Asinxron motorlarni nosimmetrik rejimlari

Kirish. Zamonaviy sanoat va qishloq xo‘jaligi sohalarida asinxron motorlar eng keng qo‘llaniladigan elektr yuritmalar hisoblanadi. Ularning konstruktiv soddaligi, yuqori ishonchliligi, texnik xizmat ko‘rsatishdagi qulayligi va iqtisodiy samaradorligi tufayli elektr energiyaning katta qismi aynan shu turdagi motorlar orqali mexanik ishga aylantiriladi. Biroq amaliy ekspluatatsiya sharoitida elektr tarmoqlari doimo ideal simmetrik rejimda ishlamaydi. Ko‘pincha yuklamalarning fazalar bo‘yicha notekis taqsimlanishi, tarmoq elementlarining qarshiliklaridagi farqlar, fazalardan birining uzilishi yoki qisqa tutashuvi natijasida nosimmetrik kuchlanish holatlari yuzaga keladi. Natijada asinxron motorning stator sarg‘ilariga ta’sir qiluvchi uch fazali kuchlanish vektorlari simmetrik joylashmaydi va motor magnit maydoni buziladi. Bunday sharoitda teskari aylanuvchi magnit oqimi hosil bo‘lib, rotor o‘ramlarida qo‘shimcha toklar, moment tebranishlari hamda issiqlik yo‘qotishlarining ortishi kuzatiladi. Bu holat motorning samaradorligini pasaytiradi, izolyatsiya qizishini tezlashtiradi va xizmat muddatini qisqartiradi. Nosimmetrik rejimda motorning ishlash samaradorligini aniqlash uchun fazalararo kuchlanish nomutanosiblik darajasi maxsus koeffitsiyent yordamida baholanadi. U quyidagi ifoda bilan aniqlanadi: bu yerda: Umax – eng katta, Umin – eng kichik, Uo‘rt – o‘rtacha faza kuchlanishi qiymatlaridir. Amaldagi GOST 32144–2013 standartlariga ko‘ra bu koeffitsiyentning qiymati 2–3 % dan oshmasligi kerak. Agar u 5 % dan yuqori bo‘lsa, motor momenti 20–25 % gacha kamayadi, o‘ramlarning harorati esa 1,5–2 baravar ortadi. Natijada energiya yo‘qotishlari ortib, tizimning umumiy foydali ish koeffitsiyenti pasayadi. Shu sababli nosimmetrik rejimlarning paydo bo‘lishini erta aniqlash va ularni avtomatik nazorat qilish sanoat elektr yuritmalari uchun muhim texnik masalalardan biri hisoblanadi. Nosimmetrik rejimlarning salbiy ta’siri, ayniqsa, qishloq xo‘jaligi nasos stansiyalari, ventilyatsiya tizimlari, kompressorlar va suv ta’minoti ob’ektlarida yaqqol namoyon bo‘ladi. Ushbu ob’ektlarda elektr tarmoqlari ko‘pincha uzoq masofalarga cho‘zilgan bo‘lib, fazalar qarshiligining nomutanosibligi yuqori bo‘ladi. Shu bois, bunday tizimlarda motorlarning issiqlik rejimini nazorat qilish, teskari magnit oqimini tahlil qilish va fazaviy nomutanosiblikni kompensatsiyalovchi algoritmlarni ishlab chiqish dolzarb ilmiy va amaliy ahamiyat kasb etadi. Hozirgi paytda dunyo bo‘yicha nosimmetrik rejimlarni aniqlash uchun vektorli o‘lchov, spektral tahlil, sun’iy intellekt asosidagi monitoring hamda fazor o‘zgarishlarini real vaqt rejimida kuzatuvchi tizimlardan foydalanilmoqda. Biroq ularning ko‘pchiligi asinxron motorlarning dinamik jarayonlarini to‘liq inobatga olmaydi, natijada aniqlik va barqarorlik ko‘rsatkichlari yetarli darajada emas. Shu nuqtai nazardan, nosimmetrik rejimlarda ishlovchi asinxron motorlarning elektromagnit jarayonlarini chuqur matematik modellashtirish, ularning tok, moment va issiqlik parametrlarini real vaqt Development of science and technology Scientific and technical journal №1/2026 150 Mashinasozlik va energetika rejimida kuzatish imkonini beruvchi algoritmlarni ishlab chiqish bugungi kun ilmiy izlanishlarining markazida turibdi. Mazkur tadqiqotning maqsadi — asinxron motorlarning nosimmetrik ta’minot sharoitida ishlash jarayonini matematik modellashtirish, nosimmetriklik darajasining motor ish rejimlariga ta’sirini tahlil qilish va natijalarga asoslanib ularni avtomatik nazorat qilish hamda himoya algoritmlarini takomillashtirishdan iborat. Tadqiqot natijalari asinxron motorlarning energiya samaradorligini oshirish, ularning xizmat muddatini uzaytirish va texnik ekspluatatsiya xavfsizligini ta’minlashga xizmat qiladi. Materiallar va usullar. Asinxron motorlarning nosimmetrik rejimda ishlash jarayonini tadqiq etish uchun nazariy, modellashtirish va eksperimental yondashuvlar qo‘llanildi. Tadqiqotning maqsadi motorning elektr va mexanik parametrlariga kuchlanish nomutanosibligining ta’sirini aniqlash hamda nazorat algoritmlarini ishlab chiqishdan iborat bo‘lgani sababli, model asosida matematik tahlil va Simulink muhitida kompyuter simulyatsiyasi amalga oshirildi. Matematik model asoslari. Nosimmetrik uch fazali tizimni tahlil qilishda fazor usulidan foydalanildi. Stator fazalaridagi kuchlanishlar quyidagi ko‘rinishda ifodalandi: bu yerda: Um - kuchlanish amplitudasi, ΔϕB va ΔϕC – fazalararo burchaklardagi nomutanosiblikni ifodalaydi. Nosimmetrik rejimda motor statoridagi magnit oqimi aylanish tezligi ωs=2πf bo‘lsa, nosimmetrik holatda teskari aylanuvchi oqim chastotasi ham paydo bo‘ladi va bu oqim rotorga qarama-qarshi yo‘nalishda moment hosil qiladi. Bunday holda umumiy elektromagnit moment quyidagicha yoziladi: Bu ifoda orqali motor momentidagi tebranishlar amplitudasi nosimmetriklik darajasi bilan to‘g‘ridan-to‘g‘ri bog‘liqligini aniqlash mumkin. Park–Clarke transformatsiyasi asosidagi vektor modeli. Matematik modellashtirishda fazaviy o‘zgaruvchilarni ikki o‘qli koordinata tizimiga o‘tkazish uchun Park–Clarke transformatsiyasidan foydalanildi: Ushbu o‘zgarish yordamida stator va rotor toklari hamda magnit oqimlari o‘zaro bog‘liq differensial tenglamalar shaklida ifodalandi. MATLAB/Simulink muhitida yaratilgan modelda har bir fazaning kuchlanish, tok va moment o‘zgarishlari real vaqt rejimida tahlil qilindi. Model tarkibida quyidagi bloklar ishlatildi: • Uch fazali kuchlanish manbai – fazalararo nomutanosiblikni KU=0…10% oralig‘ida o‘rnatish imkoniyatiga ega; • Asinxron motor bloki – 1,5 kVt quvvatli, 4 qutbli, 50 Hz tarmoq chastotali motor parametrlariga asoslangan; • O‘lchov bloklari – stator toklari, elektromagnit moment va issiqlik yo‘qotishlarini qayd etuvchi virtual sensorlar; • Scope bloklari – tok, moment va kuchlanish grafigini vizual tahlil uchun. Modelni verifikatsiya qilish maqsadida Andijon qishloq xo‘jaligi va agrotexnologiyalar instituti laboratoriyasida 1,5 kVt quvvatli asinxron motor (AИР90L4) ustida tajribalar o‘tkazildi. Tajriba vaqtida uch fazali tarmoq kuchlanishlari voltmetr-ampermetr kompleksi orqali o‘lchandi, moment esa dinamometr yordamida baholandi. O‘lchov natijalari model tahlili bilan 95 % aniqlikda mos keldi, bu yaratilgan modelning ishonchliligini tasdiqlaydi. “Fan va texnologiyalar taraqqiyoti” Ilmiy-texnikaviy jurnal №1/2026 151 Mechanical engineering and energy Simulyatsiya vaqtida kuchlanishning 3 %, 5 % va 10 % nomutanosiblik darajalari uchun motorning asosiy parametrlaridagi o‘zgarishlar o‘lchandi. Quyidagi jadvalda natijalar umumlashtirilgan: Harorat ortishi, °C 0 (simmetrik) 0 0 40 3 −5 −2 50 5 −12 −6 60 10 −22 −14 75 Natijalar va tahlil. Nosimmetrik rejimlarda asinxron motorning elektr va mexanik parametrlaridagi o‘zgarishlar modellashtirish va tajriba asosida tahlil qilindi. Simulink modeli yordamida kuchlanish nomutanosibligining turli darajalarida (0 %, 3 %, 5 %, 10 %) stator toklarining vektor diagrammalari, elektromagnit moment tebranishlari va issiqlik yo‘qotishlari o‘lchandi.Moment va toklarning o‘zgarish dinamikasi. Nomutanosiblik darajasi oshgani sari motor momenti va faza toklari orasida nolinear bog‘lanish kuzatildi. Simulyatsiya natijalari asosida quyidagi empirik ifoda hosil qilindi: Nomutanosiblik (KU), % Moment o‘zgarishi, % Samaradorlik kamayishi, % bu yerda Mn – nominal moment, KU – kuchlanish nomutanosibligi (%). Ushbu tenglama shuni ko‘rsatadiki, 5 % nomutanosiblikda motor momenti taxminan 12 % ga kamayadi, bu esa ishlab chiqarish jarayonlarida sezilarli tebranish va samaradorlik pasayishiga olib keladi. Quyidagi grafik (1-rasm) asosida momentning o‘zgarish xarakteri ifodalanadi: Grafikdan ko‘rinadiki, momentning pasayish chizig‘i eksponensial tusda bo‘lib, nosimmetriklik ortgani sayin o‘zgarish tezligi ham kuchayadi. Issiqlik rejimining tahlili. Nosimmetrik rejimda stator fazalaridagi toklarning ortishi natijasida issiqlik yo‘qotishlari (Joul-Lenz qonuni asosida) quyidagi ifoda bilan aniqlanadi: 1-rasm. Asinxron motor momentining kuchlanish nomutanosibligi darajasiga bog‘liqligi. Agar tok 10 % ga oshsa, issiqlik quvvati 21 % ga ortadi, chunki yo‘qotish tok kvadratiga proporsional. Modellashtirish natijalarida 5 % nomutanosiblikda faza toklari 1,1 A dan 1,24 A gacha oshgani qayd etildi, bu issiqlik oqimining 28 % ga ortishiga olib keldi. Tajriba o‘lchovlari bilan mos natijalar quyidagi grafik (2-rasm) ko‘rinishida ifodalanadi: 3 % nomutanosiblikda motor korpusi harorati 50 °C, 5 % da 60 °C, 10 % da esa 75 °C gacha ko‘tarilgan. Bu issiqlik ortishi izolyatsiya qarish tezligini ikki baravar oshiradi va motorning xizmat muddatini 30– 40 % ga qisqartiradi. 2-rasm. Nosimmetrik rejimda motor korpusi haroratining KU (kuchlanish nomutanosibligi) bo‘yicha o‘zgarishi. Development of science and technology Scientific and technical journal №1/2026 152 Mashinasozlik va energetika Energiya samaradorligi va mexanik tebranishlar. Samaradorlikning o‘zgarishi kuchlanish nomutanosibligi bilan bog‘liq ravishda quyidagi empirik bog‘lanish orqali ifodalandi: bu yerda: η – nominal samaradorlik. 5 % nomutanosiblikda samaradorlik 6 % gacha pasayadi, bu esa ishlab chiqarish tizimlarida ortiqcha energiya sarfi va ekspluatatsiya xarajatlarining oshishiga sabab bo‘ladi. Simulink natijalarida shuningdek, motor korpusida mexanik tebranish amplitudasining 2,5 baravar ortgani aniqlangan. Bu esa podshipnik va mexanik uzatmalarda ortiqcha yuklanishlar paydo bo‘lishi mumkin Tahlil natijalari shuni ko‘rsatadiki, asinxron motorlarning nosimmetrik rejimlarda ishlashi tizimning elektr, issiqlik va mexanik jarayonlarini kompleks tarzda o‘zgartiradi. Faza kuchlanishlaridagi nomutanosiblik stator magnit maydonining siljishiga olib kelib, motor ichida teskari aylanuvchi magnit komponent hosil qiladi. Ushbu komponent asosiy aylanuvchi oqimga qarshi yo‘nalishda ta’sir etib, moment tebranishini va issiqlik yo‘qotishlarini oshiradi. Tahlil qilingan matematik model, grafik va tajriba natijalari bir-birini tasdiqlaydi. Natijalar shuni isbotlaydiki, hatto kichik (3–5 %) kuchlanish nomutanosiblik ham motor samaradorligi va barqarorligiga sezilarli salbiy ta’sir ko‘rsatadi. Xulosa. Tadqiqot natijalari shuni ko‘rsatadiki, asinxron motorlarning nosimmetrik rejimlarda ishlashi ularning elektr, issiqlik va mexanik parametrlariga sezilarli darajada ta’sir ko‘rsatadi. Kuchlanish nomutanosibligining ortishi bilan elektromagnit moment kamayadi, toklar tebranishi kuchayadi hamda issiqlik yo‘qotishlari ortadi. Simulyatsiya va tajriba ma’lumotlari asosida aniqlanishicha, 3–5 % gacha bo‘lgan kuchlanish nomutanosiblik motor momentini 10–12 % ga kamaytiradi, samaradorlikni 5–6 % gacha pasaytiradi hamda haroratni 20–25 °C ga oshiradi. Ushbu holat izolyatsiya qarish tezligini kuchaytiradi, rotor va stator o‘ramlarida ortiqcha issiqlik yig‘ilishiga sabab bo‘ladi va motorning xizmat muddatini qisqartiradi. Shuningdek, energiya samaradorligining pasayishi elektr tarmoqlaridagi umumiy yo‘qotishlarni ko‘paytiradi. Shuning uchun elektr ta’minot tizimlarida kuchlanish simmetriyasini doimiy nazorat qilish, fazalar bo‘yicha yuklamalarni teng taqsimlash va avtomatik muvozanatlash qurilmalaridan foydalanish zarur. Tadqiqot davomida ishlab chiqilgan matematik model, Simulink muhitida yaratilgan dinamik tizim hamda tajriba o‘lchovlari bir-birini yuqori aniqlikda tasdiqladi. Model yordamida nosimmetriklik darajasining motor momenti, samaradorligi va issiqlik rejimiga ta’siri uchun empirik bog‘lanishlar topildi. Bu bog‘lanishlar asosida real vaqt rejimida nosimmetrik rejimni aniqlash va himoya tizimlarini avtomatik boshqarish algoritmlarini ishlab chiqish imkoniyati yaratiladi. Umuman olganda, olingan natijalar asinxron motorlarni energiya samaradorligini oshirish, ularning ekspluatatsiya xavfsizligini ta’minlash va xizmat muddatini uzaytirish uchun nosimmetrik rejimlarni erta aniqlovchi, monitoring va kompensatsiya tizimlarini ishlab chiqish zarurligini isbotladi. Tadqiqot natijalari sanoat, qishloq xo‘jaligi nasos stansiyalari va ventilyatsiya tizimlari uchun amaliy qo‘llash imkoniyatiga ega bo‘lib, kelgusida “asinxron motorlarni nosimmetrik rejimda avtomatik nazorat qilish tizimini takomillashtirish” yo‘nalishida ilmiy izlanishlarni davom ettirish uchun asos yaratadi