ЭЛЕКТР МАШИНАЛАРИ трансформатор. Электр машиналари трансформаторлар
 Скачать 4.38 Mb.
|
|
БЕШИНЧИ БОБ Трансформаторнинг юкли ишлаши Трансформаторнинг юкли ишлаши (5.1,а-расм), унинг бирламчи чулғами тармоққа, иккиламчи чулғами эса юкка ёки юк тармоғига уланганда содир бўлади ва иккиламчи чулғамдан i2 токи оқиб ўтиши билан характерланади. Бу токнинг ўзгариши, ҳамда i2 ва U2 кучланиш орасидаги фаза силжиши юкнинг қиймати ва характерига боғлиқ. Иккиламчи чулғам токи i2 нинг ўзгариши бирламчи чулғам токи i1 нинг ўзгаришига олиб келади, чунки бирламчи ва иккиламчи чулғамлар ўзаро электромагнит боғлангандирлар. Бирламчи ва иккиламчи чулғамлардаги i1 ва i2 токлар мазкур чулғамларда ва магнит юритувчи кучларни ҳосил қиладилар. F1 ва F2 м.ю.к.лар биргаликдаги таъсирлари натижасида трансформаторнинг магнит майдонини ҳосил қиладилар. Мазкур бобни ёритишдан асосий мақсад қуйидагилардир: а) суперпозиция (устма-уст қўйиш) услубини татбиқ этишнинг мумкинлигини аниқлаш. Трансформаторнинг юкли ишлаш жараёнини аниқ кўрсатувчи юкли ишлаш тажрибасини ўтказиш оғир, баъзида эса иложсиздир. Шунинг учун, трансформаторнинг деярли енгил бажарилувчи қисқа туташув ва юксиз ишлаш тажрибалари натижаларини ўзаро устма-уст қўйиш йўли билан, юкли ишлашнинг исталган қийматларидаги режимини ҳосил қилиш; б) соддалштирилган алмаштириш схемалари ёрдамида иккиламчи кучланиш ўзгариши ва ф.и.к.ларини ҳисоблаш услубларини кўрсатиш. 5.1 соддалаштирилган (ИДЕАЛ) ва хаҚиҚий (реал) Трансформаторларнинг юкли ишлаши Иккиламчи чулғам (5.1,а-расм) бирламчига келтирилган (яъни ) деб фараз қиламиз. Трансформатор юкли ишлаганда унинг чулғамларидаги кучлар пасаюви қолган кучланиш ва э.ю.к.ларга нисбатан, шу билан бирга магнитловчи токнинг актив ташкил этувчиси Ioa нинг қиймати Io га жуда кичик бўлганлиги сабабли ва деб фараз қиламиз, яъни соддалаштирилган трансформаторни кўрамиз. Шунинг учун токнинг қиймати ва ҳарактери қандайлигидан қатъий назар бўлади (5.1, б расм). Тармоқ кучланиши U1 нинг қийматини ўзгармас деб фараз қилсак, ҳар қандай юкнинг қиймати учун э.ю.к. E1 нинг бир хил ўзгармас қиймати ҳосил бўлишини кўрамиз. Шунинг учун асосий магнит оқим , уни ҳосил қилувчи ток ва м.к. ларнинг қийматлари ҳам ўзгармас бўлади ва трансформаторнинг исталган режимида шу қийматларни сақлаб қоладилар. Агар трансформаторнинг юкини минимал қийматдан бошлаб оширсак, у ҳолда м.к.нинг (1.32, б) тенгламасидан қуйидагини ҳосил қиламиз: , (5.1) яъни трансформаторнинг юкли ишлашида бирламчи чулғамнинг токи икки ташкил этувчидан иборат-аниқроғи, қиймати ўзгармас бўлган ва оқимни ҳосил қилувчи магнитловчи ток ва юк токи ( ) ларнинг геометрик йиғиндисига тенг. 5.1-расм. Трансформаторнинг юкли ишлаш приципиал схемаси – а; соддлаштирилган трансформтаорнинг токлар диаграммаси – б. 5.1,б расмда ( бўлганда) юк токи нинг ҳар хил , ва х.к. қийматларида бирламчи ток ва ларнинг ўзгариши кўрсатилган. 5.2-расм. Трансформаторнинг актив-индуктив – а ва б; актив-си\им – в характердаги токлар билан юклангандаги вектор диаграммалари. Хақиқий (реал) трансформатор юкли ишлашининг тахлили илгаригидек, э.ю.к.лар ва м.ю.к.ларнинг тенгламаларига асосланади. У ҳолда ; (5.2) (5.3) Ёки (5.4) (5.5) Ушбу тенгламаларга кўра трансформаторнинг ишлагандаги вектор диаграммаларини кўрамиз. 5.2.а расмда актив-индуктив характердаги юк учун вектор диаграммаси қурилган. Асосий оқим векторини ихтиёрий (масалан абцисса ўқи йўналишида) жойлаштирамиз; бу оқимни ҳосил қилиш учун магнитловчи ток бўлиши шарт. Унинг вектори векторидан бироз олдинроқда бўлади (2.6 расм). Ф0 оқимдан ҳосил бўлаётган э.ю.к. ва векторлари ундан 900 га орқада қоладилар. Юкнинг характери актив-индуктив бўлганлиги сабабли ток э.ю.к. га нисбатан бурчакка орқада қолади. М.к.лар тенгламаси (5.5) га кўра, токни аниқлаш учун векторига вектори қўшилади. Иккиламчи чулғам кучланиш вектори ни қуриш учун тенгламадан фойдаланиш мумкин. Бу ҳолда э.ю.к. , тарқоқ э.ю.к. ва шартли э.ю.к. векторларини (5.2,а расм) геометрик қўшиш керак. Агар кучланиши токи, юкнинг характери ( ) ва иккиламчи чулғам қаршиликлари ва маълум бўлиб, э.ю.к. нинг вектори аниқланиши керак бўлса, у ҳолда (5.4) тенгламадан фойдаланиш мумкин. Бунинг учун кучланиш вектор ива кучланиш пасаювлари ва векторлари геометрик қўшилади (5.2, б расм). Бирламчи чулғам кучланиши (5.2) тенгламага кўра, кучланишнинг уч ташкил этувчилари: ва асосида қурилади (5.2, а расм). ва векторлари орасидаги бурчак трансформаторнинг бирламчи тармоқдан қабул қилувчи актив қуввати ни аниқлайди. Актив–сиғим характердаги ток учун 5.2, в-расмда вектор диаграммаси махсус тушунтиришсиз келтирилган. Унинг қуриш тартиби юқорида кўрсатилганидек олиб борилади. 5.2. алмаштирилган трансформаторнинг вектор диаграммалари 1.10,в-расмда ҳақиқий трансформаторнинг ўрнида бирламчи ва иккиламчи чулғамлари электр боғланган трансформаторнинг эквивалент (алмаштириш) схемаси келтирилган. қисқартирилган ҳолда бундай схема 5.3,а-расмда кўрсатилган. Бундай трансформаторни алмаштирилган трансформатор деб атаймиз. Бу схема асосида 5.3,б,в-расмларда кўрсатилган вектор диаграммалари қурилади. Диаграмма қуришда иккиламчи кучланиш , ток ва иккиламчи занжир қувват коэффициенти берилган деб фараз қиламиз. 5.3-расм. Трансформаторнинг юкли ишлаш алмаштириш схемаси – а; актив-индуктив – б ва актив-си\им – в характердаги токлар билан юклангандаги вектор диаграммалари. Алмаштирилган трансформаторнинг вектор диаграммасини қуриш учун 5.3-расмдаги иккиламчи чулғам ўзгарувчилари векторларини 1800 га бурамиз ва бурилган иккиламчи кучланиш вектори ни ордината ўқининг мусбат йўналиши томон жойлаштирамиз. Иккиламчи ток вектори иккиламчи кучланиш векторидан бурчакка ёки орқада (актив-индуктив юк) ёки олдинда (актив-сиғим юк) бўлади. Кучланиш ва иккиламчи чулғам кучланиш пасаюви ларни геометрик қўшиб, бирламчи чулғам кучланишининг бир ташкил этувчиси бўлмиш ни ҳосил қиламиз; асосий магнит оқим Ф0 вектори дан 900 га орқада, магнитловчи ток вектори дан бироз олдинда бўладилар. Бирламчи ток вектори бўлади. Бирламчи кучланиш векторини қуриш учун унинг ташкил этувчилари ва ларни геометрик қўшиш керак. Трансформаторнинг Т-симон алмаштириш схемаси (5.3,а-расм) унинг ишлаш режимини ўрганишда жуда қулайдир. Унинг қулайлиги электр энергиясини бирламчи чулғамлардан иккиламчи чулғамга ва тескариси иккиламчи чулғамдан бирламчи чулғамга узатилганда ҳам сақланади. Бу схема кўпинча шартнинг бажарилишини кўзда тутади. 5.3. трансформаторнинг саоддалаштирилган вектор диаграммалари Бирламчи ва иккиламчи чулғамлар индуктив қаршиликлари (x1 ва алоҳида аниқланишининг имконияти бўлмаганлиги, ва токлар ва шу сабабли АКG ва GDC бурчакларнинг томонлари ҳар хил йўналгани учун 5.3,б ва в расмдаги вектор диагараммалари асосан назарий аҳамиятга эга бўлиб, тажрибада қўлланилмайди. Номинал режимда ишловчи кучли трансформаторнинг магнитловчи токи номинал ток нинг 3-8% ни ташкил этади. Бу қиймат деярли кичик эмас, аммо (5.5) дан ни ҳосил қилиш учун ва токлари геометрик қўшиладилар. Шуни ҳисобга олсак, яъни деб қабул қилганимиздаги хато кичраяди. Ундан ташқари I0 ни ҳисобга олмаслик, U1 га нисбатан жуда кичик (3-5%) қиймат бўлмиш, бирламчи занжир кучланишлар пасаюви нинг қийматига таъсир этади холос. Қилинган фараздан сўнг трансформаторнинг алмаштириш схемаси 5.4-расмда кўрсатилган шаклга келади. Бу схема , ва кетма-кет уланган қаршиликлардан иборат. Унга актив-индуктив 5.4-расм. Трансформтаорнинг соддалаштирилган алмаштириш схемаси. 5.5-расм. Алмаштирилган трансформаторнинг соддалаштирилган вектор диаграммалари: а – актив-индуктив; б – актив-си\им характерли юкланган. 5.6-расм. диаграммасини =уришга тааллу=ли. ва актив-сиғим токлари учун қурилган соддалаштирилган вектор диагараммалари мос келадилар (5.5, а ва б-расм) бирламчи ток вектори ордината ўқининг мусбат йўналиши бўйича жойлаштирилади. Кучланишлар пасаюви векторлари ва катетлари ўзаро параллел бўлган тўғри бурчакли учбурчак CDG ва GKA ларни ташкил этадилар. Диаграммадан кўриш мумкинки, вектор ва вектор бўлади. Шундай қилиб, учбурчак АВС қисқа туташув учбурчаги (4.4, а-расм) ни ҳосил қилади. Учбурчак АВС нинг ток билан бир хил фазада бўлган томони трансформатордаги актив кучланишлар пасаювини, токи векторидан 900 га олдинда бўлган иккинчи катети эса, ундаги индуктив кучланишлар пасаювини кўрсатади. Агар кучланиш ток ва юкнинг характери (ёки ) ларнинг қийматлари берилган бўлса, диаграммалардан кўринадики, иккиламчи кучланиш вектори осонлик билан аниқланиши мумкин. Бунинг учун вектори учига қисқа туташув учбурчаги АВС шундай жойлаштириладики, унинг А учи вектори учининг устига мос келади ва С учи координата боши О нуқтасидан ордината ўқига нисбатан бурчак остида ўтказилган нур устига тушади. Шунинг учун иккиламчи кучланиш нинг қийматини юксиз ишлаш режимининг натижаси бўлмиш га қисқа туташув режимининг натижаси бўлмиш АВС учбурчагини жойлаштириш йўли билан аниқлаш мумкин. 5.4. келтирилган иккиламчи кучланишнинг юк характери га боғлиқлиги Вектор ни (5.5 расм) қуришнинг соддароқ усули қуйидагичадир. АВС (5.6-расм) учбурчакни ўз томонларига нисбатан параллел равишда шундай суриладики, у ҳолатга келсин. 0 нуқтасидан ордината ўқига бурчак остида нур ўтказамиз ва ундан марказидан радиус билан ёй чизиб С нуқтани белгилаймиз. Унда вектори иккиламчи кучланиш векторига тенг бўлади. Агар кучланиш ва ток берилган ва ўзгармас бўлсалар ва юк характери (ёки ) эса ўзгарса, у ҳолда иккиламчи чулғам кучланиши нинг ўзгариши қуйидагича аниқланади. 0 нуқтани марказ деб қабул қилиб, унда радиусли айлана ёёи чизилади ва бу айланада бирламчи кучланиш векторининг учлари жойлашган бўлади. Сўнгра нуқтани марказ деб, радиус га тенг бўлган ва С нуқтадан ўтган бошқа айлана чизилади. Юқорида айтилганлардан келиб чиқадики, бу айланада иккиламчи кучланиш векторининг учи ётади. 5.6-расмда бурчак нинг ҳар бир қийматлари учун кучланиши аниқланган. Диаграмма трансформатор токи характерининг кучланишга таъсирини яққол акс этади. Ундан кўринадики, сиғимли юк бўлганда келтирилган иккиламчи кучланиш нинг қиймати бирламчи кучланишнинг қийматидан ҳам ошиши мумкин. 5.5. иккиламчи кучланиш ўзгаришини аниқлаш Давлат стандартига кўра икки чулғамли трансформаторнинг берилган қувват коэффициентидаги кучланиш пасаюви деб, юксиз ишлашдаги иккиламчи чулғам кучланиши билан иккиламчи номинал ток ўтгандаги шу чулғам кучланиши орасидаги айирманинг иккиламчи номинал кучланишга нисбатан фоизда ҳисобланган қийматига айтилади. Бунда кучланиш ўзгариши чулғамнинг 750С даги шарт ҳароратига келтирилади. Шундай қилиб, (5.6) Учбурчак АВС нинг (5.6-расм) томонлари кучланишларга нисбатан жуда кичик бўлгани учун, бу биринчидан, диаграмма қуришни қийинлаштирса, иккинчидан, қийматини ҳисоблаш аниқлигини камайтиради. Шунинг учун 5.6-расмдаги диаграммани нинг қийматини график усулда аниқлашда тўғридан-тўғри фойдаланилмайди, балки, ундан ни аниқлашнинг аналитик усулини ҳосил қилишда фойдаланилади. Кучланиш пасаюви ни токнинг номинал қиймати учун ҳисобланади, деб шартлашайлик. Бу ҳолда кучланиш нинг вектори узунлигини 100 шартли бўлакларга ажратилади (5.7-расм) ва АВС учбурчакнинг томонлари , ва лардан иборат бўлади. Арифметик айирма тўғрисида гапирилаётганлиги сабабли, АВС учбурчаги томонларидаги векторларни оддий тўғри чизиқлар билан алмаштирамиз. Ю 5.7-расм. ни ани=лаш 5.8-расм. Трансформаторнинг таш=и тавсифи. қоридаги (5.6) тенгликка кўра А нуқтасидан векторининг давомига перпендикуляр АР ни ўтказамиз. Кесма СР ва РА лар ва бўлакларга тенг деб қабул қиламиз. у ҳолда . Илдиз остидаги қийматни биноминал қаторга ёямиз ва иккинчи тартибли ташкил этувчиларидан юқорисини ҳисобга олмаймиз. Шунинг учун Юқоридаги қийматлар ва ни ва лар орқали ифодалаш учун В нуқтадан СР кесмага Ва ва АР кесманинг давомига Вв перпендикулярни ўтказамиз. У ҳолда ва Шундай килиб, Аксарият, (5.7) нинг иккинчи қўшилувчиси биринчисига нисбатан жуда кичик сондир. Шунинг учун, ҳисоблардаги катта аниқликка ҳожат бўлмаган ҳолларда қуйидагича қабул қилинади: Бунда нинг қиймати номинал юк учун ҳисобланади. Агар юк номиналдан фарқланса, масалан, юк коэффициенти бирга тенг бўлмаса, кучланишлар пасаюви КЮК га пропорционал равишда ўзгаради. Юқоридаги боғланишлардан кўринадики, кучланиш пасаюви трансформаторнинг параметрлари берилган ҳолларда юкнинг қиймати ва характерига боғлиқ экан. 5.6. ТРАНСФОРМАТОРНИНГ ТАШҚИ ТАВСИФИ ВА ФОЙДАЛИ ИШЛАШ КОЭФФИЦИЕНТИ (Ф.И.К.) Трансформаторнинг ташқи тавсифи деб бирламчи кучланиш ва юк характери ўзгармас бўлгандаги боғланишига айтилади (5.8-расм). Ташқи тавсиф кучланиш пасаювини аниқлашга имкон беради. Масалан, бўлганда, кучланиш пасаюви бўлади. Ҳамма электр машиналари сингари, трансформаторларда хам ф.и.к. деб, трансформаторнинг актив қувват бирлигида (яъни киловатт, ёки ватт) тармоққа узатилаётган (иккиламчи) қуввати Р2нинг унга келтирилаётган бирламчи (шу бирликдаги) қувват Р1 га нисбатига айтилади. Шундай қилиб, ф.и.к. нинг қиймати қуйидагига тенг бўлади: Кучли трансформаторларда ф.и.к. нинг қиймати жуда юқори (катта қувватларда 99% ва ундан юқори) бўлади. Шунинг учун Ф.И.К. ни бевосита аниқлаш усули, яъни Р1 ва Р2 ларни ўлчов асбоблари ёрдамида аниқлаб, ф.и.к. ни ҳисоблаш усули қўлланилмайди, чунки Р1 ва Р2 ларни ўлчаш ноаниқликлари Ф.И.К. ни аниқлашдаги қўпол хатоликка олиб келиши мумкин. Бундай ҳолларда Ф.И.К. ни аниқлашнинг бевосита усули, яъни у ёки бу қувватни аниқлаш бошқа қувват ва исрофлари орқали амалга оширилади. Агар РМ – чулғамлар мисидаги, Рп – пўлатдаги қувват исрофи бўлса, Р1қР2+РП+РМ ва Ушбу қийматларни аниқлашда баъзи фаразлар қабул қилинадики, бунда ф.и.к. ни аниқлаш бирмунча соддалашади ва шу билан бирга, қониқарли аниқликдаги натижалар олинади, чунки фаразлар натижасида ҳосил бўлувчи хатоликлар, ёки иккинчи тартибдаги кичик қийматлар ёки бир-бирини компенсацияловчи қийматлар бўлади. Бу фаразлар қуйидагилардир. А.Иккиламчи қувват Р ни трансформаторнинг ҳисобий қуввати деб аталади. Уни қуйидагича аниқланади: Бунда КЮК – трансформаторнинг юк коэффициенти. Бу қувват шартли характерга эга бўлиб, трансформатонинг иккиламчи тармоққа аслида узатаётган қувватига тенг эмас. Бунга иқрор бўлиш учун 1.1. га мурожаат қиламиз. Унга кўра иккиламчи чулғам номинал кучланиш деб, трансформаторнинг юксиз ишлаган режимидаги иккиламчи кучланиши U2HқU20қабул килинган эди. Демак, трансформаторнинг иккиламчи чулғами номинал қуввати га тенг булади. Трансформаторнинг чулғамида I2H токи бўлгандаги ҳақиқий номинал қуввати эса Бунда U2- трансформатор юкли ишлаб, I2H токи ўтаётгандаги кучланишдир. Демак, юксиз ишлаш кучланиш U20 , яъни номинал кучланиш номинал юкли ишлагандаги U2 кучланишдан қанчалик фарқланса, ҳисобий қувват тармоққа узатилаётган ҳақиқий қувватдан шунчалар фарқланади. Қувват исрофлари Рп ва Рм ни аниқлаш ҳам шу каби шартли характерга эга. Б. Фараз киламизки, трансформатор номинал бирламчи кучланиш ва номинал давр тезлик (частота) билан ишламаяпти. Юқорида ((2.14) га каранг) таъкидлангандек, юксиз ишлаш режимида иккинчи томондан, берилган давр тезлик f да пўлат исрофлари . Аммо, . Демак, Е1 нинг ўзгариши трансформатор бирламчи чулғами кучланиш пасаювига боғлиқ; индуктив характердаги юкнинг қиймати ошганда э.ю.к. Е1 камаяди, сиғимли характерда эса Е1 ошади (5.5- расмга каранг). Демак трансформатор юки индуктив характерда бўлса, пўлатдаги исроф юксиз ишлаш режимидагидан кичик бўлади, сигим характерли юкда эса – кўпроқ бўлади. Аксарият, юкнинг ўзгариши нормал диапазонда бўлса, э.ю.к. нинг ўзгариши 1,5-4% дан ошмайди. Демак, пўлат исрофлари 3-8% оралиқда ўзгармайди. Шундай қилиб, юқорида келтирилган шароитда (РП нинг ўзгаришини ҳисобга олмай) пўлат исрофлари юкка боғлиқ эмас, деб ҳисоблаш мумкин, яъни Бу ўтишда юк индуктив характерда бўлса, I1 нинг қиймати қисқа туташувдагидан кўра ортади ва шу билан бирга бирламчи чулғам мисидаги қувват исрофи ортади, юк сиғим характерида бўлса, тескари ҳодиса бўлади, яъни I1 ва у билан бирга РМ камаяди. (5.3.а,б-расм). Шундай қилиб, магнитловчи ток I0 нинг қийматини ҳисобга олмаслик, юк индуктив характерда бўлганда мисдаги исрофлар қийматини (ҳақиқий қийматга нисбатан) камайтириб, сиғим юкида эса – кўпайтириб ҳисобга олар эканмиз. Аммо, I0 нинг таъсири жуда кичик бўлганлиги сабабли, мазкур учинчи фараз ҳам, қолган иккитаси сингари, ф.и.к. нинг қийматига деярли таъсир қилмайди, аксинча, у пўлат исрофини аниқлашдаги хатоликни қисман компенсациялайди. Қисқа туташув қуввати РК нинг чулғамларда номинал ток ва 75 оС бўлгандаги қиймати давлат стандартига кўра трансформаторларида келтирилади. Агар юк қиймати номинал юкнинг КЮК қисмини ташкил этса, у ҳолда КЮК марта чулғамдаги токлар хам ўзгаради. Бунда чулғам ҳарорати ўзгариши ҳисобга олинмайди (чулғам керакли ҳароратгача қизиган ва у ўзгармайди, деб ҳисобланади). Бунда мисдаги қувват исрофи ва трансформаторнинг ф.и.к. умумий ҳол учун қуйидагича ёзилади: Келтирилган боғланишда берилган ўзгармас қиймат бўлса, у ҳолда мазкур тенгламанинг ёлгиз ўзгарувчиси КЮК бўлади ва бу коэффициентнинг қандай қийматида трансформаторнинг ф.и.к. максимал бўлишини ҳисоблаш мумкин. Бунинг учун нинг КЮК бўйича биринчи ҳосиласи олиниб, нолга тенглаштирилади. Шундан сўнг қуйидаги ҳосил қилинади: яъни, трансформаторнинг ф.и.к. максимал бўлиши учун мисдаги қувват исрофлари пўлатдаги қувват исрофларига тенг бўлиши керак. Бошқача айтганда, ўзгарувчан (Рм) қувват исрофлари ўзгармас (Рп) қувват исрофларига тенглашгандаги КЮК нинг қийматида ф.и.к. максимал қийматига эришади. |