ЭЛЕКТР МАШИНАЛАРИ трансформатор. Электр машиналари трансформаторлар
 Скачать 4.38 Mb.
|
|
ТЎРТИНЧИ БОБ 4. ТРАНСФОРМАТОРЛАРНИНГ ҚИСҚА ТУТАШУВ РЕЖИМИ 4.1. УМУМИЙ ТУШУНЧАЛАР ҚИСҚА ТУТАШУВ КУЧЛАНИШИ Трансформаторларнинг қисқа туташуви деб унинг шундай чекланган режимига айтиладики, бунда иккиламчи чулғам ўз-ўзига қисқа (қаршилиги нолга яқин бўлган ўтказгич билан) уланиб, бирламчи чулғамга u1 ўзгарувчан кучланиш уланади. Шу сабабли, иккиламчи чулғам кучланиши u2 қ 0 бўлади. Агар трансформаторнинг қисқа туташувида унинг бирламчи чулғамига номинал ёки унга яқин бўлган кучланиш узатилса, у холда чулғамлардаги қисқа туташув токлари номинал токлардан 10-20 марта каттароқ бўлади. Бунга сабаб чулғамлар қаршиликларининг нисбатан кичиклигидир. Трансформаторнинг бундай режим унинг эксплуатацияси жараёнида учраб туриши учун уни эксплуатацион қисқа туташув (авария қисқа туташуви) деб аталади. Бу режимда жуда катта электродинамик кучлар вужудга келиши ва иссиқлик ажралиши сабабли трансформатор учун жуда хавфли хисобланади. Шу сабабли, трансформатор керакли даражада механик ва термик мустахкамликка эга бўлиши, унинг электр схемаси эса қисқа (одатда Iсек. дан кам) вақт ичида трансформаторни ўчира оладиган ҳимояни кўзда тутилган бўлиши шарт. Агарда ҳимоя трансформаторни ўз вақтида ўчира олмаса, у аварияга учрайди. Трансформатонинг яна бошқа қисқа туташув режими – қисқа туташув синовидир. Синовни ўтказишда трансформаторнинг бирламчи чулғамига пасайтирилган кучланиш узатилади ва унинг қисқа туташув кучланиши ва сарфланаётган қисқа туташув қувват исрофи ўлчанади. Бунда фойдали иш бажарилмайди. Трансформаторнинг бундай режими қисқа туташув синови дейилади. Бу ерда яна бир бор шуни таъкидлаш керакки, юксиз ишлаш режими билан биргаликда, қисқа туташув режими трансформаторлар назарияси ва эксплуатациясида мухим аҳамиятга эга. Фараз қилайлик, трансформаторнинг бирламчи чулғамидаги токлар номиналга тенг бўлсин. uҚН кучланишнинг мазкур чулғам номинал кучланишига нисбатан фоизда ҳисобланган қиймати қисқа туташувнинг номинал кучланиши ёки соддароқ – қисқа туташув кучланиши дейилади. Бунда, соддалаштириш учун “Н” индекси тушириб қолдирилади, яъни Синов қоидаларига кўра қисқа туташув кучланиши чулғамларнинг нормал ишлашдаги ҳароратига келтирилади. Уч фазали икки чулғамли трансформаторлар учун 4.1-жадвалда келтирилган қийматлар қабул қилинган. Ундан кўринадики, трансформаторнинг қуввати ва кучланиши ошган сари, қисқа туташув кучланиш қиймати ортади. қисқа туташув кучланиши бошқа муҳим қийматлар қаторида, трансформаторнинг паспортида келтирилади. 4.1-жадвал
4.2. Трансформатор қисқа туташувда ишлашининг физик жараёнлари Иккиламчи чулғам қисқа туташтирилган трансформаторларнинг бирламчи чулғамига синусоидал ўзгараётган кучланишнинг шундай қийматини узатайликки бирламчи ва икиламчи чулғамлардаги ток I1 ва I2 лар ўзларининг номинал қийматларига тенг бўлсин. I1 ва I2 токлар бирламчи I1W1 ва иккиламчи I2W2 м.ю.к. ларни ҳосил қиладилар. Улар ўзаро таъсир этиб магнит ўзакда иккала чулғамнинг кесиб ўтувчи Фқ магнит оқимини ҳосил қиладилар. Бундан ташқари I1W1 ва I2’W2 м.ю.к. лар бирламчи Ф1 ва иккиламчи Ф2 тарқоқ магнит оқимларини ҳосил қиладилар. Мазкур оқимлар ҳар қандай чулғамларда уларнинг м.ю.к. лари ёрдамида ҳосил бўладилар ва фақат мазкур чулғамларни кесиб ўтадилар деб фараз қиламиз (4.I–расм). Магнит оқим Фқ бирламчи ва иккиламчи чулғамларда Е1қ ва Е2қ э.ю.к. ларини, тарқоқ оқимлар эса ва э.ю.к. ларни индуктивлайдилар. У ҳолда (1.33) ва (1.34,а) га кўра бирламчи ва иккиламчи чулғамлар э.ю.к. лари тенгламалари қуйидагича бўлади: (4.1) (4.2) 4.1-расм. Трансформаторнинг =ис=а туташгандаги тар=о= магнит о=имлари. 4.2-расм. +ис=а туташувдаги алмаштириш схемаси. 4.3-расм. +ис=а туташган трансформаторнинг вектор диаграммаси Бирламчи кучланиш u1қ номинал кучланишнинг 5-10% нигина ҳосил қилганлиги сабабли ўзакдаги асосий магнит оқим Фқва уни ҳосил қилаётган м.ю.к. ларнинг қийматлари жуда кичик ва уларни ҳисобига олмаса ҳам бўлади. У ҳолда трансформаторнинг қисқа туташув режимида унинг м.ю.к. лар тенгламалари (1.32,а) ва (1.32,б) тенгламаларга кўра ёки (4.3) бўлади. Юқоридаги (4.2) ва (4.3) лардан фойдаланиб (4.1) ни қуйидагича кўринишда ёзиш мумкин: (4.4) Юқорида келтирилган қаршиликлар трансформаторнинг қисқа туташув параметрлари дейилади. 4.3 трансформаторнинг қисқа туташувидаги алмаштириш схемаси ва вектор диАграммалари Юқоридаги (4.4) тенгламани ток I1 нисбатан ечсак: (4.5) Демак, иккиламчи чулғами қисқа туташса ва бирламчи чувлғамга U1k кучланиш уланса, у ҳолда қаршиликлари Z1қr1+j x1 ва бўлган бирламчи ва иккиламчи чулғамлари кетма-кет уланган трансформатор билан алмаштириш мумкин. Бундай схемани юқорида кўрилган (4.2-расм) схемадан магнитловчи ток I0 ни нолга тенглаштириб ҳосил қилиш мумкин Агар Фк –қисқа туташувдаги асосий магнит майдони вектори бўлиб, уни ихтиёрий йўналишда жойлаштирилса (4.3,а-расм), шу оқимнинг бирламчи ва иккиламчи чулғамларда индуктивлаган э.ю.к. лар векторлари Фк-дан 900 га кечикади. векторига бурчак остида иккиламчи ток вектори жойлаштирилади. дан 900 кечикувчи тарқоқ э.ю.к. векторига бурчак остида иккиламчи ток вектор жойлаштирилади. дан 900С га кечикувчи торқоқ э.ю.к. вектори ва ток вектор билан акс фазада бўлган - векторлари жойлаштириладилар. Юқоридаги (4.2) тенгламада келтирилганга биноан, э.ю.к. ларнинг геометрик йиғиндисини аниқласак, ўз-ўзига берк тўғри бурчакли учбурсак OFD ни ҳосил қиламиз. Бироқ қисқа туташув вектор диаграммасини қурганда (1.23, б) тенгламадан ҳам фойдаланиш мумкин. Бу ҳолда, э.ю.к. лар векторини эмас, балки мос равишда уларга тенг, аммо қарама-қарши йўналган (акс фазада бўлган) индуктив ва актив кучланишлар пасаюви ларини (4.3,б-расм) жойлаштирамиз. (3.4) тенгламага кўра бирламчи ток векторига тенг ва акс фазада бўлади. Бирламчи кучланиш вектори ни (4.1) тенгламадаги кучланиш ташкил этувчилари ёрдамида қуриш қулайроқдур. токнинг кучланишга нисбатан фазаси бурчак билан ифодаланади. Шу вектор диаграммасини (4.2-расмда) келтирилган алмаштириш схемаси ёрдамида қайта қурсак, ўзининг содда ва аниқлиги билан фарқланувчи қисқа туташув учбурчагига айланади. Бунинг учун бирламчи ток ни ордината ўқига мусбат йўналишда жойлаштирамиз (4.4-расм) ва маълум бўлган усул билан кучланишлар пасаюви ларини кўрамиз. Кучланишлар пасаюви векторларини қўшиш кетма-кетлиги ўзгаришида фарқ бўлмайди. Шунинг учун, 0 нуқтадан бошлаб (4.4-расм) кўрсатилганидек кетма-кетликда узлуксиз чизиқлар билан чизишимз мумкин. ОВА учбурчаги қисқа туташуви учбурчаги деб аталади. Унинг катетлари Uk қисқа туташув кучланишининг актив ва индуктив ташкил этувчиларини ҳосил қиладилар ва трансформаторнинг актив ва индуктив қисқа туташув кучланишлари деб аталади. 4.4,а-расмдан кўринадики, ва (4.7) Трансформаторларнинг эксплуатациясида ишлатиладиган қисқа туташув учбурчаги учун I1қI1Н токи олиниб, учбурчакнинг ҳамма томонлари номинал кучланиш U1Н нинг фоизига келтирилади. Бунда, уларга вектор тусини бермасдан, соддалаштирилган ҳолда чизишимиз мумкин (4.4, б-расм). Шундай қилиб, 4.4-расм. Трансформаторнинг =ис=а туташув учбурчаклари. Бунда uқ.а ва uқ.р лар қисқа туташув кучланишининг актив ва реактив ташкил этувчилари деб аталади. 4 4.5-расм. +ис=а туташув синови схемаси. .4. ҚИСҚА ТУТАШУВДАГИ ҚУВВАТ ИСРОФЛАРИ ВА ТРАНСФОРМАТОР ҚИСҚА ТУТАШУВИ ПАРАМЕТРЛАРИНИ АНИҚЛАШ. УЧ ФАЗАЛИ ТРАНСФОРМАТОРЛАРНИНГ ҚИСҚА ТУТАШУВИ Қисқа туташув жараёнида асосий магнит оқими Фқ нинг қиймати кичик бўлганлиги сабабли магнит ўтказгичнинг пўлатдаги қувват исрофи жуда кичик бўлиб, уни ҳисобга олмаслик мумкин ва қисқа туташув қуввати Рқ фақат мисдаги (чулғамлардаги) Рм1 ва Рм2 қувват исрофига сарфланади, яъни (4.9) Мисдаги т исрофи қуйидагилардан иборат: а) чулғамларнинг ўзгармас токка кўрсатадиган (Омик) қаршиликлари r1а ва r2а да ажралувчи Рма мисдаги асосий исрофлар; б) чулғамларда ҳосил бўлувчи қушимча қувват исрофлари – уюрма токлар ҳосил қилган исрофлар, ўтказгичлар кесишувидан ҳосил бўлган номукаммаллик сабабли исроф ва тарқоқ оқимларнинг бок деворларидан ўтиши натижасида ажралувчи исрофлардан иборат. Мисдаги асосий қувват исрофи чулғамдаги исрофнинг асосий қисмини ташкил этади: (4.10) Мисдаги қўшимча қувват исрофи масаласи мураккаб бўлиб, уни аниқлаш махсус муаммо ҳисобланади. Кўпинча уни асосий қувват исрофи таркибига эмпирик аниқланган қўшимча исроф коэффициентлари (Kr1 ва Kr2 ) орқали қаршилик r1a ва r2A ларни катталаштириш йўли билан киритилади, яъни Шундай қилиб, (4.11) қўшимча қувват исрофларининг қийматлари чулғам турларига (концентрик ва алмашувчи), чулғам ўтказгичи кесим юзасининг шаклига (айлана ёки тўртбурчакли), чулғам тузилишига ва ҳ.к. боғлиқдир. Нормал шароитларда К ва К коэффицентларнинг қийматлари I,05I,I5 оралиқда, баъзи ҳолларда эса каттароқ бўлади. Юксиз ишлаш қуввати РОН сингари, қисқа туташув қуввати РК,Н ҳам муҳим эксплуатацион аҳамиятга эга. Унинг қийматини нисбат қиймати орқали кўриш мумкин, бунда Р -қисқа туташув қувватининг I1қI1Н ва чулғам ҳарорати 750С бўлгандаги қиймати. Бу нисбатнинг қийматлари ҳар хил қувватли уч ва бир фазали икки чулғамли трансформатор учун 4.1-жадвалда келтирилган 4.1- жадвал.
Агар юксиз ишлаш ва қисқа туташув қувватларини солиштирсак у ҳолда нормал трансформаторлар учун Р0:РКқ1:(2,54,0) эканлигини кўрамиз. Трансформатор ф.и.к. эгри чизиғининг шаклига Р0/РК нинг қиймати катта таъсир кўрсатади. Трансформаторнинг қисқа туташув параметрларини аниқлаш учун қисқа туташув тажрибаси бажарилади. 4.5-расмда бир фазали трансформаторнинг қисқа туташув синови учун схемаси кўрсатилган. Агар тажриба натижаларидан кучланиш ИК, ток I1 ва қувват РК лар олинса, у ҳолда қисқа туташув қаршиликларини ҳисоблаш мумкин: қ қ (4.12,а) (4.12,б) ва (4.13) қисқа туташув параметрлари аниқланса, қисқа туташув кучланиши ва унинг ташкил этувчилари Иқ.А ва ИК.Р ларни хисоблаш мумкин: (4.14,а) (4.14,б) (4.14,в) қисқа туташув кучланишининг ташкил этувчилари, асосан, трансформаторнинг қувватига боғлиқ. Номинал қувват ошиши билан унинг қиймати узлуксиз камаяди, унинг қиймати эса ошиб боради. Натижада, номинал қувват ошиши билан интенсив ошади. Уч фазали трансформаторлар қисқа туташуви тўғрисида гапирганда фақат учала фазадаги, яъни симметрик қисқа туташув деб номлангани кўзда тутилади. Қисқа туташувнинг махсус ҳоллари - бир фазали ва икки фазали қейинроқ. УI бобда кўрилади. Уч фазали трансформаторларнинг симметрик туташуви бир фазали трансформаторнинг қисқа туташувига ўхшашдир. Бу ўхшашликка асосий сабаб - магнит ўзакнинг тўйинмаганлигидир. Шунинг учун фазалар орасида ток ва қувватлар симметрик тақсимланадилар ва э.ю.к. эгри чизиғининг шакли ўзгармайди. Шунга асосланиб, юқорида бир фазали қисқа туташув учун келтирилган маълумотларни уч фазали симметрик қисқа туташувга тадбиқ этишимиз мумкин. Бунда фақат шуни эсда тутиш керакки, ҳисобларни бир фаза учун олиб борилади. 4.5. концентрик ва алмашинувчи чулғамли трансформаторларда тарҚоҚ МАГНИТ оҚимларИ Агар трансформаторнинг икки чулғами м.ю.к. лари ўзаро мувозанатда бўлса, яъни у ҳолда тўла ток бўлади. Бу ҳолатда натижавий м.ю.к. нинг иккала чулғамини кесиб ўтувчи магнит оқими йўқдир. Ушбу шароит трансформаторнинг қисқа туташуви (4.1-расм) режимга жуда яқиндир. Умумий ҳолда яъни бу ҳолда тарқоқ магнит оқимларни токлар ҳосил қиладилар. Тарқоқ оқимлар (ёки тарқоқлик)ни аниқлашни бундай усулини кўп чулғамли трансформаторларга ҳам татбиқ этиш жуда осондир. Тарқоқлик ҳодисаси трансформаторларнинг стационлар режимидаги бехосдан қисқа туташувидаги унинг баъзи хислатларини ўзгартириб, биринчи ҳолда иккиламчи кучланиш пасаюви, параллел ишлаш шароитлари, трансформатордаги қўшимча қувват исрофларига таъсир этади, иккинчи ҳолда эса, қисқа туташув токлари қийматларини ва у билан боғлиқ бўлган механик ва термик таъсир (эффект) ларни ўзгартиради. Шунинг учун тарқоқ индуктивлиги ва тарқоқ э.ю.к. ни қисқа туташув кучланиши ИК ни аниқ ҳисоблаш трансформатор назариясининг асосий масалаларидан биридир. Трансформаторнинг тарқоқ индуктивлиги ва тарқоқ э.ю.к. ни ҳисоблаш учун тарқоқ магнит оқимнинг фазовий тарқалишини билиш керак. Бу эса энг содда чулғамлар учун ҳам мураккабдир ва чулғамлар ўзаро жойланиши ва уларнинг ўлчамларига боғлиқдир. Шунинг учун келтирилиш усулидан фойдаланилади. Бунда, §1.4 да кўрсатилганидек, тарқоқ оқимнинг мураккаб кўриниши, нечоғлик содда, аммо аниқ қийматли (ҳақиқийсига яқин бўлган) натижаларни берувчи соддалаштирилган ҳисобий тарқоқ оқим кўринишига келтирилади. КОНЦЕНТРИК ЧУЛҒАМНИНГ ТАРҚОҚ ИНДУКТИВЛИГИНИ ҲИСОБЛАШ Аввалига энг содда ҳол бўлган - бирламчи ва иккиламчи чулғамлар бир ҳил баландликка эга бўлган ва баландлиги бўйича м.ю.к. лари бир хил тарқалган цилиндрлардан иборат деб фараз қиламиз. 4.6,а-расмда ўқ ва радиал йўналишдаги ўлчамлари (чулғам баландлигининг кенглигига) нисбати катта бўлган икки концентрик чулғамлар тарқоқ майдонларининг ҳақиқий кўриниши берилган. Бундай кўринишни Роговский услубидан фойдаланиб 4.6,б-расмда кўрсатилган кўриниш билан алмаштирилади. Бунда, биринчи галдаги эътиборни бирламчи ва иккиламчи чулғамлар тарқоқ оқимлари марказлари 01 ва 02 ларнинг жойлашганига қаратиш керак. Агар ҳар бир чулғам ўзича алоҳида ва бир хил муҳитда жойлашган бўлса, у ҳолда бундай чулғам оқимининг маркази шу чулғамни акс эттирувчи тўғри тўртбурчакнинг диаграммалари кесишган нуқтада жойлашган бўлар эди. Аммо, биз кўраётган ҳолда, магнит куч чизиқларининг ён томонга горизонтал тармоқланиши натижасида, тарқоқ оқимлар маркази қарама-қарши йўналишда чулғамнинг чеккасига сурилади ва баландлиги жиҳатидан эса ўзгармайди. Шу билан бирга фараз қилинадики, тарқоқ оқимининг ҳамма куч чизиқлари ҳам цилиндрнинг ташкил этувчиларига параллел равишда суриладилар ва ҳисобий узунликка эга бўладилар. Бу узунлик оқим куч чизиғининг магнит қаршилигини ҳисоблаш учун киритилади, ҳолбуки, куч чизиқларнинг қолган қисмлари учун эса магнит қаршилик нолга тенг деб қабул қилинади. Назарий тадқиқотлар асосида нинг тахминий қийматини аниқлашда қуйидагидан фойдаланиш мумкин: . Бунда hчул- чулғам баландлиги; в1 ва в2 – бирламчи ва иккиламчи чулғамлар қалинлиги; - чулғамлар оралиғи ва - чулғам баландлиги майдон куч чизиқларининг ҳисобий узунлигига келтириш коэффициенти. Чулғамлар қалинликлари ва оралиқ дан жуда кичик бўлгани учун, концентрик чулғамларда коэффициент нинг қиймати 0.91 бўлади. 4.6, б расмда келтирилган тарқоқ оқим учун магнитловчи куч/м.к./ эгри чизиғини қуриш мумкин. 01 ва 02 марказ нуқталарда м.к. лар қийматлари нолга тенг; сўнгра м.к. лар бирламчи ва иккиламчи тарқоқ оқимлар куч чизиқлари билан 01 ва 02 марказлар орасидаги масофаларга пропорционал равишда ошадилар. Чулғамларнинг орасида м.к. қиймати ўзгармайди ва бу оралиқнинг биринчи ярми эса иккиламчи тарқоқ оқим билан тўлган деб фараз қиламиз. Бирор, масалан, 2 рақамли чулғамнинг тарқоқлик индуктивлигини ҳисоблайлик. Бунда, унинг ўрамлари сони чулғам 1 ўрамлари сонига келтирилган деб фараз қиламиз. Хисоблаш икки индуктивликни аниқлашдан иборат. Булар кенглиги в2 га тенг бўлган ва м.к. лари узлуксиз ўзгарувчи чулғам индуктивлиги ва /2 кенгликда м.к. лари ўзгармайдиган индуктивликлардан иборат. Ҳ 4.6-расм. Концентрик чул\амли трансформаторнинг тар=о= о=ими: а – майдоннинг ща=и=ий кыриниши; б – келтирилган кыриниши. исоблаш қуйидаги кетма- кетликда бажарилади: а) оқимнинг элементлар найчасини ажратиб оламиз ва чулғамдан 1 А ток оқиб ўтгандаги унинг м.к. ва магнит оқимининг қийматларини аниқлаймиз; б) ушбу магнит найчасининг оқим илашувлари сонини аниқлаймиз; в) мазкур оралиқда жойлашган ҳамма найларнинг оқим илашувлари сонини аниқлаймиз. Индуктивлик Lчул ни ҳисоблаш учун иккиламчи чулғамнинг ички ташкил этувчисидан Х масофада жойлашган элементар найчани ажратиб оламиз. Чулғам токи I2қIA бўлгандаги бу найчанинг м.к.лари га тенг бўлади. Шу найчанинг магнит қаршилиги қуйидагича аниқланади: RMXқ -ҳаво (мой) нинг магнит сингдирувчанлиги; - иккиламчи чулғамнинг ички диаметри. Шундай қилиб, ажратиб олинган элементар найчанинг dфх оқим ва унинг оқим илашувлари сони қуйидагиларга тенг бўладилар: Чулғамдан I A га тенг ток оққандаги чулғамнинг кенглигидаги оқим илашувлари сони, (яъни чулғам индуктивлиги) қуйидагича аниқланади: Индуктивликнинг иккинчи ташкил этувчиси юқоридагидек ҳисобланади. Фарқи шундаки, чулғамлар орасидаги магнит найчаси иккиламчи чулғамнинг ҳамма м.к.лари томонидан ҳосил қилинади ва мазкур чулғамнинг ҳамма ўрамлари билан илашади. Шунинг учун кенглик бўйича оқим илашувлари сони қуйидагига тенг бўлади: Етарли даражада аниқлик билан айтиш мумкинки, ва ларнинг таркибидаги нинг ҳар бири иккиламчи чулғамнинг ўртача диаметрига яқин қийматлардир. У ҳолда иккиламчи чулғам индуктивлиги қуйидагига тенг бўлади: бунда - иккиламчи чулғам ўрамининг ўртача узунлиги. Шундай ҳисобларни бирламчи чулғам учун ҳам бажарсак бунда - бирламчи чулғам ўрамининг ўртача узунлиги. Демак, иккала чулғамнинг тарқоқлик индуктивликлари Бунда - иккала чулғам ўрамларининг ўртача узунлиги; - чулғамлар оралиғининг келтирилган кенглиги. Юқорида келтирилганидек бўлганлиги учун, трансформаторнинг индуктив қаршилиги қуйидагича аниқланади: (4.17) Шунга ўхшаш қисқа туташув кучланишининг индуктив ташкил этувчиси (4.18) Бунда РH –трансформаторнинг номинал қуввати (В.А); Eўр-ўрамнинг э.ю.к.си; Кўз- номинал қувватнинг қандай бўлаги трансформаторнинг бир ўзагига тўғри келишини кўрсатувчи коэффициент; бир фазали трансформаторларда чулғамлар икки устунда жойлашади, шу сабабли (1.1-расм) Кўзқ1/2; уч фазалиларда ҳар бир чулғами алоҳида устунда жойлашганлиги сабабли Кўзқ1/3. Аксарият қувват РH кВа да, узунлик ўлчамлари эса метрда ва эканини ҳисобга олсак, у ҳолда (4.19) Юқоридаги (4.19) тенглик трансформаторсозликда муҳим аҳамиятли бўлиб, Uк.р нинг қиймати трансформатор тузилишини аниқловчи баъзи катталиклар билан боғлайди. II. алмашинувчи чулҒамлардаги тарҚоҚлик индуктивлигини ҳисоблаш Концентрик чулғам трансформаторларининг Uк.р ини ҳисоблашдаги келтирилган мулоҳазаларни алмашинувчи чулғамлар Uк.р. ини ҳисоблашда ҳам, маълум ўзгаришлар билан қўллаш мумкин. Схематик равишда алмашинувчи чулғам 4.7, а расмда кўрсатилган. Ю.К ва қ.К ли чулғамлар, асосан, тенг сонли ўрамлардан ташкил топган қ.К чулғам ўрамларидан бир икки ўхшаш ярим ўрамаларга ажратилиб, К.К. чулғамлари шу ярим ўрамлар орасида жойлаштирилади. Расмда қуюқ нуқталар билан атрофларида тарқоқ оқимлар ҳосил қилувчи марказлар ифодаланган. Бундай магнит куч чизиқларининг реал кўриниши келтирилган (4.7,б расм) куч чизиқлари билан алмаштирилган. Бу куч чизиқлар (штрих чизиқлар) ўзак ўқига нисбатан перпендикуляр жойлашган ва ҳисобий узунлиги деб қабул қилинган (4.7 б расм ва 4.6, расмдаги тарқоқ оқимлар жойланишини таққосланг)л Кўрилаётган чулғам м.ю.к. нинг эгри чизиғи 4.7, расмда берилган. М.к. эгари чизиғи ордината ўқига нисбатан симметрик жойлашганлиги учун, 4.7, а расмдаги алмашинувчи чулғам симметрик чулғам дейилади. Ундан кўринадики, ҳамма чулғамни ҳар бири ю.к. ва К.К. чулғамларининг ярим ўрамларидан иборат бўлган n та кетма-кет уланган гуруҳларга ажратиш мумкин. Ҳар бир гуруҳнинг м.к.лар эгри чизиғи юқорида қурилган концентрик чулғам м.к.лар эгри чизиғига ўхшаш бўлади. (4.7 б расм). Шунинг учун алмашинувчи чулғам индуктивлигини аниқлашда концентрик чулғамлар учун келтириб чиқарилган (4.16) ва (4.17) ф 4.7-расм. Алмашинувчи чул\амли трансформаторнинг тар=о= о=ими ва м.к.н.и. ормулалардан фойдаланиш мумкин. Бунда алмашинувчи чулғамни 12 та кетма-кет уланган концентрик ўрамлар сони бўлган чулғамлардан иборат деб қабул қилинади. Бу ҳолда (4.18) формулага асосан (4.20) Шунингдек (4.21) Алмашинувчи чулғамлар учун коэффициент аксарият 0,650,80 орасида бўлади. 4.6. трансформатор ҚисҚа туташувидаги чулҒамларга ва бошҚа элементларига таъсир этувчи электродинамик кучлар Трансформатор чулғамларида ҳосил бўлувчи электродинамик кучлар бирламчи ва иккиламчи чулғамлардаги токларнинг тарқоқ магнит майдонига таъсири натижасида вужудга келадилар. Электродинамик кучлар трансформаторнинг қисқа туташувида айниқса хавфлидир. Шу туфайли трансформаторни тўғри ҳисоблаш ва лойиҳалаш, уларнинг қисқа туташувидаги чулғамларининг емирилишига йўл қўймайди ва улар ишончли ишлашини таъминлайди. Қувватли трансформаторлар чулғамларидаги қисқа туташув натижасида ўнлаб-юзлаб тонналаб ўлчанувчи ва чулғамларни ишдан чиқариш даражасида хатарли ҳисобланган механик кучлар вужудга келади. Электродинамик кучларга нисбатан бардошли трансформаторларни ҳисоблаш масалаларига ҳозирги пайтда қуйидагилар киради: қисқа туташув токларини, тарқоқ магнит оқимларини ва чулғамлар ўқ ва радиал йўналишидаги кучларни аниқлаш; шу билан бирга ўрамаларни, алоҳида ўрамларни, чиқиш симларини ва айрим таркибий қисмларни махкамликка ва бардошлиликка махсус текширувлар. Электродинамик кучларни ҳисоблаш ва сўнгра, чулғамлар мустаҳкамлигини анализ қилиш кўпгина қийинчиликлар билан боғлиқ. Бу тарқоқ магнит оқимининг фазода мураккаб тақсимланиши, чулғамлар эгилувчанлигининг хусусиятлари ва чулғамга таъсир этувчи кучларнинг хосиятлари билан тушунтирилади. Трансформатордаги электродинамик кучлар магнит майдонда жойлашган токли ўтказгичларнинг ўзаро таъсири натижасида ҳосил бўлади. Маълумки, бир-бирига параллел жойлашган ва токлари оқаётган бирлик узунликка эга бўлган икки ўтказгичга таъсир этаётган кучнинг қиймати қуйидагича аниқланади: . (4.22) Бунда ўтказгичлар жойлашган муҳитнинг магнит ўтказувчанлиги; улар орасидаги масофа. 4.8-расм. Трансформатор чул\амларига таъсир этувчи электродинамик кучлар йыналишлари: а – чул\4амлар баландликлари бир хил; б – баландликлари щар хил. 4.9-расм. Трансформатор чулғамларига таъсир этувчи радиал кучлар схемаси Параллел ўтказгичлардан мос йўналишда токлар оққанда тортилиб, қарама-қарши йўналган токлар оққанда итарилганлиги сингари, бир чулғамнинг ўрамлари ўзаро итарилиб, бирламчи ва иккиламчи чулғамлар ўрамлари эса ўзаро тортиладилар. Шунинг учун, трансформатор чулғамларига таъсир этувчи кучлар бир чулғамнинг элементлари орасидаги ўзаро таъсир этувчи ички кучларга ва ҳар хил чулғамлараро таъсир этувчи ташқи кучларга ажратиладилар. Энг оддий ҳолда икки чулғамли трансформаторнинг м.ю.к.лари текис тақсимлан-гандир ва бир хил баландликка эгадирлар (4.8-расм). Бундай ҳолда ташқи кучлар чулғамлар оғирлик марказларини туташтирувчи тўғри чизиқ бўйлаб, яъни радиал йўналган бўладилар (4.9-расм). Бу кучлар ташқи (Ю.К.) чулғамларни тортиб (устун ўқига тескари йўналишда) ички қ.К.ли (чулғамларни сиқадилар) 4.8, а расм). Чулғамдаги ички (ҳусусий) кучлар, аксарият, ўзак ўқи бўйлаб йўналган бўлиб, чулғам ўрамларини бир бирига яқинлаштиришга ҳаракат қиладилар. Умумий ҳолда чулғамлар м.ю.к.лари нотекис тақсимланган, ҳамда бирламчи ва иккиламчи чулғамлари ўқ йўналиш бўйича нотекис (4.8,б расм) бўлса, электромагнит кучлар майдони мураккаблашади ва Био-Саварнинг қонуни асосида ҳисобланади: , Бунда чулғамининг ток зичлигига эга бўлган В индукцияли магнит майдонида жойлашган ўтказгичининг dv ҳажмдаги элементига таъсир этаётган куч. Векторлар кўпайтмаси шуни кўрсатадики, тарқоқ магнит оқимининг ўқ йўналишидаги ташкил этувчиси радиал кучлар Fr ни (4.8-расм), кўндаланг ташкил этувчиси эса ўқ йўналиши кучи Fb ни ҳосил қилади. Тарқоқ майдоннинг ва ток зичлигининг чулғам ҳажмидаги тақсимланиш қонунияти маълум бўлса, чулғамга таъсир этаётган кучнинг қиймати интеграл шаклда ёзилиши мумкин: (4.24) Агар, чулғамларнинг содда геометрик шаклларида q ва b ларни чулғамнинг бутун ҳажми бўйича ўзгармас ва ўзаро перпендикуляр деб қабул қилиш мумкин бўлса, электромагнит кучларни ҳисоблаш соддалашади ва қуйидагича ёзилиш мумкин бўлади: Бунда i- чулғамдаги ток қиймати; чулғам ўтказгичининг умумий узунлиги. Чулғамларга таъсир этаётган кучларни Био-Савар қонунидан ташқари, Лагранж теоремаси асосида ҳам ҳисоблаш мумкин. Унга асосан икки чулғамнинг ўзаро таъсир кучи тарқоқ майдон энергияси Wm нинг электромагнит кучлар йўналиши координатаси бўйича ҳосиласи сифатида аниқлаш мумкин. Агар бу энергияни қуйидаги шаклда ёзиш мумкин бўлса: ёки , (4.26) бунда трансформаторнинг қисқа туташув индуктивлиги, у ҳолда (4.27) яъни чулғамларнинг электромагнит таъсир этувчи кучлари токнинг квадрати ва қисқа туташув индуктивлигининг электромагнит кучлар йўналиши координатаси бўйича олинган ҳосиласига пропорционал экан. Келтирилган (4.27) тенглик орқали радиал ва ўқ йўналишидаги натижавий кучлар (кучлар йиғиндиси)ни юқори аниқлик билан ҳисоблаш мумкин. Бунинг учун кўндаланг ва бўйлама тарқоқ оқимларнинг индуктивлигини юқори аниқликда ҳисоблаш имкони бўлиши шарт. Тарқоқ оқимларни ҳисоблашдаги асосий фараз шундан иборатки, тарқоқ оқим индукциясининг тақсимланиш диаграммаси м.ю.к.лар тақсимланиш диаграммасига ўхшашдир. Бундай фараз кўндаланг тарқоқ оқимининг индуктивлигини ҳисоблашда катта хатога олиб келмайди. Аммо, ўқ йўналишидаги натижавий кучларни ҳисоблашда улар концентрик чулғамлар орасидаги масофа а12 ни оширишга интилишини назарда тутиб, ҳосила ва ток қийматларини чиқарамиз: (4.28) қисқа туташув индуктивлиги қуйидагича бўлганлиги сабабли (4.29) бунда бўлиб, радиал куч қуйидаги шаклга келади: (4.30) Чулғамга таъсир этувчи ҳусусий ўқ йўналиши кучлари чулғамнинг баландлигини камайтиришга ҳаракат қиладилар, шунинг учун магнит майдон энергиясининг ҳосиласини чулғам баландлиги бўйича олиш керак, яъни (4.31) Электр узатиш линиясидаги ёки трансформатордаги қисқа туташув натижасида чулғамлардаги токлар ва улар ҳосил қилган тарқоқ магнит майдонлар индукцияси вақтга нисбатан мураккаб боғланишда бўладилар. Электродинамик кучларнинг вақтга боғлиқлик функцияси шу функциялар кўпайтмалари орқали ифодаланиши мумкин: Ҳусусий ҳолда, масалан барқарорлашган режимда бўлса, электродинамик кучлар вақт функциясида ток давр тезлигидан икки марта катта давр тезликда ўзгаради: . Электродинамик кучнинг даврий ўзгариши чулғамларнинг айрим қисмларида (ўрамларида ёки секцияларида) механик резонанс тебранишларини ҳосил қилиши мумкин. Трансформаторнинг чулғамлари бир турдаги жисм эмасдир. Улар ўрамларининг изоляцияси ва прессланган электрокартондан иборат бўлган ўрамлараро қатламлар, чулғамларнинг эластикли даражаси ўзгарувчанлигига олиб келади. Чулғамнинг сиқилишидаги эластиклик модули унинг ишлаб чиқарилаётганда ўқ йўналиши бўйича прессланиш даражасига боғлиқдир ва эксплуатация жараёнида изоляцион материалнинг мажбурий «чўкиши»га боғлиқдир. Чулғамларнинг яна бир механик фазилати шундаки, тортилишга нисбатан эластик акс таъсирловчи хусусиятининг, яъни тортилишга эластик деформацияланишнинг умуман мавжуд эмаслигидир. Бунга ўхшаш ҳусусияти материаллар қаршилигидаги бирорта масалаларда учрамайди. Шу сабаблар трансформатор чулғамларининг механик хусусиятини ҳисоблаш ва унинг таҳлилига ёндошишни принципиал равишда ўзгартириб юборади. Даврий ўзгарувчи электромагнит кучларининг таъсири натижасида чулғамларнинг ҳар хил қисмларидаги изоляцион материалларнинг эластиклик ҳусусиятлари кенг диапазонда ўзгариши мумкин. Шу туфайли, чулғамларнинг алоҳида ўрамлари ва секцияларининг эркин тебраниш давртезлиги ҳам кенг диапазонда ўзгаради. Чулғамлар айрим ўрамлари ва секцияларининг эркин тебраниш давртезлиги электродинамик кучлар тебраниши давртезлигига яқинлашганда ҳудудий тебранишлар резонанси ҳосил бўлиб, натижада ўрамлар изоляцияси шикастланиши мумкин. Бу эса ўрамларнинг қисқа туташувига олиб келади. Чулғам кесим юзаси бўйича электродинамик кучларнинг фазовий тақсимланишини аниқлаш-чулғамнинг умумий мустаҳкамлигини тўғри баҳолашнинг бош шартидир. Чулғамнинг ҳар бир ўрами ёки элементига таъсир этувчи электродинамик куч аниқлангандан сўнг, кучлар таъсирини таҳлил қилишда, чулғамнинг хатарли деформациялар бўлиши эхтимоли кўпроқ бўлган қисмлари аниқланади. |