Трансформаторлар

Трансформаторлар туралы қысқаша жалпы мәліметтер

Жылу және су электр стансыларында жағармайдың және судың энергиясын, ал атом электрлік стансыларда ішкі ядролық энергияны бірінші қозғалтқыштар (турбиналар) арқылы айналмалы қозғалыстағы механикалық энергияға, ал соңғысын электрлік генераторлардың көмегімен электр тогының энергиясына түрлендіреді. Тұрақты токтағы генераторларды артықшылыққа ие номинал кернеулерге 115, 230 және 460 В, ал үшфазалы токтағы генераторларды 6,3; 10,5 және 16 кВ кернеулерге құрастырылады.

Өндірістік кәсіпорындарында және транспорттарда электрлік энергияны пайдалану көп жағдайда электр тогының энергиясын айналатын механикалық энергияға (әр түрдегі станоктарды, технологиялық машиналарды, көтеру транспорттық құрылғыларды және механизмдерді келтірумен) түрлендірумен байланысты. Бұл түрлендірулер электрлік қозғалтқыштардың көмегімен іске асырылады. Тұрақты токтағы электрлік қозғалтқыштар негізінен 110, 220 және 440 В кернеуге, ал үшфазалы токтағы қозғалтқыштар 380/220, 220/127 В және көп кездесе бермейтін 3; 6; 10 кВ кернеуге құрастырылады.

Табиғи жағармайлық және гидравикалық ресурстарға мол жерлерде орналасқан электрлік стансыдан электр энергиясын тұтынатын өндірістік орталықтар көп жағдайда он шақты және жүздеген киллометр арақашықтық болады. Белгілі арақашықтыққа үлкен электрлік қуатты тасымалдағанда энергия шығынын (түсті металдардың шектелген шығынында) жоғары кернеуді пайдаланған жағдайда төмендетуге болады. Қазіргі уақытта айнымалы токтағы алыс электрлік тасымалдаулардағы желілерді 35, 110, 220 және де 400-500 кВ кернеулеріне тұрғызылады. Бірақ та, осындай жоғары кернеулерді тікелей генератордан алуға болмайды; тағы да негізінен электрлік қабылдағыштар да 380 немесе 500 В-тен аспайтын кернеуге есептелген, тек кейбіреулері ғана қуатты электрлік қозғалтқыштары 6-10 кВ кернеулерге құрастырылады. Осыған байланысты бір кернеудің айнымалы тогын сол жиіліктегі басқа кернеудегі айнымалы токқа түрлендіретін трансформаторларды кеңінен пайдаланады. 1.1 суретте электрмен жабдықтаудың қарапайым принципиалды сұлбасы көрсетілген. Генератордан кейін жоғарлатқыш трансформаторы , ал электрді тасымалдау желісінің ЭТЖ соңында төмендеткіш трансформаторы орнатылған, ол жүктемені қоректендіреді. Механикалық энергияны электрлікке түрлендіретін генераторлардың және электрлік энергияны механикалыққа түрлендіретін қозғалтқыштардың ортақ аты ол электрлік машиналар деп аталады. Оларға бір түрдегі электр тогын басқаға (мысалға, айнымалыны тұрақтыға), түрлендіруге арналған машиналарды және айналатын айнымалы токтағы жиілікті түрлендіргіштерге жатқызуға болады.

1.1 сурет - Электрмен жабдықтау жүйесінде трансформаторларды пайдалану

Арнайы типтегі электрлік машиналарды күшейткіштер (электромашиналық күшейткіштер) негізінде пайдаланылады.

Айналатын электрлік машиналардан трансформаторлардың өзгешелігі, оның статикалық электромагниттік құрылғы болып келуінде.

Электрлік машиналардың және трансформаторлардың ортақ негізгі сипаттамалық белгісі ретінде олардың барлығы электромагниттік өзара әрекеттестік принципінде жұмыс істеп энергияны түрлендіретін құрылғыларға жататынында.

Айнымалы және тұрақты токтағы электрлік машиналардың теориясын жасауда және құрастыруда ерекеше орын алған ғалымдар, олар: Б.С. Якоби, Э.Х. Ленц, П.Н. Яблочков, А.Г. Столетов, М.О. Доливо-Добровольский, К.А. Круг, К.И. Шенфер, М.П. Костенко, К.Н. Петров және т.б.

1 Трансформаторлар

1.1 Бірфазалы екіорамалы трансформатор

Электрмен жабдықтау жүйесінде тұтынушылармен пайдаланылатын трансформаторлар күштік деп аталады. Трансформаторларды электрлік өлшеу құрылғыларында, радиотехникада, электроникада, автоматты басқару құрылғыларында және басқада техниканың жабдықтарында пайдаланылады.

Тұтынушыларға электрлік станциядан электр энергиясын тасымалдау үрдісінде бір кернеудегі электр тогы сол жиіліктегі басқа кернеудегі электрлік токқа бірнеше рет түрленеді. Бұл түрлендіру күшейткіш және төмендеткіш трансформаторларының көмегімен іске асырылады.

.2 Бірфазалы трансформатордың құрылысы

Трансформатордың сұлбалық құрылысы 1.2, а суретте келтірілген. Жекеленген электротехникалық табақшалардан жиналған болат тұйықталған магниттік өткізгіште 3, оқшауланған мыс сымнан жасалған екі орамалар 1 және 2 орналасқан. Қорек көзіне жалғанған орама 1 бірінші деп аталады. Жүктемені коректендіретін орама 2 екінші деп аталады. Бірінші орамаға сәйкес барлық шамаларды 1 индексімен жазу қабылданған, мысалға, тарамдардың саны , ораманың сығымдау ұштарындағы кернеу тізбектегі ток және т.б. Сол шамаларды екінші орамаға қатысты 2 индекске ие: және т.б. 1.2, б суретте ферромагнитті өзекшесі бар бірфазалы трансформатордың электрлік сұлбалары үшін қабылданған шартты белгіленулері көрсетілген.

Трансформаторды оқытудың мақсаты – трансформатордың бірінші және екінші орамаларының кернеумен және токтарының арасындағы шамаларының тәуелділіктерді алу және энергетикалық қатынасын табу, трансформаторлардың параллель жұмыс жағдайын анықтау. Сонымен қатар, трансформаторларда өтіп жатқан электромагниттік үрдістерді оқу айнымалы токтағы электрлік қозғалтқыштардағы және генераторлардағы құбылыстарды жақсы түсінуге қажет.