Трансформаторлар. Құрылысы және жұмыс істеу принципі
жүктеу/скачать 7,91 Mb.
|
1 сессия
| Трансформаторлар. Құрылысы және жұмыс істеу принципі. Өнеркәсіпте және күнделікті өмірде ең көп таралған электр құрылғылары трансформаторлар болып табылады. Олардың мақсаты әртүрлі тізбектер арасында теңдессіз электр тізбегіндегі қуатты тасымалдау болып табылады. Олар энергия көзі мен тұтынушы арасындағы кернеуді төмендету немесе арттыру қажет болған жағдайларда қолданылады. Трансформатордың магнит өткізгіштерінің типтері. Трансформатордың негізгі элементі магнит өткізгіштік болып табылады. Бұл магнит ағыны тұйықталатын жүйе, ол орамаларды және құрылғының басқа элементтерін бекіту үшін негіз болады. Магнит өткізгіштердің түрлері стерженьді және брондалған түрлерге бөлінеді. Стерженьді тәрізді магниттік өткізгіштікте вертикалды стерженьдер бір шеңберге сәйкес келетін сатылы көлденең қимасы бар. Оларда 2 цилиндрлік орама орналасқан. Магниттік тізбектің орамдары жоқ және тұйық контурды құруға қызмет ететін бөліктерін қамыт деп атайды. Бронды магниттік контурда стерженьдер көлденең орналасқан және тік бұрышты көлденең қимасы бар. Тиісінше, мұндай магниттік тізбектің орамдары тікбұрышты пішінге ие. Өндірістің өте күрделі технологиясына байланысты брондалған құрылым арнайы трансформаторлардың белгілі бір түрлері үшін ғана қолданылады; Трансформаторлардың теңдеулері комплекстік түрде. Комплексті түрдегі трансформатор теңдеулері келесі түрде болады: Келтірілген трансформатор Жалпы жағдайда трансформатордың бірінші реттік орамасының параметрлері екінші реттік ораманың параметрлерінен айырмашылықта болады, әсіресе трансформациялық коэффициент үлкен болған кезде, ол талдауды, есептеуді және орынбасу сұлбасы мен векторлық диаграммаларды тұрғызуды қиындатады. Аталған қиындықтар трансформатордың барлық параметрлерін бірдей орамдар санына келтірумен жойылады. Әдетте екінші реттік ораманы біріншіге W1W2’ келтіреді. Бірінші реттік параметрлерді келтірген кезде энергетикалық көрсеткіштері нақты трансформатордікіндей болып қалуы керек, атап айтсақ: келтірілген трансформатордың екінші реттік орамасындағы және нақты трансформатордағы барлық қуаттар, шығындар және фазалық ығысулар тең болуы керек Трансформатордың орынбасу сұлбасу Трансформатордың орынбасу сұлбасу бірінші және екінші орамалардың тізбектерін бөлек есептеуге мүмкіндік береді. Трансформатордың орынбасу сұлбасу магнит ағынының ағып кету өрістерін қамтиды, ал екінші тізбек трансформация коэффициенттері арқылы бірінші реттік тізбекке түрленеді. Әртүрлі жүктеме кезіндегі трансформатордың векторлық диаграммасы.(????????????) (с лекции) Трансформатордың векторлық диаграммасы. Келтірілген трансформатордың орынбасу сұлбасын және кернеулері мен токтарының негізгі теңдеулерін пайдаланып, трансформатордың токтарының, ЭҚК мен кернеулерінің арасындағы қатынастарды және фазалық ығысуларды айқын көрсететін трансформатордың векторлық диаграммасын тұрғызуға болады. Векторлық диаграмма – трансформатордың негізгі теңдеулерінің графиктік кескіні. Трансформатордың бос жүріс тәжірибесі. Трансформатордың бос жүріс тәжірибесі – оның екінші реттік орамасы ашық және екінші реттік орам тогы нөлге тең (I2 = 0) болғанда максималды жұмыс режимі. Бұл жағдайда трансформатордың теңдеулері келесідей түрде жазылады: Бос жұмыс тәжірибесі трансформатордың түрлендіру коэффициентін, ток күшін, шығындарды және жүктеме кедергісін анықтауға мүмкіндік береді. Трансформатордың қысқаша тұйықталу тәжірибесі. Трансформатордың қысқа тұйықталу режимі екінші реттік орамның қысқыштары кедергісі нөлге тең (ZH = 0) өткізгішпен тұйықталатын режим болып табылады. Жұмыс жағдайында трансформатордың қысқа тұйықталуы аппаттық режимді тудырады, өйткені ол қайталама ток туғызады, демек, бастапқы ток номиналды токпен салыстырғанда бірнеше ондаған есе артады. Сондықтан трансформаторлары бар тізбектерде қысқа тұйықталу кезінде трансформаторды автоматты түрде өшіретін қорғаныс қарастырылған. Трансформатордың салыстырмалы бірлік жүйесі. Салыстырмалы бірліктер жүйесі - бұл жүйе шамаларының мәндері бірлік ретінде қабылданған белгілі бір базалық мәннің көбейткіштері ретінде көрсетілетін электр энергиясын беру жүйелеріндегі параметрлерді есептеу әдісі. Бір типті құрылғылар (мысалы, трансформаторлар) үшін әртүрлі кернеу деңгейлеріндегі кедергі, кернеудің төмендеуі және қуат шығыны абсолютті мәнде ерекшеленеді, бірақ негізгі мәндерге қатысты көрсетілген шамамен бірдей болады. Есептеуден кейін алынған нәтижелер, егер негіз ретінде қабылданған негізгі мәндер белгілі болса, жүйелік бірліктерге (вольт, ампер, ом, ватт және т.б.) түрлендіруге болады. Трансформатордың параметрлерін тәжірибемен анықтау. Трансформатордың параметрлерін тәжірибемен анықтау бос жүріс тәжірибесін және қысқа тұйықталу тәжірибесімен жүзеге асырылады. Транформатордың шығындарын анықтау Трансформаторларды өндіру мен пайдаланудағы маңызды міндеттердің бірі құрылғының тиімділігін арттыру, басқаша айтқанда, шығындарды азайту болып табылады. Құрылғыны құрастыру кезінде өндірістік операцияларды сәтті меңгеру және орындау үшін трансформатордың шығын себептерін және оларды азайтудың ықтимал тәсілдерін тереңірек білу қажет. Трансформатордың қысқаша тұйықтау үшбұрышы (??????????) (с лекции) Трансформатордың жүктеме режимі. Физикалық мағынасы. Екінші реттік ораманы сыртқы тізбекке қосқаннан кейін трансформатор жүктемесіз режимнен жүктеме режиміне өтеді. Бұл режимде болатын физикалық процестер: қосқыш қосылған сәттен бастап трансформаторда өзінің магниттік ағынын жасайтын қайталама орам тізбегінде жүктеме тогы пайда болады. Бұл ағынның көп бөлігі трансформатор өзегі бойымен жабылады, ал аз бөлігі екінші реттік орамның бұрылыстарының айналасындағы ауа арқылы жабылады және магниттік ағып кету ағынын құрайды. Трансформатордың кернеуінің өзгеруі. Трансформатордың ПӘК ПӘК- трансформаторларға қатысты құрылғының тиімділігін анықтайтын маңызды сипаттамалардың бірі. Трансформаторлардың топтары. (??????????) (с лекции) Трансформаторды басқа трансформаторлармен параллель жұмысқа қосу үшін бірінші және екінші реттік орамалардың желілік ЭҚК арасындағы фазалық ығысуды білу керек. Осы ығысуды сипаттау үшін орамаларды жалғау топтары туралы ұғым кіргізіледі. Сондықтан трансформатордың құжатында номинал мәндерден басқа міндетті түрде трансформатордың тобы көрсетіледі. Трансформатордың тобы: 1) орамаларды орау әдісіне; 2) орамалардың соңдарын таңбалау әдісіне; 3) трансформатордың орамаларының соңдарын жалғау әдісіне тәуелді болады. Трансформатордың параллель жұмысы. Шарттары мен талаптары. Трансформатордың параллель жұмысы деп бірінші реттік және екінші реттік орамдары параллель жалғанған күштік жабдықтың жұмыс режимін айтады. Параллель трансформатор шарттары: 1) орамдық жалғаулардың бірдей топтардың болуы; 2) бірінші реттік және екінші реттік номиналды кернеулер тең болуы (0,5%); 3) қысқа тұйықталу кернеулері тең болуы (10%); 4) трансформатордың қуат коэффициенті 1:3 қатынасынан артық емес болуы; Трансформатордың коэффициенттері тең болмаған кездегі трансформатордың параллель жұмысы. Бос жүріс режимі. Трансформаторларды әртүрлі түрлендіру коэффициенттерімен параллель жұмыс істегенде, үлкенірек трансформаторға қарағанда трансформаторда трансформация коэффициенті жоғары болған жөн, өйткені қуатты трансформатор толық жүктелген кезде трансформаторлардан көбірек қуат алуға болады. Параллель жұмыс істейтін трансформаторлардың жүктемесіз жұмысы кезінде әртүрлі қысқа тұйықталу кернеулерінде теңестіру тогы өтпейді. Трансформатордың коэффициенттері тең болмаған кездегі трансформатордың параллель жұмысы. Жүктеме режимі. Трансформаторларды әртүрлі түрлендіру коэффициенттерімен параллель жұмыс істегенде, үлкенірек трансформаторға қарағанда трансформаторда трансформация коэффициенті жоғары болған жөн, өйткені қуатты трансформатор толық жүктелген кезде трансформаторлардан көбірек қуат алуға болады. Жүктеме кезінде трансформаторлар қысқа тұйықталу кернеулеріне кері пропорционалды, яғни олардың номиналды қуаттарына пропорционалды емес жүктеледі. Бұл жағдайда қысқа тұйықталу кернеуі төмен трансформатор шамадан тыс жүктеледі, ал кернеуі жоғары трансформатор аз жүктеледі. Қысқаша тұйықтау теңдеулері тең болмаған кездегі трансформатордың параллель жұмысы. 21-Энергетикалық жүйелерде жүктемені бөлісу және сенімділікті арттыру үшін трансформаторлар жиі параллель қосылады. Трансформаторлар параллель жалғанған кезде олардың кернеу қатынасы, кедергі және айналу коэффициенті сияқты параметрлерінің үйлесімді болуын қамтамасыз ету өте маңызды. Трансформаторды қосу топтары бірдей болмаса, жүктемені теңестіру үшін ағын ауыстырғыштары немесе фазалық ауысу мүмкіндіктері бар трансформаторларды пайдалану қажет болуы мүмкін. Трансформаторларды параллель қосу олардың арасындағы жүктеменің таралуын қамтамасыз етеді және жүйенің сенімділігін арттыру, жүктемені теңестіру және жалпы өнімділікті жақсарту сияқты бірнеше мақсаттарға ие болуы мүмкін. Трансформаторлар параллель қосылған кезде орындалатын негізгі әрекеттер: Жүктеменің таралуы: трансформаторлар параллель қосылған кезде, олар жалпы жүктемені бөле алады. Бұл қуатты тиімдірек пайдалануға мүмкіндік береді және бір трансформатордың шамадан тыс жүктелуіне жол бермейді. Жалпы қуатты арттыру: трансформаторларды параллель қосу жүйенің жалпы қуатын арттыруға мүмкіндік береді. Егер бір трансформатор барлық қажетті қуатты қамтамасыз ете алмаса, параллель қосылым олардың қуатын қосу үшін бірнеше трансформаторларды пайдалануға мүмкіндік береді. Сенімділікті арттыру: егер трансформаторлардың біреуі істен шықса немесе техникалық қызмет көрсетуді қажет етсе, басқа трансформаторлар үздіксіз электрмен қамтамасыз ете отырып, жұмысын жалғастыра алады. Бұл жалпы жүйенің сенімділігін арттырады. 22- Асинхронды машинаның құрылысы. Машинаның қозғалмайтын бөлігі статор деп, ал қозғалатын бөлігі ротор деп аталады. Асинхронды машинаны ротордың құрылысы бойынша екі түрге бөледі: түйіспелік сақиналы немесе фазалық роторлы және қысқаша тұйықталған роторлы. Фазалық роторлы және қысқаша тұйықталған роторлы қозғалтқыштардың статорларының құрылысы бірдей болады. Статордың және ротордың өзекшесін екі жағы оқшауламалық лакпен жабылған, қалыңдығы 0,35÷0,5 мм болатын электртехникалық болат табақшалардан жинайды Статордың цилиндр тәріздес ішкі бетінде және ротордың цилиндр тәріздес сыртқы бетінде ойықтар болады, оларда статор және ротор орамаларының өткізгіштері орналастырылады. Статор орамасы үш фазалы болып жасалады және үш фазалы ток желісіне қосылады, сондықтан бірінші реттік деп аталады. Асинхронды қозғалтқыш немесе индукциялық қозғалтқыш деп те аталатын асинхронды машина электр машиналарының ең көп таралған түрлерінің бірі болып табылады. Оның жұмыс принципі орамалардағы магнит өрісі мен токтың өзара әрекеттесуіне негізделген. 23-Роторы қозғалмай тұрған кездегі асинхронды машина трансформаторды елестеді, оның әдеттегі трансформатордан айырмашылығы тек қана құрылысында болады, яғни онда жайылған статор және ротор орамасының, ауа саңылауының және т.б. болуы. Физикалық құбылыстың мәніне келсек, онда ол екі жағдай үшін де бірдей болады. Сонан соң асинхронды машина жөніндегі көріністі трансформатор ретінде, сондай-ақ оны роторы айналып тұрған машина үшінде таратуға болады. Жұмысын зерттеген кезде барлық айнымалы шамалардың – ЭҚК, токтың, МҚК тек қана бірінші гармоникасы есепке алынады. кернеулердің теңдеулерін жаза аламыз: 𝑈̇ 1 = −𝐸̇ 1 − 𝐸̇ 1 + 𝑅1𝐼̇ 1; 𝑈̇ 2 = 𝐸̇ 2 + 𝐸̇ 2 − 𝑅2𝐼̇ 2; 𝐼̇ 0𝑤1 = 𝐼̇ 1𝑤1 + 𝐼̇ 2𝑤2.3 24-Асинхронды машинаны роторы айналмай тұрған кезде ғана емес, сондай-ақ роторы айналған кезде де трансформатор ретінде қарастыруға болады. Бұл жағдайда ол жалпыланған трансформатордай болады, яғни бұл кезде тек қана кернеулер, токтар және фазалар саны емес, сондай-ақ жиілік және энергияның тегі де түрлендіріледі. Асинхронды машина кернеуі U1 және жиілігі f1 тұрақты болатын желіге қосылады деп болжайық. Асинхронды машинаның роторы айналған кезде статорда, роторы тежелген машинадағыдай ЭҚК болады және сондықтан екі жағдай үшін де кернеулердің теңдеуі бірдей болып жазылады. Кернеу тендеуи 25- Векторлык диаграмма жок 26- 27-Қарама-қарсы қосу режимі 1< S< ∞. Бұл режимде асинхронды машинаның роторы сырттан роторға берілетін механикалық энергияның әсерінен өрістің айналуына қарсы бағытта айналады, осының салдарынан ротордың айналу жылдамдығы n < 0. Әдетте практикада бұл режимде 1 28-
Қуаты Р=1÷1000 кВт қозғалтқыштардың номинал жүктеме кезіндегі ПӘК η=0,7÷0,95 аралығында болады. Үлкен мәндер қуаты көп және айналу жылдамдығы үлкен болатын қозғалтқыштарға тиісті. 29-Асинхронды машина (АМ) кернеуі U1=const және жиілігі f=const желіге қосылған делік. Егер біз жылдамдықты 𝑛 > 𝑛1 дейін өсірсек, онда сырғанау S теріс болады. Ағын Фm1 шамасы бойынша тұрақты бола отырып, кеңістікте бұрынғы жылдамдығымен 𝑛1 айналуын жалғастыра береді, бірақ оның айналу бағыты роторға қатысты кері бағытқа өзгереді, осыған сәйкес роторда индукцияланатын Е2S=E2S ЭҚК таңбасы өзгереді. Онда ротор тогының активті және реактивті құрамдары келесідей болады: 30-Сырғанаудың электромагниттік моментке туәлділігі:
31-Максимал электромагниттік момент. U=const және f2=const болған кездегі және максимум мен минимумдегі тұрақты параметрлер кезінде M=f(S тәуелділігін (7.14) өрнек бойынша зерттейміз. Максимум М сәйкес келетін S=SМ сырғанауды табу үшін, (7.14) өрнектен S бойынша туынды алып оны нөлге теңестіреміз dM/dS =0. \ 32-1 және 2 нүктелерде моменттердің М=МСТ тепе-теңдігі орындалады. Асинхронды машинаның осы екі нүктелердегі жұмысын қарастырамыз. 1 нүктедегі жұмысы. Айналу жылдамдығы кездейсоқ өскен кезде (1// нүкте) статикалық момент электромагниттік моменттен көп болады МСТ>М, сондықтан қозғалтқыш тежелетін болады, ол роторды алғашқы 1 нүктеге келуге мәжбүр етеді, инерция бойынша одан өтіп кетеді және 1/ нүктеде статикалық момент электромагниттік моменттен ММСТ статикалық моменттен көп болады, сондықтан қозғалтқыш үдейді, ол роторды 1 нүктеге келіп, инерциямен одан өтіп кетіп 2// нүктеге келуге мәжбүрлейді, мұнда М>МС. Ротор үдей бастайды және n өсуі (S азайуы) моменттер теңесіп М=МС, қайтадан 1 нүктеге келгенге дейін жүреді. Сонымен, 2 нүктедегі жұмыс тұрақсыз болады. Жалпы жағдайда, қозғалтқыштың M=f(n) сипаттамасының бірнеше қиылысу нүктесі болуы мүмкін. Қозғалтқыш жұмысының шарттары: Қозғалтқыштың қалыпты тұрақты жұмыс істейтін аймағы механикалық сипаттаманың 0 8.7.1 Тікелей жүргізу. Тікелей жүргізу, желінің қуаты жеткілікті болғанда және қозғалтқыштардың жүргізуші токтары желідегі кернеуді рұқсат етілмейтін деңгейге дейін төмендейтпейтін болса (10 – 15%) әрқашан қолданылуы мүмкін. Бұл кезде қозғалтқыштың жүргізуші тогы IЖ=(4 ÷ 7)IН. 8.7.2 Төмендетілген кернеумен жүргізу. Егер желідегі кернеудің төмендеу шарты бойынша қысқаша тұйықталған роторлы қозғалтқышты тікелей жүргізу мүмкін болмаса, қозғалтқышты төмендетілген кернеумен жүргізудің әртүрлі әдісі қолданылады Дегенмен бұл кезде статор орамасының қысқаштарындағы кернеудің квадратына немесе қозғалтқыштың жүргізуші тогының квадратына пропорционал болатын жүргізуші моментте төмендейді. Сондықтан бұл жүргізу әдістері, қозғалтқышты бос жүріс кезінде немесе толық емес жүктемемен жүргізу мүмкін болса ғана қолданылады. Төмендетілген кернеумен жүргізу қажеттілігі бәрінен де жоғарғы вольттік үлкен қуатты қозғалтқыштар үшін жиі кездеседі. 8.7.2 Түйіспелік сақиналы қозғалтқыштар. Түйіспелік сақиналы қозғалтқыштар үшін жоғарыда аталған жүргізу әдістерінің бәріде, сондай-ақ ротор тізбегіне активті кедергі кіргізу арқылы жүргізу әдісіде қолданылады. Бұл әдістің артықшылығы – жүргізуші токтың төмендеуімен бірге жүргізуші момент өседі жүктеу/скачать 7,91 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|