинг магнит киритувчанлиги пасайиб, гистерезисга кетадиган исрофларни оширади. Демак, магнит жихатидан юмшок энг маъкул материал тоза металлар, биринчи навбатда эса техникавий тоза темир, яъни таркибида жуда кам (купи билан 0,04%) углерод булган пулатлар киради. Хулоса килиб айтиш мумкинки, модданинг ферромагнит холатининг характерли хусусияти ташки магнит майдонни ишлатмасдан уз - узидан магнитланишнинг мавжудлиги. Бирок, бундай тананинг магнит окими нолга тенг, чунки индивидуал доменларнинг магнит моментларнинг йуналиши хар хил (ёпик магнит занжири булган домен тузилиши) булади [2, 4].
Юкоридагиларга асосан, темир кукунини юпка катламли оксид коплама билан капсуллаш усули ёрдамида оксид копламаси ёрдамида механик бириктириш билан амалга ошириш натижасида сулфат ва нитрид металларини ёйиш ва газли оксид копламасини куллаш сифатсиз копламани хосил килади ва бу кам самарали хисобланади [4, 5].
Шунга асосан, темир булаги юзасини коплаш учун комбинациялашган усулда оксидли копламани олиш усули таклиф килинади. Таклиф этилаётган бу усулда куриб чикилган усулларни комбинациялашган усулда фойдаланишдан иборат.
Оксидли фосфор асосида изоляцияловчи копламани куллаш усули мазкур ишда фойдаланиш масаласини хал килишда композитли магнит юмшок материаллардан тайёрлашга асосланади, бунда бирламчи метал кукунига босими 0,15-1,5 Па булган айланувчи вакуумлашган барабанга бириктирувчини 150-200° С эриш температурасигача кизитиш ва бириктирувчини материалга 10-15 минут давомида бир текисда таксимлангунча айлантирилади, бунда композицион материал таркибининг 0,01 дан 0,1% гача кисмини бириктирувчи ташкил этади [5,6].
Х,исоблаш ва тажриба маълумотларига кура, изоляцияловчи копламнинг калинлиги ва бирламчи темир кукуни кисми улчамларининг олинадиган композицион материалга богланишини икки синфга ажратиш мумкин: паси частотали (/<1 кГц) ва юкори частотали (/>1кГц). Кисмларга ажратилгандан кейин темир кисми юзасига изоляцион катлам копланади [5, 6].
Биринчи боскичда бириктирувчи шарли тегирмонда ёки бошка аралаштиргичда изоляцияланган темир кукунини аралаштириш йули билан киритилади. Бирикма билан тайёрлаган композицион материал барабан ичига
SJIF 2023 = 6.131 / ASI Factor = 1.7
3(3), March, 2023
жойлаштирилади. Бундан кейин вакуум насоси кушилади, барабан ичидаги хавонинг босими материал билан 0,15 - 1,5 Па гача пасайтирилади. Талаб этилган босимга эришилгандан кейин иситгич кушилади ва 15-30 дакика давом эттирилади. Магнит юмшок материалнинг совуши иситгични учиргандан кейин вакуумни саклаган холда амалга оширилади. [6,7].
Мазкур усулнинг мавжудларига нисбатан афзалликлари бириктиргич таркибининг 0,01 -0,1% гача пасайиши хисобланади, кейинчалик 7,5 - 7,65 г/см3 зичликдаги магнит юмшок композицион материалдан сифатли прессланган ва юкори магнит хусусиятларга эга булган буюм олиш учун фойдаланилади [3, 5, 6].
Металл кукуни кисми юзасига фосфор оксидини коплаш учун тавсия этилаётган усул модификация килинган. Коплаш усули узига бирламчи металл кукунни аралашманинг берилган микдори билан олдиндан таркибига ортофосфор кислотани спиртли аралашма билан этил спиртни 40%Н3Р04 +60% микдорда аралаштирилади.
Кейинги боскичда тайёрланган кукун изоляцион копламани тайёрлаш учун реакторга жойлаштирилади. Кукунни кушимча реакцион аралашма билан реакцион барабанда 105 дан 106 Па гача босимда, 150-200 °С температурада 1530 дакика кайта ишланади. Натижада темир кисми юзасида феррит бирикмалари ва фосфат таркиби буйича мураккаб коплама хосил булади. Оксид копламанинг кимёвий таркиби буйича темир оксидларининг мураккаб тизими FeO, Fe2O3 ва фосфор оксиди Р205 ни ташкил этади. Шу билан бирга углерод ва кремнийлардан куп булмаган микдорларда иштирок этади. Темир кисмидаги изоляция катламининг калинлиги кукунни кайта ишлаш вактига ортофосфорли кислота ва спиртли аралашманинг таркибига хам боглик булади
Кейинчалик металл кукунига зарур булган хар хил калинликдаги копламани олиш учун коплаш жараёни 2, 3 ва 4 марталаб такрорланади. Металл кукунини оксид катлами билан коплаш учун таклиф этилаётган капсулалаш усули юкори самарали усул хисобланади, амалда охирги киймати узгармайдиган ва берилган таркибдаги копламани олиш учун мухим магнитли ва электр хусусиятли керакли магнит МДМ котишмалар олиш учун амалиётда кенг кулланилиши мумкин [5].
Тажриба асосида олинган материаллар электротехник пулатни алмаштириш имконини беради ва сезиларли даражада таклиф этилаётган электр моторлари параметрларини сезиларли даражада яхшилайди ва масса-габарит улчамларини камайтиради, исрофларни ва жихознинг нархини пасайтиради.
ASC100.29 кукуни асосида тайёрланган композицион магнит юмшок материални ишлаб чикиш буйича Узбекистон республикаси ва Белорус
[3,6].
SJIF 2023 = 6.131 / ASI Factor = 1.7
3(3), March, 2023
республикалари уртасидаги халкаро лойихдлар асосида Белорус миллий фанлар академиясининг "Материалшунослик" илмий тадкикот институти ва Тошкент давлат транспорт университетилари уртасида олиб борилган амалий ахамиятга эга булди.
Кейинги йилларда олиб борилган ишлар натижасида олинган янги композицион материаллар асосида бир канча ишларнинг тажриба намуналари ишлаб чикилди. ASC100.29 кукуни асосидаги композитдан фойдаланган фойдаланиб илмий-техник махсулотлар ишлаб чикариш буйича шартномалар бажарилмокда [5, 6]. Умуман, кичик кувватли электр моторлар элементларини ишлаб чикиш учун узак материаллари юкори аникликда тайёрланган булиши ва юкори магнит хусусиятга эга булиши лозим. Ротор ва статор элементларини аник формасини олишда пресс шакл учун UV-LIGA технологияси ишлаб чикилган. Ротор ва статор магнит материаллари сифатида темир кукуни асосида тайёрланган композицион магнит юмшок материал ва магнит юмшок материалдан тайёрланган матрицалар биргаликда жойлаштирилди [5]. Олинган материалларнинг электромагнит характеристикалари куп кутбли ва юкори кайта улаш частотали электр машиналар яратиш имкононо беради, бу уз навбатида масса габарит улчамларини яхшилайди.
Ишни бажариш давомида олинган маълумотлар кейинчалик, берилган характеристикадаги янги магнит юмшок материаллар олишда ва янги турдаги юкори самарага эга булган электротехник курилмаларни технологиясини яратиш имконини беради.
REFERENCES
1. Говор Г.А., Вечер А.К., Бердиев У.Т., Пирматов Н.Б., Карабаев А., Хасанов Ф.Ф. Магнитно-мягкие материалы на основе железа используемые в электромашиностроение, Вестник ТашИИТа, 2019 г. №3, стр 212-218.
2. Vetcher A., Govor G., Demidenko O., Popescu A. M., Constantin V., Berdiev U., A composite magnetic material with insulating anticorrosive coatings. VI-International scientific conferencematerial science "Nonequilibrium phase transformations", 07-10 September, 2020, Varna, Bulgaria. -р
3. Говор Г.А., Михневич В.В., Митюк В.И., Бердиев У.Т., Пирматов Н.Б., Бердиёров У. Магнитно-мягкие материалы на основе железа. 76-77 стр. Проблемы и перспективы инновационной техники и технологий в аграрно-пищевом секторе. // Сборник научных трудов Международный научно и научно-технической конференции. -Ташкент. ТашГТУ, 2020.
ХУЛОСА
SJIF 2023 = 6.131 / ASI Factor = 1.7
3(3), March, 2023
4. Berdiyev, U., Berdiyorov, U., & Toshpulatova, M. (2022, June). Problems and tasks of creating energy-saving electric machines. In AIP Conference Proceedings (Vol. 2432, No. 1, p. 020002). AIP Publishing LLC.
5. Berdiyev, U. T., Sulaymonov, U. B., & Hasanov, F. F. (2022). MAGNETIC PROPERTIES OF SOFT MAGNETIC COMPOSITES USED IN ELECTROMECHANICAL ENGINEERING. ANNALI D 'ITALIA Учредители: Global Science Center LP, (31), 124-128.
6. Berdiev, U., Vecher, A., & Khasanov, F. (2021). Investigation of the frequency characteristics of composite iron powders with insulating oxide coatings. In E3S Web of Conferences (Vol. 264, p. 05014). EDP Sciences.
