М., Омирова Н. И. «Электротехниканың теориялық негіздері»
ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС. БІР ФАЗАЛЫ ЕКІ ОРАМДЫ ТРАНСФОРМАТОРДЫ ЗЕРТТЕУ
жүктеу/скачать 0,87 Mb.
|
| 8 ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС. БІР ФАЗАЛЫ ЕКІ ОРАМДЫ ТРАНСФОРМАТОРДЫ ЗЕРТТЕУ
Зертханалық жұмыстың мақсаты: Бір фазалы трансформатордың бос жүріс, қысқаша тұйықталу және номиналды режимдеріне сипатты жүктеме бере отырып, оның жұмыс істеу принципін және қандай қызмет атқаратынын түсініп білу. Қысқаша теориялық мәлімет Трансформатор деп, бір айнымалы кернеуді жиілігі сондай, басқа кернеуге түрлендіру үшін қажет статикалық (яғни қозғалатын бөлшектері жоқ) құрылғыны айтады [9]. Трансформатор (автотрансформатордан басқа) бір-бірінен электр оқшауланған (изоляцияланған), магнит ағыны ортақ, екіден төмен емес орамалардан тұрады. Өткен сабақтардан естеріңде қалған болса, электр станцияларында орналасқан үш фазалық генераторлардың беретін кернеулері 10-24кВ-тан аспайды. Осындай аз шамадағы кернеуді, қуаты үлкен S= электр энергиясын алыс қашықтыққа жеткізу үшін, сол қашықтыққа жеткізетін желілік сымдардың көлденең қимасын үлкейту керек немесе генератордың беретін кернеуінің шамасын жоғарылату керек [9]. Егер осы қуатты жоғары кернеумен жіберетін болсақ , онда ток I=S/( азаяды. Берілетін қуатты өзгертпей кернеуді өзгерту арқылы электр энергиясын алыс қашықтыққа жеткізуді тек трансформатордың ғана көмегімен жүзеге асыруға болады. Сонымен, трансформаторлар электр станциясындағы генераторларының кернеулерін 35, 110, 220, 330, 500, 750, 1150 кВ-қа дейін жоғарылата алады [9]. Ал, тұтыну орнына жеткізілген электр энергиясының кернеуі басқа трансформатордың көмегімен төмендетіледі, сонда электр электр қабылдағыштарға қажетті номиналды 220, 380 В кернеулерді алуға болады. Міне, осындай мақсатта ғана трансформаторлар қолданылады. Электр энергиясын жеткізу және тарату жүйелерінде пайдаланатын трансформаторларды күштік трансформаторлар деп атайды [6]. Трансформатордың жұмыс істеу принципі. Қарапайым трансформатор болат өзекшеден (магнит өткізгіштен) және шумақтары сандарын құрайтын екі орамалардан тұрады (8.1 суреті). Орамалар оқшауланған (изоляцияланған) мыс сымдардан жасалады, олардың электрлік байланысы жоқ. Ораманың біріне айнымалы ток көзінен немесе электр желісінен электр энергиясы беріледі- бұл бірінші орама деп аталады, ал басқасы екінші орама деп аталады, оған электр қабылдағыш қосылады [6]. 8.1 сурет – Трансформатор 8.1 суретінде трансформаторға қатысты шартты белгілер көрсетілген. Трансформаторлардың қызметі электромагниттік индукция құбылысына негізделген. Бірінші орамадағы кернеу u1, ток i1, шумақтардың саны екенін суреттен көруге болады. Ал екінші орамадағы кернеу u2, ток i2, шумақ саны , бұл орамаға Zж электр қабылдағышы қосылады. Бірінші ораманың i1 магниттеуші күші магнит өткізгіште айнымалы магнит ағынын тудырады, ал магнит ағыны екі ораманы да тесіп өтетіндіктен орамаларда Э.Қ.К.-ін индукциялайды: e1= 𝑑Ф/𝑑t; e2= Ф=Фm магнит ағыны синусоидамен өзгергенде Э.Қ.К.-інің шамасы e=ѡωФm Em= ѡωФm, мұндағы Фm магнит ағынының амплитудасы [6]. Э.Қ.К-інің әсерлік мәні E=Em/ Осыдан Э.Қ.К-інің жалпы өрнегін аламыз: E=4.44ƒѡФm . Сол сияқты ѡ-нің орнына және -ні қойсақ, онда бірінші және екінші орамаларға тиесілі Э.Қ.К-ін аламыз. Келтірілген өрнектерден мынандай қорытынды шығады: Э.Қ.К-і магнит ағынынан периодтың ширегіне қалып отырады; орамалардағы Э.Қ.К-інің қатынастары сол орамалардағы шумақтардың қатынастарына тең, яғни E1/E2= . Егер трансформатордың екінші орамасынан электр қабылдағышы ажыратылған болса, онда трансформатор бос жүріс режимінде деп есептеледі. Бұл жағдайда i2=0, ал U2=E2 болады, бірінші орамадағы i1 тогы аз және ондағы кернеудің түсуі де аз болады, сондықтан U1 және Э.Қ.К-інің қатынасын кернеулердің қатынастарымен ауыстыруға болады: U1/U2 = E1/E2= Осыдан мынаны байқауға болады: екінші орамадағы кернеудің бірінші орамадағыдан аз немесе көп болуы, орамалардағы шумақтардың сандарының қатынастарына байланысты. Трансформатордың бос жүрісі кезіндегі бірінші орамадағы кернеудің екінші орамадағы кернеуге қатынасы арқылы анықталатын шаманы трансформациялау коэффициенті деп атайды [9]. Кернеуді жоғарылату керек болғанда, екінші орамадағы шумақтың саны көбейтіледі (жоғарылатқыш трансформатор); ал кернеуді төмендету керек болған жағдайда, трансформатордың екінші орамасының шумақ саны азайтылады (төмендеткіш трансформатор). Трансформатордың екінші орамасын электр қабылдағыштың Zж жүктемесі ретінде қосқан кезде e2 Э.Қ.К-інің әсерінен екінші тізбекте i2 тогы пайда болады. Осы мезеттен бастап Zж электр қабылдағышына желіге қосылған трансформатордан электр энергиясы келіп түсе бастайды [9]. Неғұрлым трансформатордың жүктемесі, яғни қуаты және тұтынушыға беретін екінші орамадағы I2 тогы үлкен болса, соғұрлым бірінші орамаға желіден келіп түсетін электрлік қуаты және I1 тогы да үлкен болады. Көбінесе трансформаторда қуат шығыны аз болғандықтан, жуықтап бірінші және екінші орамалардағы қуаттарды бірдей деп алуға болады. Бұл жағдайда трансформатор орамаларындағы токтардың қатынастары мен кернеулердің қатынастары кері пропорционал деп алуға болады, демек I1/I2 , немесе трансформатордың орамаларындағы токтар шамамен бірінші және екінші орамалардағы шумақтар санына кері пропорционал болады: I1/I2 Бұл жоғарылатқыш трансформатордың екінші орамасындағы токтың бірінші орамасындағыдан аз болатындығын көрсетеді. Сондықтан трансформаторлардың жоғарғы кернеуге арналған орамаларындағы сымдарды, төменгі кернеуге арналған орамадағы сымдардан жіңішке етіп алады [9]. Барлық электр тізбектеріндегі секілді бір фазалы трансформатордың толық қуатын кернеу мен токтың әсерлік мәндерін көбейту арқылы анықтайды. Сонда трансформатордың кірісінде S1=U1I1; шығысында S2=U2I2 Трансформатордағы шығын көп емес (4 -тен аспайды), сондықтан S1 , яғни U1/U2 Трансформатордың кірісіндегі қуат P1 болса, ал шығысындағы қуат P2 болсын дейік. Сонда шығын болады. Сол шығын ненің есебінен болады дейтін болсақ, біріншіден, ол магнит өткізгіште (магниттік немесе болаттағы шығын ), екіншіден, орамада (электрлік немесе мыстағы шығын ) болады. Демек, трансформатордың нақты дәл энергетикалық балансын былай жазуға болады [9]: P1=P2+ =P2+ + . Трансформатордың шығысындағы активтік қуаттың оның кірісіндегі активтік қуатқа қатынасын трансформатордың пайдалы әсер коэффициенті П.Ә.К. деп атайды [9]: η=P2/P1. Трансформатордың қысқа тұйықталуы кезінде бірінші орамаға белгілі бір U1 кернеуі беріледі де, екінші орама өзіне өзі тұйықталады (U2=0). Бұл режимде екінші орамаға қосылған электр қабылдағыштың жүктемесі Zж=0 болады да ажыратқыш қосылады. Қысқаша тұйықталу процесі трансформаторды жұмысқа кірістіру кезінде бірінші кернеу номиналдық кернеуге тең немесе соған жақын болған кезде жүреді. Бұл жағдайда екі орамадағы да токтар күрт көтеріліп номиналдықтан асып түсіп, 10-20 есе көбейеді, себебі бұл орамалардың кедергілерінің аздығынан болады. Мұндай режим трансформаторлар үшін өте қауіпті, себебі орамалардың температураларының шектен тыс көтеріліп кетуі және ток жүретін элементтер арасында үлкен механикалық күштер пайда болуы мүмкін. Сондықтан трансформаторды жасағанда оның механикалық және температуралық мықтылығын ойластырады, ал сұлбада апатқа (аварияға) қарсы қорғау қарастырылады, соның нәтижесінде бір секундқа жетпейтін уақытта трансформатор тораптан автоматты түрде ажыратылады. Трансформаторды қысқа тұйықтап сынау, авариялық жағдаймен салыстырғанда, әдейі жасалады, бұл кезде қарастырылып отырған трансформатордың орамаларындағы токтар номиналдық токқа тең болатындай етіп бірінші кернеуді U1=Uқт шамасына дейін төмендетеді [9]. Қысқа тұйықталу тәжірибесі кезінде трансформатордың бірқатар сипаттамаларын анықтауға болады, соның ішінде қысқа тұйықталу кернеуі Uқт , т.б. сипаттамалардың қажеті жоқ. Қысқаша тұйықталу тогын шектеу үшін қуатты трансформаторларды Uқт кернеуінің мәнін жоғары болатындай етіп жасайды, яғни орамалардың ішкі кедергілері жоғары болулары қажет. жүктеу/скачать 0,87 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|