8. Трансформациялау коэффициенті дегеніміз не Трансформаторды номинальды мндері туралы тсініктеме берііз. Кернеу жне ток трансформаторлары
 Скачать 5.71 Mb.
|
|
8. Трансформациялау коэффициенті дегеніміз не? Трансформатордың номинальдық мәндері туралы түсініктеме беріңіз. Кернеу және ток трансформаторлары. Трансформатор – айнымалы токтың кернеуін жоғарылатуға немесе төмендетуге арналған электр приборы. 1878 жылы орыс өнертапқышы П.Н.Яблочков айнымалы токты трансформациялау (жіктеу) идеясын ұсынды. Ал 1882 жылы орыс өнертапқышы Н.Ф.Усагин трансформатор жасады. Трансформатор тұйық болат өзектен тұрады. Оған сым оралған екі катушка кигізіледі. Орамдардың біреуі бірінші орам айнымалы ток көзіне жалғанады. Оның орам санын п1 дейік. Бірінші орамның міндеті өзіне келіп жеткен айнымалы токты трансформатордың екінші орамына жеткізіп беру. Екінші орамның орам санын п2 делік. Ал екінші орам өзіне келген айнымалы токты не күшейтеді, не әлсіретеді. Ол орамының санына байланысты болады. Орамдар санының бір-біріне қатынасын N1 / N2=К трансформациялау коэффициенті деп атайды. К>1 болғанда трансформаторлар төмендеткіш, ал К<1 болса жоғарлатқыш трансформаторлар болып табылады. Трансформатордың жұмыс істеу принципі электромагниттік индукция құбылысына негізделген. Бірінші және екінші орамдағы ток күші, кернеу мен орам сандарының арасында мынандай байланыс бар. U1 /U2=I2/I1=N1/N2=K Трансформатордың жұмысы орамаларда және магниттік өткізгіште жылу түрінде бөлінетін энергияның шығынымен жүреді. Трансформатордың орамаларындағы қуаттың шығыны  (электрлік шығындар) токтың квадратына пропорцианалды. Үшфазалы трансформатор үшін (1.26)Бұл шығындар трансформатордың жүктелу шамасына тәуелді. Трансформатордың болаттағы магниттік өткізгішіндегі қуаттардың шығыны  (магниттік шығындар) магниттік ағынына және кернеудің  квадратына пропорционалды, өйткені  Трансформатордағы жалпы шығындары  жүктеменің өсуімен жоғарлайды, осыған байланысты трансформатордың қызу температурасы көтеріледі. Кейбір шығын шамаларында температура ең үлкен жіберу мәніне жетеді. Осы шығындардың шамасынан трансформатордың максималь шекті ұзақ жүктемесі анықталады, оның номиналды қуаты (1.27)Трансформатордың номинал қуаты киловольт ампермен (кВА) көрсетіледі, өйткені трансформатордағы шығын трансформаторға келіп тұрған тек токтың және кернеудің шамасына тәуелді. Тансформатордың номинал қуатын киловатпен көрсету мүмкін емес, өйткені трансформатормен беретін активті қуаты тағы да жүктеменің  тәуелді, ол эхксплуатациялау жағдайында өзгеруі мүмкін.Номиналды кернеулер  және номиналды токтар  трансформатордың құжатында және арнайы щитінде көрсетіледі.Бір қатар ерекшеліктерге ие арнайы міндеттегі трансформаторларға кернеу және ток өлшеу трансформаторлары жатады. Олар айнымалы токтағы аспаптардың шектерін кеңейтуге (қосымша кедергілер және шунттар сияқты) қызмет етеді. Сонымен қатар жоғарғы кернеудегі құрылғыларда өлшеу трансформаторларын қолдану өлшеу аспатарына қызмет көрсетуді қауіпсіз етеді және ток өткізгіш бөліктерінің оқшауламасын қарапайымдылайды. Кернеу трансформаторы Бұл трансформаторларды жоғарғы кернеудегі құрылғыларға вольтметрлерді және ваттметрлердің, санағыштардың және басқа аспаптардың паралдельді шарғыларын жалғауға қолданады. Трансформатор кернеудің принципиалды сұлбасы (а) және шартты белгіленуі (б) 1.28 суретте көрсетілген. Құрылысы бойынша ол аз қуаттағы күштік трансформаторларға ұқсас.  а–қосылу сұлбасы; б – шартты белгіленуі; в – векторлық диаграммасы. 1.28 сурет – Кернеу трансформаторы Тарам саны көп  бірінші (жоғарғы вольтті) орама, оның кернеуі өлшенетін желіге параллель қосылады. Тарам саны аз  екінші (төменгі вольтті) орамаға өлшеу аспаптарының параллельді орамалары жалғанады.Үлкен дәлдіктегі өлшеуді алу үшін кернеу трансформаторының жүктемесін (жалғанатын параллельді шарғылардың саны), яғни ол бос жүріс режімі жағдайына жақын жұмыс істейтіндей шектеледі. Кернеу трансформаторларының бірінші номинал кернеуі  жоғарғы вольтті құрылғының номиналды кернеуіне тең, ал оның екінші номиналды кернеуі  негізінен 100 В тең. Кернеу трансформаторларын бірфазалы және үшфазалы болып жасалады.Трансформатордың трансформациялау коэффициенті деп бірінші ораманың номиналды кернеуінің екінші ораманың номиналды кернеуіне қатынасын айтады:  (1.63)Бақыланатын тізбектің кернеуінің нақты мәндерін алу үшін вольтметрдің көрсеткішін көбейту қажет  Кернеу трансформаторын қолдану өлшеу нәтижелеріне кейбір дәлсіздіктерді әкеледі. Трансформатордың орамасында кернеудің түсуінен келтірілген екінші кернеу  бірінші кернеуден  біршама өзгешленеді. Осыған орай  қатынасына тең нақты трансформациялау коэффициенті, (1.63) формуламаен анықталатын  номиналдық мәннен өзгешеленеді.Трансформациялау коэффициентіндегі ауытқудан басқа, біріктірілген диаграммадағы 1.28, в суретті қара  және  векторлары арасындағы бұрышымен  анықталатын бұрыштық қателік байқалады. Трансформатордың жүктемесі өскен сайын қателіктері де өседі. Вольтметрлердің көрсеткіштерінің дәлдігіне тек трансформациялау коэффициентіндегі қателік әсер етеді. Ваттметрлер, электр энергиясының санағыштары және фазометрлері үшін екі қателіктерде маңызды мәнге ие, өйткені бұрыштық қателік шамасын бұрмалайды.3.8 Ток трансформаторы Бұл трансформаторларды жоғарғы және төменгі кернеудегі құрылғыларда амперметрлерді және ваттметрлердің токтық шарғыларын, санағыштарды және басқа аспаптарды жалғауға қолданады. Трансформатор тогының (а) принципиалды сұлбасы және оның шартты белгіленуі (б) 1.29 суретте көрсетілген. Ток трансформаторының бірінші орамасы бақыланатын тізбекке (желіге) Ж1, Ж2 сығымдарымен тізбектей қосылады. Екінші ораманың сығымдарына  және  аспаптардың токтық шарғылары жалғанады. Соңғыларын, яғни олар арқылы бір ток өтетіндей өзара тізбектей жалғанады.Ток трансформаторының екінші орамасының тарамдар саны бірінші ораманың тарамдар санынан бірнеше есе жоғары болады.Ток трансформаторының трансформациялау коэффициенті деп бірінші ораманың номиналды тогын  екінші ораманың номиналды тогына  қатынасын айтады (1.64) а – қосылу сұлбасы; б – шартты белгіленуі. 1.29 сурет – Ток трансформаторы Ток трансформаторында тәуелсіз шамасы ретінде бірінші кернеу емес, (күштік трансформаторлары және кернеу трансформаторлары сияқты) өлшенетін ток  болып табылады. Екінші ораманың номиналды тогы негізінен 5 А тең. Бақыланатын тізбектегі токтың нақты мәнін алу үшін амперметрдің көрсеткішін  көбейту қажет. Амперметрдің және басқа аспаптардың токтық шарғыларының кедергілерінің қосындысы аз болады (1 Ом-нан төмен), сондықтан трансформатор тогы қысқа тұйықталу режіміне жақын жағдайында қалыпты жұмыс істейді. Егер ток трансформаторының жұмыс істеу уақытында екінші орамасын ажыратса, онда  тогы нөлге тең болады, ал бірінші ораманың магниттеуші күші  өзгеріссіз қалады. Осыған байланысты магниттік өткізгіштегі  ағыны көп есеге көбейеді. Бұл деген өзімен бірге магниттік өткізгіштегі шығынның өсуіне және оның шектен тыс қызуына әкеледі. Сонымен қатар, жоғарылаған магиттік ағын екінші орамада қызмет көрсетушілерге және оқшауламаның бүтіндігіне қауіпті көп мәндегі ЭҚК пайда болуына әкеледі. Сондықтан жұмыс істеп тұрған ток трансформаторының екінші тізбегін тұйықтауға болмайды. Кей жағдайларда жұмыс істеп тұрған ток трансформаторының аспапты ажырату қажет болған жағдайда, оны алдын ала екінші орамасын тұйықтайды. Ток трансформаторы кернеуі сияқты өлшеу нәтижелеріне трансформациялау коэффициентінің қателіктерінен және бұрыштық қателіктерінен кейбір қателіктерді енгізеді.1.30 суретте екі сымды желіге (а) және үшфазалы үш сымды желіге (б) ток трансформаторы кернеуі арқылы жалғанған өлшеу аспаптар жинағының қосылу сұлбасы көрсетілген. 9. Автотрансформатордың құрылымы және оның іс жүзінде қолданылуына тоқталыңыз. Пісіру трансформаторы туралы түсініктеме беріңіз. Екінші кернеу  бірінші кернеуден  аз өзгешелікте болған жағдайларда, яғни трансформациялау коэффициенті бірге жақын болған кезде автотрансформаторларды қолданған үнемдірек болады.Автотрансформатор жай трансформатордан өзгешелігі, оның бірінші және екінші орамалары бір жалпы электрлік тізбекке біріккен оны 1.29 суреттен көруге болады. Сонымен, төменгі кернеудегі орама жоғарғы кернеудегі ораманың бөлігі болып табылады. Автотрансформатордың сәйкес келтірілген кернеуін шамасына дейін төмендеуін көрсететін сұлбасын қарастырайық оны 1.26 суреттен көруге болады. а-төмендеткіш; б –жоғарлатқыш. 1.29 сурет - Автотрансформаторлардың сұлбасы Егер қарапайымдылық үшін орамалардағы кернеудің түсуін ескермесе, онда индукцияланған тарамдардағы және  тарамдардағы индукцияланған  және  ЭҚК және кернеулері сәйкес тең болады.Автострансформатордың трансформациялау коэффициенті:  (1.58) тарамдары арқылы  тогы, ал тарамдары арқылы -  тогы өтеді. Бос жүріс тогын есепке алмай және орамалардағы токтардың бағыттарын ескеріп магниттеуші күштердің теңдеуін жазамыз. (1.59)Бұдан келесі тәуелділікті алуға қиын емес:  (1.60)Трансформатордың және автрансформатордың активті материалдарының салмағы (мыс, болат), олардың орамаларының қуаттары жуықтап пропорционалды. Трансформатордың орамаларының қуаттарының қосындысы трансформациялау коэффиципентіне тәуелді емес:  (1.61)Автотрансформатордың орамаларының жалпы қуаты трансформациялау коэффициентіне тәуелді:  (1.62)Алынған өрнекті салыстырып, көретініміз коэффициент трансформация  бірге жақын болса, онда орамаларының қуатының қосындысы төмен болады және ол деген автотрансформаторды пайдалану тиімді болып табылады.1.26 суретте атотрансформатордың, яғни оған келтірілген кернеуді жоғарлатуға жұмыс істейтін қосылу сұлбасы келтірілген. Қажетті жағдайларда автотрансформаторлар эксплуатациялау жағдайында трансформациялау коэффициентін өзгертуге мүмкіндік беретін құрылғысымен жасалады. Осындай принциппен, мысалға зертханалық автотрансформатор ЛАТР жасалған оны 1.27 суреттен көруге болады. Екінші тізбектегі сығымдаулардың бірі болып сырғымалы щетканың түйіспесі 1 қызмет етеді. Соңғысы рычагімен байланысқан тұтқаның 2 көмегімен, оны бір жағы (жоғарғы жағы) оқшауламадан тазаланған ораманың тарамдарымен 3 қозғалтуға болады. Осылай екінші кернеуді баяу реттеуге жетеді. Жоғарғы кернеу желісінен (мысалға 1000 В) төменгі кернеудегі (мысалға 220В) құрылғыларды қоректендіру үшін автотрансформаторларды пайдалануға болмайды, өйткені бұл жағдайда төменгі кернеудегі жалғанған тұтынушылар жоғарғы кернеудегі желімен тікелей байланыста болып қалады. 1  .27 сурет – Зертханалық автотрансформатордың сыртқы түріБұл құрылғыларды қауіпсіз қызмет көрсету жағдайы және ток өткізгіш бөліктерінің оқшауламасының дұрыстығы бойынша бұлай жалғануға болмайды. Автотрансформаторлар бірфазалы және үшфазалы болып бөлінеді. Соңғыларында орамалар негізінен жұлдызша және ұшбұрыша жалғанады.    |