БІР ФАЗАЛЫ ТТРАНСФОРМАТОРДЫҢ НЕГІЗГІ ПАРАМЕТРЛЕРІН ЕСЕПТЕУ. Негізгі теориялық мәліметтер Трансформатор деп қандай да бір параметрлі (кернеу, ток, формасы және бастапқы фазасы) айнымалы токтың электр энергиясын магнит өрісінің көмегімен басқа бір параметрлі электр энергиясына жиілігін сақтай отырып түрлендіруге арналған электромагниттік құралды айтады. 1.1 (а, б) суреттерде трансформатордың шартты графиктік белгіленуі мен электромагниттік сұлбасы берілген. а) б) 1.1 сурет. Трансформатордың шартты графиктік белгіленуі (а) электромагниттік сұлбасы (б) Тұйықталған ферромагниттік өзектшеде екі орам орналасады. Бір орам, бірінші реттік деп аталатын, электр энергиясының ток көзіне жалғанады. Ал басқа, екінші реттік орамнан, энергия қабылдағыш - жүктемеге беріледі. Осы орамдарға қатысты барлық шамалар (токтар, Э.Қ.К-і және т.б.) сәйкес бірінші немесе екінші реттік деп аталады. Келтірілген U1 айнымалы кернеудің нәтижесінде бірінші орамда i1 пайда болады және өзекшеде айнымалы магнит ағыны пайда болады. Осы ағын трансформатор орамдарында e1 және e2 Э.Қ.К-терін тудырады. e2 Э.Қ.К-і трансформатордың шыға беріс қысқыштарында U2 кернеу тудырады. Екінші реттік тізбектегі орамды тұйықтаған кезде пайда болатын i2 ток, өзекшеде, бірінші реттік орамдағы ағынға қабаттасатын, меншікті магнит ағынын тудырады. Нәтижесінде, трансформатордың екі орамдарымен тұтасқан, өзекшенің Ф жалпы ағыны пайда болады да, оларда e1 және e2 Э.Қ.К- н тудырады. Кернеулердің U1U2 (бос жүріс кезінде) және токтардың I2I1 (қысқаша тұйықталу тәжірибесінде) қатынастары бірінші және екінші реттік орамдардағы сымдарды орау сандарының қатынастарымен анықталады. Бірінші және екінші реттік орамдардағы сымдардың оралу сандарының қатынастарымен анықталатын шама трансформация коэффициенті деп аталады: K=== (1.1) мұндағы и - бірінші және екінші реттік орамдардағы сымдардың оралу сандары. Трансформатор жеке тізбектерді байланыстыратын буын болатын электр тізбектерін есепген кезде орын басу сұлбасы қолданылады. Осы кезде есептеу сұлбасында бірінші жіне екінші реттік тізбектердегі магниттік байланыс электрлікпен алмастырылады (1.2-сурет). 1.2-сурет. Электромагниттік (а) и Т-сияқты (б) нақты трансформатордың орын басу сұлбалары мұнда R0 – өзекшенің болатындағы шығынға қатысты актив кедергі; Xo – негізгі магнит ағыны тудыратын индуктивтік кедергі; X1 и X2- бірінші және екінші орамдарда ағындардың шашырауынан пайда болатын индуктивтік кедергі; R12- екінші орамдағы актив кедергі; X12 - екінші орамдағы келтірілген индуктивьік кедергі. Белгілі бір жұмыс тәртіптерінде трансформатордың жұмысын бос жүріс пен қысқаша тұйықталу тәжірибелері сипаттайды. Жүктеме тәртібі: жүктеме болмаған жағдайда (I2=0) және екінші орамдағы номиналь ток жағдайларында: I2=I2H немесе I1=I1H. Осы тәжірибелер нәтижесінде трансформатордың негізгі пайдалану сипаттамаларын есептеуге қажетті алғашқы мәліметтер мен оның орын басу сұлбаларының параметрлетін анықтайды. Трансфоматордың үктеме тоғын арттырған жағдайда оның екінші орамының қысқыштарындағы U2 кернеу төмендейді. U2 шамасының бос жүріс U20 кернеуінен ауытқуын (U1=const болғанда) кернеудің пайыздық өзгерісімен сипаттайды: =100% (1.2) шамасын берілген жүктеме бойынша және трансформатордың бірінші орамның қысқыштарындағы U1 кернеу өзгермейтін жағдайдағы паспорттық мәліметтері бойынша есептейді. к% = ß (Uка% cosφ2+Uкр% sinφ2), (1.3) мұндағы ß = - трансформаторды жүктеу коэффициенті; Uка% - қысқаша тұйықталу кернеуінің пайыздық актив құраушысы; Uкр% - қысқаша тұйықталу кернеуінің пайыздық реактивтік құраушысы. Uка% = және Uкр% = (1.4) Осы кезде екінші орам қысқыштарындағы кернеу: U2 = (100-ΔU2%). (1.5) U2 екінші реттік кернеудің ß - трансформаторды жүктеу коэффициентіне байланыстылығы сыртқы сипаттама деп аталады: (1.3-сурет). 1.3-сурет. Трансформатордың сыртқы сипаттамалары Трансформатордың пайдалы әсер коэффициенті (П.Ә.К) өте жоғары (0,95-0,925) және P1 и P2 шамаларының пайыздық айырмашылықтары қуатты өлшеуге арналған құрылғылардың қателіктерімен салыстырарлықтай. Сондықтан шамасын трансформатордың паспорттық мәліметтерін қолдана отырып есептеу арқылы анықтаған жөн, яғни оларды бос жүріс пен ққысқаша тұйықталу тәжірибелері нәтижелері бойынша есептейді. Трансформаторда электр энергиясын трансформациялауда шығын шығады. Оларды жүктемеге байланысты тұрақты және айнымалы деп бөледі. Тұрақты шығындар болат магнитөткізтегі шығындардан тұрады: гистерезис пен құйынды токтарға. Оларды магниттік шығындар деп айтады. Болаттағы Pбол шығындар магнит ағынының шамасы мен жиілігі арқылы анықталады және олар жүктемеге байланысты болмайды, себебі кірістегі алғашқы кернеу мен амплитуданың тұрақтылығынан іс жүзінде ағын амплитудасы өзгеріссіз қалады. шығынды трансформатордың бос жүрісіндегі қуатқа тең болады деп алуға болады: Pбол = РХ =Р1 (бос жүріс тәжірибесі кезінде) Айнымалы шығындарға мыс орамдағы Pм шығындар жатады. Олар мыс орамдардағы токтардың шамасына байланысты болғандықтан, электрлік шығындар деп атайды және олар қысқаша тұйықталу тәжірибесінде анықталады: Pм =РЭ = Р1. Қысқаша тұйықталуда Pбол =0; бос жүрісте Pм=0. Мыстағы шығындар айнымалы болғандықтан, жүктеме кезінде оларды мына формулаламен анықтайды: Pм =Р – Pбол (1.6) Р= Р1- Р2 (1.7) Мұндағы Р- трансформатордағы қуаттардың қосынды шығыны. Бос жүріс пен қысқаша тұйықталудағы мәліметтерге сүйенгенде, яғни == (1.8) Бұл формула трансформатордың п.ә.к-ң ß-жүктелу коэффициентіне тәуелділігін көрсетеді (1.4-сурет). функциясы мынадай жағдайда максимумға ие болады: (1.9) Трансформатордың п.ә.к.-і болған жағдайда ғана максимум шамасына жетеді, яғни болаттағы тұрақты шығындар () мыстағы айнымалы шығындарға тең болғанда (). электрлік шығындар (мыстағы шығындар); - номинал жүктеме кезіндегі мыстағы номинал шығындар. Төмен қуатты трансформаторлар көбінесе тұрақты жүктемеде жұмыс істейтіндіктен, сондықтан есептеулерді мынадай шарттар орындалатындай Pк = Px және жағдайда жүсгізеді және олардың п.ә.к.-і номинал қуатқа байланысты (0,7-0,9)-ға тең болады. Тарату тораптарының күштік трансформаторлары орташа алғанда (0,5-0,7)P2H-ға тең айнымалы жүктемеге ие болатындықтан, оларды есептеу үшін мынадай шарттар алынады: және қатынасы 0,5 шамаға тең болуы керек. Бұл трансформаторлардың п.ә.к-і өте үлкен, өте жоғары қуаттарда () 0,995-ке дейін жетеді. 1.4-сурет Трансформатордың п.ә.к-ң жүктеме коэффициентіне байланыстылығы ТАПСЫРМА 1.1 Бір фазалы трансформаторды жасау үшін екі сымды өзекше пайдалынады: 1. lорт - өзекшенің магниттік сызығының орташа ұзындығы; 2. Sн- номинал толық қуат; 3. U1н, U2н -жоғары және төменгі кернеулер; 4. γ = - бос жүріс тоғының номинал токка қатынасы; 5. Вm- болат өзекшенің магнит индукциясының амплитудалық шамасы 6. Uк-қысқаша тұйықталу кернеуі; 7. Uка=1,5%-қысқаша тұйықталу кернеуінің актив құраушысы; 8. Кбол=0,95- өзекшенің толтырылу коэффициенті; 9. ρ=7,8 - болат массасының меншікті тығыздығы 10. - трансформатордың жүктемелену коэффициенті. Трансформатор төмендеткіш ретінде қолданылады. АНЫҚТАУ КЕРЕК: 1. Трансформатор орамдарындағы номинал токтарды; 2. Бос жүріс тоғын; 3. Н - өзекшедегі магнит өрісінің кернеулігін ; 4. W -oрамдағы сымның оралу санын; 5. Ф- өзекшедегі магнит ағынын; 6. q - өзекшенің көлденең қимасының ауданын; 7. Өзекше болатының көлемі мен массасын; 8. Өзекшедегі қуаттың шығынын, орамның мысындағы Рмн номинал шығынды; 9. Uкр-қысқаша тұйықталу кернеуінің реактивті құраушысын; 10. Орамның авктив кедергісін; 11. Орамның реактивтік кедергісін. ТҰРҒЫЗУ КЕРЕК: 1. U2=f(β)-сыртқы сипаттамасын; 2. Трансформатордың η п.ә.к-ң жүктеме коэффициентіне байланыстылық графигін; 3. Номинал жүктемеде трансформатордың векторлық диаграммасын. Векторлық диаграмма тұрғызған кезде Е2 мен Е1 векторларын масштабсыз салуға болады. НҰСҚАЛАР БОЙЫНША МӘЛІМЕТТЕР 1.1-кесте р№ Sн,кВА U1н,кВ lср,см Bm,Тл γ,% Uк,% СОSφ2 U2н,В 1 400 6 490 1.3 6 5,5 0,8 60 2 630 10 570 1,35 3,5 5,5 0,85 400 3 1000 10 350 1,4 8,5 5,5 0,9 400 4 160 10 460 1,45 7,0 5,5 0,92 400 5 1000 35 660 1,70 5,5 6,5 0,8 6300 6 1600 35 750 1,75 4,6 6,5 0,85 10500 7 2500 35 850 1,75 4,0 7,0 0,9 10500 8 400 10 830 1,35 6,0 5,5 0,92 6300 9 630 10 580 1,5 5,5 5,5 0,85 525 10 1000 35 660 1,65 5,0 6,5 0,9 6300 11 100 10 380 1,2 8,0 8,5 1,0 400 12 160 10 475 1,3 7,0 5,5 0,9 400 13 250 10 475 1,4 6,5 5,5 0,8 400 14 400 10 550 1,5 6,0 5,5 0,85 400 15 630 10 550 1,55 5,5 5,5 0,88 400 16 1000 35 640 1,7 5,0 6,5 0,85 6300 17 100 6 380 1,3 8,0 5,5 0,8 525 18 160 6 420 1,35 7,5 5,5 0,85 525 19 250 6 470 1,45 7,0 5,5 0,9 525 20 400 6 550 1,45 6,5 5,5 0,92 525 21 630 6 580 1,5 6,0 5,5 0,85 525 22 1000 6 630 1,65 5,5 5,5 0,9 525 23 100 35 390 1,3 7,5 6,5 0,85 10500 24 160 35 470 1,4 7,0 6,5 1,0 10500 25 250 35 490 1,4 6,0 6,5 0,9 10500 26 400 35 520 1,4 6,0 6,5 0,8 6300 27 630 6,0 300 1,3 9,0 6,5 0,8 400 28 140 6,0 250 1,2 9,5 5,5 0,85 400 29 140 6,0 120 1,1 10, 5,5 0,9 400 30 100 6,0 380 1,3 8,0 5,5 1,0 400 Кесте 1.2 Вm,Тл 0,8 0,9 1 1,2 1,4 1,5 1,6 1,7 1,75 Н,Асм 1,6 2,0 2,5 5 10 13 18 25 30 Рб,Вткг 0,77 1,07 1,34 2 2,6 3 3,3 3,7 3,9