Өткен ғасырдын 70-ыншы жылдары электр тогы қабат кеңістігінің

30 

 

күшейтудің  басқа  әдістерімен  біріктіріп  қолданылуы  қарастырылды.  Осы 

қарастырылған  ақпаратқа  сүйене  отырып,  мынадай  қорытынды  шығаруға 

болады:  берілген  бағыттар  өте  тиімді  және  қосымша  зерттеулер  мен  жаңа 

тексерулер  жүргізуді қажет етеді. Электрлік әсердің негізгі артықшылықтары 

болып табылады: біріншіден, коллектордың және қанықтырғыш сұйықтықтар 

сипаттарының  кешенді  өзгеруі;  екіншіден,  электромагниттік  өңдеудің 

жынысқа тікелей бұзушы әсері жоқ [5,6]. 

 

2.1  Жоғары  жиілікті  электрмагнитті  өрісін  өндіруші  зертханалық 

қондырғыны өңдеу 

 

2.1.1 Зертханалық қондырғының көрсеткіштерін есептеу 

 

Электромагниттік  толқындар  құрамында  мұнай  бар  қабаттарға  әсер 

етеді.  Нақты  көрсеткіштерді  анықтау  үшін  сапалық  және  сандық 

тәуелділіктерді:  ығыстыру  коэффицентінің,  қозғалыс  коэффицентінің 

жоғарылауы;  фильтрация  басталу  қысымының  критикалық  градиентінің 

төмендеуін  көрсететін  эксперименттер  жүргізу  қажет.  Осы  мақсатпен 

электротехникалық    және  гидродинамикалық  бөліктерден  тұратын 

лабораториялық қондырғы құрастырыды. Қондырғы электромагниттік әсердің 

тасбағанның  физикалық  моделіне  әсеріне  негізделген  тәжірибелер  жүргізуге 

мүмкіндік  береді.  Қондырғының  негізінде  ауыспалы  электр  тоғының 

резонансты  трансформаторы  жатыр.Оның  кәдімгі  трансформаторлардан 

айырмашылығы  қондырғыда  ферромагнитті  жүрекше  болмауы.  Бұл  екі 

катушка  арасындағы  өзара  индукцияны  бірнеше  есе  азайтуға  мүмкіндік 

береді. 

Қондырғы  конденсатормен  бірге  біріншілік  тербелмелі  контур  түзетін 

біріншшілік  катушкадан  және  шығаберісте  кернеуі  жүз  мың  вольтқа  тең 

екіншілік  катушкадан  тұрады.  Тізбекке  қосылған  элементтің,  яғни 

разрядниктің  арқасында  тербелмелі  контур  тұйықталады.  Тербелмелі  контур 

біріншілік шарғы және конденсатор блогынан тұрады, сондықтан күшейткіш 

трансформаторлардан  тұратын  қуат  блогы  сол  уақытта  жоғарыжиілікті 

тербелістер жүріп жатқанконтурдан айырылады. 

Жүйе екі фазадан тұратын импульсті режимде жұмыс жасайды. Бірінші 

кезекте  тізбекке  паралелль  қосылған  конденсатордың  белгілі  бір  кернеуге 

дейін зарядталуы жүреді. Бұл заряд разрядник контактілері арасындағы ауалы 

пробойға  қажет.  Конденсатордың  заряды  күшейткіш  трансформаторлардан 

жиналған жоғары кернеулі сыртқы қуат көзінің көмегімен іске асады.        

Тербелістен  қуат  көзі  айырылған  соң,онда  сөнген  жоғары  жиілікті 

тербелістер күшейеді. Барлық өлшемдерді алған соң бұл тербелістер екіншілік 

катушкамен түзілетін екіншілік контурдың тербелістеріне сәйкес келуі керек. 

Контурлар  резонансқа  кіргенде  екіншілік  катушкада  амплитудалар  бірнеше 

есе  көбейеді  және  трансформатор  жоғары  кернеу  шығарады.  Бұл  процессті 

жүйенің екінші фазасы ретінде қарастыруға болады. 

31 

 

Біріншілік  тербелмелі    контур  шарғысын  индуктивтілігін  формуламен 

есептеу  

 

45

,

0

01

,

0

2









i

i

i

d

l

d

n

L

,                                                    (2.1) 

 

мұнда  di – шарғы диаметрі (см); n – виток саны; li – катушка ұзындығы 

(см);  L=[мкГн];  формулада  көріп  тұрғандай  қосылатын  витоктар  санын 

өзгерту арқылы шарғы индуктивтілігін ауыстыруға болады. 

 

Бірінші  тербелмелі  контур  кондесторының  керекті  сыймдылығы  мына 

өрнек бойынша табылады: 

 

1

2

2

1

L

C

L

C



,                                                       (2.2) 

 

Екінші  ораманың  өзіндік  сыйымдылығын  есептеу  үшін  мына  өрнекті 

қолданамыз: 

 











































2

2

2

3

2

2

2

2

10

366

,

2

0755

,

0

3777

,

0

d

l

d

l

d

C

,                (2.3) 

 

мұндағы d – орама диаметрі (см); l – шырмау ұзындығы  (см). 

 

Тербеліс жиілігінің резонансты есептелуі. 

 





LC

f



2

10

6



,                                                 (2.4)  

 

мұндағы  L  –  шарғы  индуктивтілігі  (мкГн),  C  –  шарғы  сыйымдылығы 

(пФ). 

 

Қондырғының есептеуі теңеулікке сәйкес шығарылды 

 





2

2

6

2

1

2

10

C

L

f

f







,                                          (2.5) 

  

мұндағы

1

f

  және 

2

f

–  біріншілік  және  екіншілік  тербелмелі  контурдың 

жиілігі (кГц). 

 

Үлкен  кернеуге  жету  біріншілік  және  екіншілік  шарғы  жиілігінің 

резонансты мүмкін сәйкестігі жоғары кезінде ғана мүмкін болады. 

32 

 

Біріншілік  шарғы  үшін  диаметрі  10  мм  мыс  түтікше  қолданылған. 

Айналым арасындағы арақашықтық 2,19 см, орамның жалпы биіктігі 26,5 см, 

диаметрі - 13 см. 

Шарғылардың индуктивтілігін 2.1 өрнегі бойынша табамыз 

 

23

,

4

45

,

0

13

5

,

26

13

9

01

,

0

2

1











L

(мкГн); 

 

3208

45

,

0

5

48

5

803

01

,

0

2

2











L

(мкГн); 

  

Екіншілік  шарғының  өзіндік  сыйымдылығын  есептеу  үшін  (2.3)  өрнегі 

қолданамыз 

 

6

,

6

5

48

10

366

,

2

5

48

0755

,

0

3777

,

0

5

2

3

2









































C

(пФ). 

 

Енді  біріншілік  тербелмелі  контурдың  С

1

  батарея  кондесторларының 

керекті сыйымдылығын (2.3) өрнегі бойынша есептеуге болады 

 

5005

23

,

4

6

,

6

3208

1







C

(пФ) 

 

Шарғы жиілігінің есептеуін (2.4) өрнегі бойынша жүргіземіз 

 

1094

6

,

6

3208

14

,

3

2

10

6











f

(кГц) 

 

Кесте 2.1 - Резонансты трансформатор тербелмелі контурларының 

параметрлері. 

Параметp 

n, см 

d, см 

l, см 

L, мкГн 

C, пФ 

f, кГц 

1 Контуp 

10 

13 

26 

5,31 

3987 

1094 

2 Контуp 

803 

5 

48 

3208 

6,60 

 

2.1.2  Қондырғының  электртехникалық  бөлігінің  жұмыс  істеу 

принциптері 

 

Осы құрылғыны қолданар алдында келесі элементтер қолданылады. 

1.  Жоғарылату  трансформаторы  GAL-700E/4  -  4  дана. 

Осы  

трансформатордың  негізгі  жүрекше  болып  табылады.  Ол  құрылғы  жақын 

33 

 

орналасқан  режимде  жұмыс  жасайды  (сурет  2.1).  Шығу  кедергісі  –  220  В, 

қуаттылығы  –  2000  В,  қуаттылығы  2200  Вт,  жұмыс  жиелігі  50  Гц,  ток  күші 

850  мА.  Габариттік  өлшемі 105х67х88 мм.  Көрсеткішін  осы  барлық  жүйенің 

жоғарғы  көрсетудің  бірден  бір  көрсеткіші    трансформатордың  жоғарғы 

кедергісі  болып  табылады.  Синфаздық    қосылулардың  реттілігін  тиісінше 

айналым кезінде әрбір кедергінің айналымның суммагына тең.  

 

n

U

U

U

U









...

2

1

,                                         (2.6) 

 

Осылай  екінші  айналым  реттілігі  арқылы  8000  В.  Кедергіні  алып 

отырады. Қуаттылығы мына фурмула  арқылы анықталады. 

 

i

N

N

N

N









...

2

1

;                                         (2.7) 

  

Мұнда  қуаттылық  8800  Вт.  Теңестіреді  :  Трансформатордың  жанып 

кетуі мен  айналымдардың электрлік кедергілерден сақтану үшін пластикалық 

контейнерге , моторлық маймен. 

 

 

 

Сурет 2.1 - Жоғарлатылған микротолқынды трасформатор –GAL- 700E/4 

 

2.  Элементы  жоғары  вольтты  конденсаторы  (4  дана)  маркасы 

H.V.CAPACITOR  (сурет 2.2), модель CH-85\21095, номиналды кедергісі  2100  

В,  сыйымдылығы  0,95  мкФ.  Конденсатордың  өлшемдері  75х53х33  мм.  Бұл 

конденсаторлар  балластық  ретінде  жұмыс  жасалады.  Біріншілік  толқымалы 

сызықшалар тұйықталғанда трансформаторларына қосу шектелді 

 

34 

 

 

 

Сурет  2.2 –Жоғары вольтті конденсатор H.V.Capacitor 

 

 

3. Жоғары вольтті конденсатор К-75-25 тығыздықпен 10 000 пФ ± 5%, 

Номинальды  қуаттылық  10  кВ  (сурет  2.3)  қорыту  пролары  –  50  000  МОм  

Габариттік өлшемі 65х45х54 мм, вес – 0,8 кг, салмағы– 0,8 кг. Батарея қолдану 

құрылғысы 2-дана  конденсатордан, тығыздығы – 5 000 пФ, қосылған кезекте 

кедергісі – 20 кВ. 

 

 

 

Сурет 2.3 Жоғары вольтты конденсаторы –К-75-25 

 

4.  Жоғары  фильтрлі  құрылғы  (сурет  2.4).  Катушка  мед  сымдарының 

диаметрі    0,75  мм,  полипропиленмен  жалғанғанын  көрсетеді.Әр  трубканың 

Габариты өлшемдері: ұзындығы 37 см, диаметр 5 см. Сым өлшемдері – 300. 

 

35 

 

 

 

Сурет 2.4 – Жоғары  жиілікті фильтрлер 

 

Тұйықталу  уақытында    бірінші  келебательді  кунтурда  жоғары  жиілікті 

толқуларда түсіп кетпеу үшін фильтрлер қажет 

5.  Динамикалық  құрылғы  (жарықшалушы,  сурет  2.5)  металды 

пластинаның  дөңгелек  формасының  диаметрі  90  мм-ден  тұрады,    4-тең 

бөлікке бөлінген бір бірімен болт арқылы бөлінген көлденең жасалған 80 мм. 

пластина компьютерге қосылған (FSP Group ATX-400PNF, тығыздығы 400 Вт, 

(сурет  2.6).  Блок  өлшемі  140х144х80  мм.  Құрылғы  тоққа    бөлек  күш 

құрылғылары арқылы қосылады. 

 

 

 

Сурет 2.5 – Динамикалық құрылғы 

 

36 

 

 

 

Сурет  2.6 – FSP Group ATX-400PNF 

 

6. Біріншілік және екіншілік шарғылары  резонансты трансформатордың 

(сурет 2.7). Бірінші  шарғы: диаметр – 13 см,ұзындығы – 26 см, үзінділер – 10, 

медтен жасалған трубка ұзындығы 10 мм. 

Екінші  шарғы:  803    медті    проволокаларының  (диаметрі  0,6  мм), 

трубкаға  жасалған  ПВХ  ұзындығы  48  см,  диаметрі    5  см.  Құрылғылар  бір 

біріне тығыздалған және  эпоксидті смоламен құрылған, тоқтан  арлыу үшін. 

Біріншілік  катушканың  құрылғыларының  қосылулары    арқылы  оның 

индукциясын  өзгертуге  артынан  электромагниттік  параметрлерін  өзгертуге 

болады. 

 

 

 

Сурет 2.7 – Катушки резонансного трансформатора 

 

7.  Бірфазалық  электрфунксиясының  счетчигі  СО-505  (сурет  2.8).  Олар 

электрэнергиясының  коллектор  үлгілерін  талдауға.  Қанша  көлемде 

қолданылуын бақылайды. Нақтылық класс– 2.0, номиналды кедергісі – 220 В, 

37 

 

номиналдықолданылған жиелігі – 50 Гц, номиналды тоқ – 10 А, максималды 

ток – 40 А, тоқ қысымдылығы   – 48 А, өлшемі 208х135х114 мм. 

 

 

 

Сурет 2.8 – Есептегіш СО-505 

 

9. Модульді автоматты  құрылғы Sentai C-65 –  2 дана . ЖиілілгіЧастота 

50 – 60 Гц, максимальды кернеуі  415 В, номиналды тоқ 25 А, өшіретін белгісі 

4,5 кА (сурет 2.9). 

 

 

 

Сурет 2.9 – Автоматты қондырғы  Sentai 

 

10. Сандық амперметр Digitop АМ-2 DIN (сурет 2.10). Жұмыс жиелілігі 

50  –  60  Гц,  өлшемі  тоқ  күшінің  диапазоны  0  –  50  А,  максималды  тоқ    қуаты  

80 А, қолдану   120 – 300 В. Электр қуатының қолданылуы күшін белгілеуге 

жұмсалады. 

 

38 

 

 

 

Сурет 2.10 – Сандық амперметр Digitop АМ-2 DIN 

 

11.  Өткізгіштер.  Құрыстарылған  кезінде    2,5  мм    диаметрлік  мысты 

сымдар  қолданылды    2.11  суретте  құрастырылғын  үлгісі  көрсетілген.  2.12 

суретте  сол  жұмыстың  мақсаты  көрсетілген.  Трансформаторлардың 

қосындысын  жоғарлататын  шынжырлар  қосындысы  конденсаторларды 

қуаттау  үшін  қолданылады.  Қолданылып  отырған  трансформаторлардың 

көлемінің  кішілігіне  қарамастан    1,5  кВт.  Жұмыс  жасау  барысында  тоқ 

күшінің    жоғарғы  көрсеткіші  мен  қатты    қызуы  кемшілік  тудырады.  Қызып 

кетудің  алдын  алу  мақсатында  және  оратылған  трансформаторлардың 

көрсеткіштерінің  жоғарлауын  тоқтату  үшін  пластикалық  сыйымдылықта 

орналасқан және техникалық маймен құйылған.  

Кейін  олардың    қатарына  дәйекті    түрде  жоғары  вольтты 

конденсаторлар  кедергі  жасайды  тоқтың  өтуіне.  Келебател  кунтурдың 

зақымдануы кезінде. 

 

 

 

Сурет 2.11 –Құрастыру элементінің сызбасы: 

 

1  –  Мерзімдік  тоқтың  көзі,  2  –  Жоғарлатушы  трансформатор  GAL- 

700E/4, 3 –Жоғары вольтты конденсаторлар, 4 – Жоғары жиілік фильтры, 5 – 

динамикалық  қуаттаушы  ,  6  –келебалды  контурлы    конденсатордың,  7  –

39 

 

алғашқы  шарғы  ,  8  –  екінші  шарғы,  9  –  қозғалысында  обьект  қосылымына 

шығу жолы. 

 

 

Сурет 2.12 – Құрастыру жұмысының принципі. 

 

Искралық  қуаттау    кезінде  тоқ  қозғалысы  қызылмен  белгіленген. 

Соңынан жоғары  қуаттың фильтры қосылған, фильтр соңынан көлемі 50 мм, 

және    0,25  мм  екі  шарғы  орналасқан.  Тізбекке  параллельді  қуаттаушы 

қосылады.  Алғашқы  колебателді    кунтурдың  қуаттануына  жоғары    вольтты 

конденсатор К-75-25, сыйымдылықтың кернеуінен қорғау үшін қолданылады. 

Конденсатор    батереясы    мен  шарғы    алғашы  колебалды    кунтур  құрайды. 

Шарғымен  резонанс  үйкеліске  ұшырай  отырып  екіншілік  шарғы    жиілігі 

жоғары кернеу береді. Электродтар искалық  электромагниттік алаң құрайды. 

Құрастылымның электротехникалық құрамының  сурет  2.13 көрсетілген. 

 

 

 

Сурет 2.13 - Жинақталған құрылым суреті : 

40 

 

1-  матор  мйындағы    трансформатор  ваннасы,  2  -  электр  қуатының 

есепшісі,  3  -  жоғары    вольтты    конденсаторлар  (балласт),  4  -  жоғары  жиілік 

сүзгілері, 5 - динамикалық қуаттаушы , 6 - қуаттаушының нәрдік шығыры , 7 - 

алғашқы    колебалды    кунтурдың  жоғары  қуатты  батареясы,  8  -  алғашқы 

шарғы, 9 - екінші  шарғы. 

 

Тербелістер  жиілігі  мен  тоқ  көзінің  екнші  тербеліс  контурына  өтуін 

нақтырақ  түсіну үшін  графиктар түзіледі.  2.14 және 2.15 суреттерде электр 

тоғының  кернеуі  және  алғашқы  колебалды    контур    конденсаторларының 

батереясы көрсетілген. 

 

 

 

Сурет 2.14 - Электр желісіндегі  тербелістер кернеуі 

 

 

 

Сурет 2.15 - Конденсаторлар батереясындағы  кернеудің тербелуі 

 

Сұр  түспен  алғашқы  колебалды  контурдың  зақымдануы  мен  искралық 

аралық  кезіндегі тоқтың айырылу фенының кезеңі белгіленген. 2.16 суретте 

алғашқы шарғының графигі  көрсетілген.  

 

41 

 

 

 

Сурет 2.16 - Алғашқы шарғының графигі көрсетілген 

 

 

 

Сурет 2.17 – Алғашқы колебалды контурлы  шарғы мен конденсатор 

батереясының кернеуі. 

 

Тербеліс басталған кезде  электр  энергиясы алғашқы   контурдан  екінші 

шарғыға өтеді. Бұл процес келесі графикте көрсетілген (сурет 2.18) 

 

 

 

Сурет  2.18 –Кернеудің екінші шарғыда өсу процесі 

42 

 

Гафикте  анық  көрсетілген,  екінші    шарғыда  трансформатор  кернеу 

кезінде ең жоғары  мағынаға ие болады. 

Кернеу  екінші  шарғыға  шығарда  аз  уақыт  алады.  Искралық  аралық 

кезіндеалғашқы колебалды контур зақымданады. Жұмыстың қарқындылығын 

жоғарылату  үшін  қуаттаушыда  ойық  санын  көбейту  керек.  Сол  үшін 

құрастыру  кезінде    динамикалық  қуаттаушы    қажет  болады.  Секундына  400 

рет ойық санын көбейтеді. Сонда кернеу графигі екіншілік шарғыда келесідей 

кернеу көрсетеді (сурет 2.19). 

  

 

 

Сурет 2.19 –  Екінші орамдығы кернеудің секундына 400 рет сынған кездегі 

саңылау санының графигі 

 

Графиктен  көріп  тұрғандай  ең  жоғары  кернеу  өспейді.  Алайда, 

айналмалы  ажыратқыш  екінші  контурдағы  тасымалданатын  энергия  көлемін 

арттыруға  мүмкіндік  береді.  Бұл  қондырғының  орташа  шығыс  кернеуін 

арттырады.  

 

2.1.3 Қондырғының гидродинамикалық бөлігінің сипаттамасы 

  

Гидродинамикалық  бөлігі  контейнер,  керннің  көлемді  жасанды  моделі 

болып  табылатын  төменгі  бөлігін  қамтиды.  Моделін  жасау  үшін  орта 

түйіршікті  кварц  құмын  пайдаланады.  Модел  Слихтер  формуласымен 

есептеледі 

 











cos

2

1

cos

1

6

1









m

,                                   (2.8) 

  

мұндағы  θ қаптама бұрышы (60

0

≤ θ≤90

0

). 

 

Қаптама бұрышы 67

0 

 құрайды. Осылайша сусымалы керннің кеуектілігі  

 

43 

 





35

,

0

67

cos

2

1

67

cos

1

6

1

0

0













m

д.ед 

 

Абсолютті өткізгіштің жасанды өзегі 0,5 Д. 

Контейнердің  жоғары  бөлігі  қосылған  сұйықтықты  ауыстыру  және 

гидростатикалық  басын  жасау  үшін  қолданылады.  Зерттеу  барысында 

сұйықтықтың екі түрі қолданылды: 



 

көлемі 2000 см

3

 пластикалық құты (2.20 сурет); 



 

көлемі 523 см

3

 шыны шам (2.21сурет). 

 

 

 

 

Cурет 2.20 – Қондырғының гидродинамикалық бөлігінң бірінші нұсқасы. 

 

 

 

 

Cурет 2.20 – Қондырғының гидродинамикалық бөлігінң екінші нұсқасы. 

 

44 

 

Сұйықтық  (1)  электрод  көмегімен  қондырғының  электрлік  бөлігіне 

жалғанған, бірінші нұсқада  – диаметрі 9 мм екі болат болт (3), ұзындығы 15 

мм,  бас  бөліктен  тік  жазықтықта  бір  –  бірімен  110  мм  қашықтықта.  Екінші 

нұсқада бір электрод (2) второй мыс пластина (25 см

2

), сыртында шам арқылы 

орналасқан.Қосылудың  бұл  түрі  электромагниттік  коллектордың  эффектісін 

дәлілдеуге мүмкіндік береді. 

2.22  суретте  жиналған  зертханалық  қондырғының  толық  түрі 

көрсетілген. Мұнда жоғарыда сиптталған шыныколбаның гидродинамикалық 

бөлігі көрсетілген. 

 

 

 

Cурет 2.22 – Зерттеу қондырғысының схемасы: 

 

1  –  айнымалы  токты  тұтұнушы  (50  Гц,  220  В),  2  –  электрэнергиясын 

есептеуші,  3  –  жоғарылатқыш  микротолқынды  траснформатордың 

сыйымдылығы,  қозғалтқыш  майы  жүктелген,  4  –  амперметр,  5  – 

жоғарывольтті  Capacitor  конденсаторы,  6  –  сүзгі  катушка  ВЧ,  7  – 

динамикалық  ажыратқыш,  8  –  бірінші  контурда  К-75-25  конденсатор 

батарейкасы, 9 –бірінші катушка, 10 – екінші катушка, 11 – моделдің керніне 

жүктелген  электрод,  12  –  мыс  пластинка,  13  –  шыны  колба,  14  –  өлшемді 

колба. 

 

жүктеу/скачать 2,28 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: