Қорек көздері пәніне кіріспе

1. Түрлендіретін кернеудің фазасының санына байланысты (бірфазалы немесе үшфазалы);
2. Орамдар санына байланысты (2 орамды немесе көп орамды);
3. Магнит өткізгіштің формасына байланысты (стерженьді, бронды, тороидалы);

Жұмыс істеу принципі:

     Электромагниттік  индукция заңына негізделген. Бірфазды, 2 орамды трансформатордың жұмыс істеу  принципін қарастырайық. Бұл трансформатор  стерженьнен және екі обмоткадан (орам сымнан) тұрады.

     

     Орамсымның  біреуі айнымалы кернеу көзі жалғанады (~U₁). Ал екіншілік орамсымға Z_n кедергі жалғанады. Біріншілік орамсымға айнымалы кернеу бергенде, оның бойында айнымалы ток пайда болады. Ол айнымалы ток магниттік өткізгіште айнымалы магнит ағынын туғызады. Ол ағын екінші орамсымда Э. Қ. К – ін туғызады.

Е₁ = - n₁ (1)            Е₂ = - n₂ (2)

     Берілетін кернеу уақыт бойынша өзгеретін  болғандықтан, ағатын ток та уақыт  бойынша өзгеретін болады. Олай болса, токтың тудыратын магнит ағыны да уақыт бойынша өзгеретін болады. Магнит өрісінің ағынын уақыттың синусоидалы  функциясы деп қабылдап,

     Ф = Ф_m ∙ sinωt (3)

оны 1, 2 – формулаға қойып, дифференциалдап  мына өрнекті аламыз:

Е₁ = - n₁ ω сosωt (4)             Е₂ = - n₂ ω сosωt (5)

сosωt = - sin (ωt – π/2) түрлендіру енгізсек,

Е₁ = n₁ ω sin (ωt – π/2) (6)             Е₂ = n₂ ω sin (ωt – π/2) (7)

6, 7 формуланы  4, 5 формуламен салыстырып қарайтын  болсақ, Э. Қ. К – і Ф магниттік  ағыннан фазасы π/2 қалып қоятынын көреміз. Э. Қ. К – ін максимал мәнін

Е_1m = n₁ ω Ф_m Е_2m = n₂ ω Ф_m (8)

Е_1m, Е_2m 2 - ге бөліп, ω - нің орнына 2πf – ні қойып, Э. Қ. К – нің әсет етуші мәнін табамыз:

Е₁ = 4,44·n₁·ƒ·Ф_m (9)

Е₂ = 4,44·n₂·ƒ·Ф_m (10)

Егер 9 – ды 10 – ға бөлсек, келесі өрнек  аламыз:

(11)

 - трансформация коэффиценті деп аталады. 

Пайдаланатын  ферромагниттік материалдар

     Орамсымдардың арасындағы байланысты жақсарту үшін болатты магнит өткізгіштер пайдаланылады. Болатта магнит өткізгіштерді арнаулы  электротехникалық болаттың пластиналарынан  және ленталарынан жасайды. Магнит өткізгіште түрлендірілген энергияның бір бөлігі гистерезис және құйынды токтың әсерінен босқа шығындалады. Магнит өткізгіштің  құйынды токтар әсерінен болатын  шығынды азайту үшін оны жеке пластиналардан жасайды. Пластиналардың арасына лак  жағып изоляциялайды. Пластиналардың қалыңдығы желідегі токтың жиілігі 50Гц болса, ол 0,5 – 0,33 мм етіп жасайды, егер желідегі токтың жиілігі жоғары болса, онда пластинаның қалыңдығы одан да қалың етіп жасайды. Орамдардың орналасуына  және магнит өткізгіштің формасына  байланысты трансформаторлар стерженьді, бронды, ленталы болып бөлінеді.

     

а –  пластиналы стерженьді

     б – пластиналы бронды

     

     в) г)

     в – ленталы стерженьді

     г – ленталы бронды 

     Трансформатордың  орам сымы

     Трансформаторлар  жоғарыда айтқандай бір немесе бірнеше  орамсымдардан тұрады. Электр энергиясының көзіне қосылған орамсым біріншілік, ал қабылдағышқа жалғанған орамсым  екіншілік деп аталады. Егер біріншілік орамсымдағы кернеу екіншілік орамсымдағы  кернеуден үлкен болса, онда бұл  төмендететін трансформатор деп  аталады. Ал егер керісінше болса, онда бұл жоғарылататын трансформатор  деп аталады. Трансформатордың орам сымдарын мейілінше цилиндрлік формада  жаауға тырысады. Орамсымдарды жіңішке  изоляцияланғансымдардан жасайды. Изоляцияланған сымдар ол мыс өткізгіштер.

     Трансформатордың  жұмыс істеу режимдері

     Трансформатордың  бос жүріс режимі

     Трансформатордың  біріншілік орам сымы айнымалы кернеу көзіне жалғанған, ал екіншілік орамсымы ажыратылған режимде жұмыс істеуі трансформатордың бос жүріс режимі деп аталады. U₁ кереудің әсерінен біріншілік орамсымнан бос жүрісті ток ағады.

     І_1б.ж., І_2б.ж. = 0.

     І_б.ж. токтың шамасы өте аз болады. Себебі І₂ = 0, шығындалатын қуат Р₂ = 0. Мұндай жағдайда трансформатордың пайдаланылатын қуаты болатқа кететін қуатқа тең Р₁ = Р_б.

     Қысқа тұйықталу режимі

     Қысқа тұйықталу режимінде трансформатордың орамсымы қысқа тұйықталып қосылады. Біріншілік орамсымға төмендетілген  кернеу беріледі.

     U_қ.т. << U_1ном

     Ол  кезде орамсымдағы ток номиналды  мәніне тең болады. І_қ.т. = І_1ном. U₁ кернеуінің шамасы аз болған кезде, магнит ағынының да шамасы аз болады. Олай болса болаттан шығындалатын қуат аз болады. Сондықтан қысқа тұйықталу режимінде пайдаланылатын қуат мыс өткізгіште шығындалатын қуатқа тең Р = P_мыс.

     Бос жүріс және қысқа  тұйықталу режимінде  жүргізілетін тәжірибе

     ПӘК. Трансформатордың бос жүріс режимінде  жұмыс істеуін зерттеу бос  жүріс тәжірибесі деп аталады. Бос  жүріс тәжірибесін жүргізгенде  біріншілік орамсымдағы кернеу U_б.ж = U_1ном, ток І_б.ж<<І_ном, Р_б.ж = Р_б. Бұл тәжірибеде өлшенетін функционалды шамалар төмендегі көрсеткіштерді есептеуге мүмкіндік береді:

     а) трансформатордың біріншілік орамсымының  тогының активті және реактивті  құраушыларын есептеу керек:

     І_б.ж.а =

;

     І_б.ж.р =

     б) бос жүріс кезіндегі трансформатордың кедергісінің активті және реактивті  шамасын есептеу керек:

     

               

в) трансформатордың трансформация коэффицентін есептеу  керек:

г) бос  жүріс коэффицентін есептеуге мүмкіндік  береді.

к_б.ж=

∙ 100%.

Қысқа тұйықталу режиміндегі  тәжірибе

     Қысқа тұйықталу тәжірибесінде біріншілік орамсымның тогын орамдағы кернеуді және пайдаланылатын қуатты өлшеуге  болады. Өлшеніп алынған тәжірибелік  мәліметтер қысқа тұйықталудағы  трансформатордың кедергісінің активті  және реактивті құраушыларын есептеуге  мүмкіндік береді.

Z_қ.т. =

       R_қ.т. =         Х_қ.т. =

Қысқа тұйықталуда трансформатордың орамсымына кернеуінің түсуінің активті және реактивті  құраушыларын есептеуге болады:

U_қ.т.а. = R_қ.т.∙І_1ном          U_қ.т.р. = Х_{қ.т ∙} І_1ном

     Трансформаторды пайдаланудағы және сыртқы сипаттамалары

     Трансформатордың  сипаттамалары – сапалық көрсеткіштері, жұмыс істеу режимі немесе пайдалау көрсеткіштерітдеп бөлінеді. Жүктеме  жалғанғандағы трансформатордың кернеуінің проценттік өзгерісі трансформатордың сапалық көрсеткіші деп аталады.

     △U% =

;     

     

 U₂       I₁,P₁     η,cosφ cosφ max

      R-C

U_2H                                                                                                                                         P_{m при} U₁= U_1ном

      R-L                      R                                           при Р₂    Р₁

                                  i₂                                                                  P_2m                        P₂

     Трансформатордың  пайдалану сипаттамалары деп  І₁токтың Р₁ қуаттың шамасына тәуелділігін айтамыз. Трансформатордың сыртқы сипаттамалары деп, U₂ кернеудің, активті, активті – индуктивті, активті – сыйымдылықты, кедергілері кезінде і₂ токқа тәуелділігін айтамыз. 
 
 
 
 
 
 

№6 дәріс

Үшфазалы  трансформатордың түрлері

     Үшфазалы  трансформатор көп жағдайда стерженьді түрде жасайды. Мындай трансформатордың құрылысының сұлбасын қарастырайық.

         

                                 a)  б)

     Барлық  бірдей бірфазды трансформатордың біріншілік және екіншілік бір стерженьде орналасқан, ал екі стерженьде ешқандай орамсымдары  жоқ. Жалпы үшфазды желіде трансформаторлардың  екіншілік стерженінен ағатын магниттік  ағын 0 – ге тең. Егер осы үш трансформаторды  орамсымы жоқ стерженьдерді жақын  орналасатындай етсек, онда бұл 3 бос  стерженьді біреу етіп біріктіруге  болады. Фазалық ығысуы периодтық 13 тең трансформатордың магниттік  ағындары 0 – дік стерженьдері арқылы біріктіріледі. Себебі біріктірілген  стерженнің магнит ағыны Ф = 0, олай болса  орамсымдары жоқ стерженнің керегі жоқ. Оны төмендегі сұлбадағыдай етіп жинайды.

     

     Әрбір стерженьге 1фазаның жоғарғы және төменгі кернеуінің орамсымы орналасады. Үш фазалы трансформатордың жұмыс істеу  принципі, бір фазалы трансформатордың жұмыс істеу режимімен бірдей.

     Жоғарғы кернеуінің орамдарының фазаларының  басы А, В, С әріптерімен белгіленеді. Ал олардың кейінгісі x, y, z ұшы деп  белгіленеді. Үшфазды жүйелер үшін жұлдызша етіп қосқанда І_ж = I_ф, ал U_ж = 3U_ф. Ал үшбұрыш етіп қосқанда U_ж = U_ф, ал І_ж = 3 I_ф. Электр қозғаушы күші үш векторының қосындысы 0 – ге тең болса, І₁ + I₂ + I₃ = 0 үш фазалы симметриялы активті және реактивті қуаттарының құраушысы.

Р = 3U_{ф ∙} І_ф cosφ = 3 U_ж І_ж cosφ

Q = 3U_{ф ∙} І_ф sinφ = 3 U_ж І_ж cosφ

мұндағы φ кернеу мен токтың арасындағы фазалық  ығысу бұрышы φ = φ_u- φ_i.

Автотрансформаторлар

     Автотрансформатор деп біріншілік және екіншілік орамсымдары  ортақ және гальваникалық байланысы  бар трансформаторды айтамыз. Гальваникалық  байланыс деп өтімділік ортамен  тікелей байланысты айтамыз.

     

     Гальваникалық байланыс магнит ағынының шамасын анағұрлым  төмендетеді. Жүктемелік І₂ І_ах – тің бір бөлігі болып табылады. Бос жүріс режимінде І₂ =0, олай болса І_ах << І_ном, онда былай жазуға болады U₂ =E₂; мұндағы Е₂ = 4,44·n·ƒ·Ф трансформация коэффиценті: