Добавлен: 12.12.2023
Просмотров: 127
Скачиваний: 4
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
Трансформатордың жұмыс iстеу принципi
Трансформатордың пайдалы әсер коэффициентi (ПӘК)
Бүгiнгi күннiң технологиялары ПӘК-i 97-98% болатын трансформаторлар жасауға мүмкiндiк бередi.
Қазіргі уақытта трансформаторларда энергияның жиынтық шығыны 2-3%-тен аспайды.
Генератордың берілген қуаты үшін желідегі энергия шығыны оған түсірілген кернеуге кері пропорционал.
| Реферат: |
| « Трансформаторы» |
Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі
« Ілияс Жансүгіров атындағы Жетісу университеті»
| Турсын Шугыла ФПҚ211 |
Талдықорған, 2022
Кіріспе
Әр түрлі құралдар мен қондырғылар тұтынатын кернеу өте кең диапазонда
өзгереді. Тіпті бір электр қондырғысы әр түрлі кернеу пайдалануы мүмкін.
Қуаттың тұрақты дерлік мәнінде айнымалы ток кернеуінің ток күшімен қатар
өзгеруін айнымалы токтың трансформациясы дейді. Айнымалы токтың
трансформациясын жүзеге асыратын құрал трансформатор деп аталады. Ол
электромагниттік индукция құбылысының негізінде жұмыс істейді. Бұл құралды
орыс ғалымы П . Н . Яблочков (1878 ж.) ойлап тапқан, кейін оны (1882 ж.) И
. Ф . Усагин жетілдірді.
Трансформатор деп, бір кернеудегі айнымалы токты жиілігі сондай, бірақ
кернеуі басқа айнымалы токқа айналдыратын статикалық электромагниттік
аппаратты айтады.
Трансформаторлар электр энергиясын аса қашыққа жеткізуде және сол энергияны
тутынушылардың арасына бөлшектеп таратуда өте кең практикалық қолдау тапты.
Электр энергиясының тұтынылатын орны көп. Ал оның өндірілетін орындары көп
емес, отын және гидроресурс көзіне жақын орындар. Электр энергиясын жинап
сақтау қолдан келмейді. Оны шығарып алысымен бірден тұтынып, іске жарату
керек. Сондықтан электр энергиясын алысқа жеткізу қажеттігі туады.
Көптеген жағдайда бiр ток көзiнен әртүрлi кернеуге арналған құралдарды
қоректендiру қажет болады. Мысалы, теледидарды 220 В-тық ток көзiне қосқан
кезде оның iшiндегi қыздыру шамдарына 6,3 В, транзисторларға 1-2 В, ал
электронды-сәулелендiру түтiкшесiне 15000 В кернеу беру қажет. Кернеудi
осылай қажетiмiзше көтерiп, немесе төмендету үшiн трансформаторлар деп
аталатын құралдар пайдаланылады.
Трансформаторлардың электр энергиясын тасымалдаудағы рөлi ерекше. Электр
энергиясын қашық аралықтарға тасымалдау күрделi ғылыми-техникалық мәселе
болып табылады. Бұл жердегi негiзгi мәселе энергия шығынымен байланысты.
Өткiзгiштердiң қызуынан болатын энергия шығыны Джоуль-Ленц заңына сәйкес
тiзбектегi ток күшiнiң квадратына пропорционал, яғни Q=I2Rt. Олай болса,
тасымалдау кезiндегi бос шығынды азайту үшiн тасымалданатын қуатты
кемiтпестен, ток күшiн мүмкiндiгiнше азайту қажет. Оның бiрден-бiр жолы
кернеудiң шамасын аса жоғары, жүздеген мың вольтқа көтеру. Жоғарғы вольтты
электр тасымалдау жүйелерiнiң болуы осымен байланысты. Электр энергиясын
өндiретiн жерде кернеудi трансформаторлардың көмегiмен 400-500 мың вольтқа
дейiн жоғарылатады да, тасымалдап жеткiзген соң энергияны тұтынатын жерде
керiсiнше өндiрiстiк 220 вольтқа дейiн кемiтедi.
Ток трансформаторы
Бұл трансформаторларды жоғарғы және төменгі кернеудегі құрылғыларда амперметрлерді және ваттметрлердің токтық шарғыларын, санағыштарды және басқа аспаптарды жалғауға қолданады.
Трансформатор тогының (а) принципиалды сұлбасы және оның шартты белгіленуі (б) суретте көрсетілген. Ток трансформаторының бірінші орамасы бақыланатын тізбекке (желіге) Ж1, Ж2 сығымдарымен тізбектей қосылады. Екінші ораманың сығымдарына
және 
аспаптардың токтық шарғылары жалғанады. Соңғыларын, яғни олар арқылы бір ток өтетіндей өзара тізбектей жалғанады.Ток трансформаторының екінші орамасының тарамдар саны
бірінші ораманың тарамдар санынан 
бірнеше есе жоғары болады.Ток трансформаторының трансформациялау коэффициенті деп бірінші ораманың номиналды тогын
екінші ораманың номиналды тогына 
қатынасын айтады
(1.64)
а – қосылу сұлбасы; б – шартты белгіленуі.
сурет – Ток трансформаторы
Ток трансформаторында тәуелсіз шамасы ретінде бірінші кернеу емес, (күштік трансформаторлары және кернеу трансформаторлары сияқты) өлшенетін ток
болып табылады. Екінші ораманың 
номиналды тогы негізінен 5 А тең. Бақыланатын тізбектегі токтың нақты мәнін алу үшін амперметрдің көрсеткішін 
көбейту қажет. Амперметрдің және басқа аспаптардың токтық шарғыларының кедергілерінің қосындысы аз болады (1 Ом-нан төмен), сондықтан трансформатор тогы қысқа тұйықталу режіміне жақын жағдайында қалыпты жұмыс істейді. Егер ток трансформаторының жұмыс істеу уақытында екінші орамасын ажыратса, онда тогы нөлге тең болады, ал бірінші ораманың магниттеуші күші 
өзгеріссіз қалады. Осыған байланысты магниттік өткізгіштегі 
ағыны көп есеге көбейеді. Бұл деген өзімен бірге магниттік өткізгіштегі шығынның өсуіне және оның шектен тыс қызуына әкеледі. Сонымен қатар, жоғарылаған магиттік ағын екінші орамада қызмет көрсетушілерге және оқшауламаның бүтіндігіне қауіпті көп мәндегі ЭҚК пайда болуына әкеледі. Сондықтан жұмыс істеп тұрған ток трансформаторының екінші тізбегін тұйықтауға болмайды. Кей жағдайларда жұмыс істеп тұрған ток трансформаторының аспапты ажырату қажет болған жағдайда, оны алдын ала екінші орамасын тұйықтайды. Ток трансформаторы кернеуі сияқты өлшеу нәтижелеріне трансформациялау коэффициентінің қателіктерінен және бұрыштық қателіктерінен кейбір қателіктерді енгізеді.Трансформатордың жұмыс iстеу принципi
Трансформатордың жұмыс iстеу принципi электромагниттiк индукция құбылысына негiзделген. Бiрiншi реттi орамдар арқылы айнымалы ток өткен кезде ферромагниттiк өзекшеде айнымалы магнит ағыны пайда болады. Бұл магнит ағыны өз кезегiнде екiншi реттi орамдарды да тесiп өтетiн болғандықтан осы орамдарда индукциялық ЭҚК-iн туғызады. Егер екiншi реттi орамдар тұтынушыларға қосылған болса, онда бұл тiзбектен де айнымалы ток өтедi. Ал бұл айнымалы ток өзекшеде қайтадан өзiнiң айнымалы магнит ағынын туғызады. Екiншi орамдардың туғызған магнит ағыны өзекшедегi толық магнит ағынын кемiтедi, бұл өз кезегiнде бiрiншi реттi орамдардағы өздiк индукция ЭҚК-iнiң кемуiне алып келедi. Өздiк индукция ЭҚК-iнiң кемуiнен бiрiншi реттi тiзбекте ток арта бастайды да, қоректендiрушi кернеудiң мәнi өздiк индукция ЭҚК-iне теңескенде жүйеде тепе-теңдiк орнайды.Трансформатордың пайдалы әсер коэффициентi (ПӘК)
Бүгiнгi күннiң технологиялары ПӘК-i 97-98% болатын трансформаторлар жасауға мүмкiндiк бередi.
Трансформаторлардың электр энергиясын тасымалдаудағы ролi ерекше. Электр энергиясын қашық аралықтарға тасымалдау күрделi ғылыми-техникалық мәселе болып табылады. Бұл жердегi негiзгi мәселе энергия шығынымен байланысты. Өткiзгiштердiң қызуынан болатын энергия шығыны Джоуль-Ленц заңына сәйкес тiзбектегi ток күшiнiң квадратына пропорционал, яғни Q=I2Rt. Олай болса, тасымалдау кезiндегi бос шығынды азайту үшiн тасымалданатын қуатты кемiтпестен, ток күшiн мүмкiндiгiнше азайту қажет. Оның бiрден-бiр жолы кернеудiң шамасын аса жоғары, жүздеген мың вольтқа көтеру. Жоғарғы вольтты электр тасымалдау жүйелерiнiң болуы осымен байланысты. Электр энергиясын өндiретiн жерде кернеудi трансформаторлардың көмегiмен 400-500 мың вольтқа дейiн жоғарылатады да, тасымалдап жеткiзген соң энергияны тұтынатын жерде керiсiнше өндiрiстiк 220 вольтқа дейiн кемiтедi.Қазіргі уақытта трансформаторларда энергияның жиынтық шығыны 2-3%-тен аспайды.
Қоғам дамыған сайын энергия тұтыну қажеттігі қарқындап өсе түседі. Әсіресе электр энергиясының орны ерекше, себебі энергияның басқа түрлерімен салыстырғандағы, оның бірнеше артықшылықтары электр энергиясын өте аз шығынмен энергияның кез келген басқа түріне оңай айналдыруға және оны алыс қашықтыққа жеткізуге мүмкіндік береді.Электр энергиясы айнымалы токтың индукдиялық генераторларынан әр түрлі электр станцияларында өндіріледі. Электр станциялары көмір мен мұнай қорларының жанында (жылу электр станциялары) немесе өзен-сулардың бойында (су электр станциялары) тұрғызылады. Жылу электр стандияларында отынның (мысалы, көмірдің) жылу энергиясы электр энергиясына түрленеді. Жоғары қысымда қызған бу ағыны бу турбинасының роторын айналдырады, сонда онымен бір оське орнатылған генератордың роторы да айналады. Су электр станцияларында судың механикалық энергиясы электр энергиясына түрленеді. Өзенді бөгеп, платинамен суды биікке көтереді. Биіктен гидравликалық турбинаның қалақшаларына құлаған су ағыны оны генератордың роторымен қоса айналдырады.
Қазіргі кезде дүние жүзінде өндірілетін электр энергиясының біраз бөлігі атом электр станцияларында өндіріледі. Мұнда ауыр ядролардың тізбекті реакциясы кезінде бөлінген атомның ішкі энергиясы электр энергиясына түрленеді. Тізбекті реакция ядролық реактор деп аталатын қондырғыларда жүреді. Бұл туралы біз ядролық физика тарауында кеңірек айтамыз. Электр станцияларының отын немесе су қорларының жанында орналасуынан, электр энергиясын тұтынушыға дейін жеткізу мәселесі туады. Алыс қашықтыққа электр тасымалдау желісінде шығын көбейеді. Джоуль-Ленц заңы бойынша , ал — екенін ескерсек, электр желісінің ұзындығы артқан сайын, шығын да көбейеді. Оны қалай азайтуға болады?
Кедергіні азайту үшін сымдардың көлденең қимасының ауданын арттыру (жуан сымдарды пайдалану) немесе меншікті кедергісі аз материалдарды (мысалы, күмісті) қолдану керек. Бұл екі жолдың да іс жүзінде тиімділігі жоқ екені өз-өзінен түсінікті. Джоуль—Ленц заңының өрнегіне қарасақ, шығынды азайтудың тағы бір жолы — ток күшін азайту екенін көреміз. Бірақ берілетін қуат өзгермей қалуы тиіс. Қуат ток күші мен кернеудің көбейтіндісіне тең болғандықтан, ток күшін неше есе азайтсақ, кернеуді сонша есе арттыру керек. Олай болса, электр энергиясын жеткізу мәселесі токты трансформациялаумен байланысты.
Генератордың өндіретін кернеуі , ал жүктеменің тұтынатын кернеуі болсын. Онда , мұндағы — желінің толық кедергісі. Әдетте, желінің активті кедергісі оның реактивті кедергісінен әлдеқайда артық болып келеді. Сондықтан желідегі кернеудің түсуі оның активті кедергісімен анықталады: . Олай болса, желідегі энергия шығыны былай есептеледі:
Генератордың берілген қуаты үшін желідегі энергия шығыны оған түсірілген кернеуге кері пропорционал.
Генератордың қуаты тұрақты болғанда, желіге берілген кернеудің және мәндері үшін энергия шығынын есептейік:
бұлардың қатынасы:
Егер желіге берілетін кернеу жеткілікті түрде жоғары болмаса, уақыт бірлігі ішінде сымдардағы шығын генератордың қуатынан асып кетуі мүмкін, онда энергия тұтынушыға мүлдем жетпей қалады. Осы айтылғандардан электр желісіне жоғары кернеу беру керек екені түсінікті. Айнымалы ток генераторларының өндіретін кернеуі жуықтап алғанда 20 кВ-тан аспайды. Сондықтан электр станцияларында жоғарылатқыш трансформаторлар қойылады. Әдетте, кернеу бірнеше саты жоғарылатылып барып, электр желісіне беріледі. Желінің аяғында кернеу бірнеше саты төмендетіліп, бұдан соң тұтынушыға беріледі. Біздің елде 220 В кернеу кеңінен қолданылады.Тұрақты токты желімен тасымалдаса, шығын айнымалы токпен салыстырғаыда әлдеқайда аз болар еді. Біріншіден, қайта магниттелуге шығын жоқ, екіншіден, реактивті кедергі нөлге тең. Бірақ тұрақты токты трансформациялауға болмайды, трансформатор электромагниттік индукцияның негізінде жұмыс істейді ғой. Алдымен, айнымалы токты жоғары кернеуге трансформациялап, содан кейін оны түзетіп, желіге жіберуге болады. Тұтынушыға жеткен соң тұрақты токты қайтадан айнымалы токқа айналдырып, кернеуді қажет мәнге дейін төмендетуге болар еді. Бірақ тұрақты токты қайтадан айнымалы токқа айналдырудың қиыншылықтары бар. Сондықтан қазіргі кезде, негізінен, айнымалы ток қолданылады.
Қазіргі кезде адамзат қоғамының өмірін энергиясыз елестету мүмкін емес. Кеш бата бәріміз электр жарығымен өмір сүреміз, үйдегі көптеген электр құралдары, демалыс, көңіл көтеру орындарының тіршілігі, бүкіл өндіріс, өнімдерді өңдеу, басқа да қажетті заттарды жасау технологиялары электр энергиясын қолдана отырып жүзеге асатынын білеміз.
