Дрістін ысаша курсы

3.1. Таырып 1.Трансформаторларды ќрылысы жне сер ету принципі, типі жне сынылуы бойынша трансформаторларды трлері. зекшелі жне брондалан, бірфазалыќ жне шфазалыќ, топтыќ трансформаторлар.

сынылатын дебиет:

- Брускин Д.Э.,Зохорович А.Е.,Хвостов В:С. Электрические машины ч.1,2 .М.:Высшая школа 1987.

- Костенко М.П,Пиотровский Л.М., Электрические машины, ч.1,2. М.: Энергия 1978.

- Кацман М.М. Электрические машины . М.: Высшая школа,1990.

- Тихомиров А.С. Расчет трансформаторов М: Энергия,1986

 

Трансформаторларды ызметі. Трансформатор кернеуді згеретін лшемдер шамаларын зара электрлік байланыссыз реттеуге арналан электр рылы. Трансформаторлар электртехникада, электроникада, автоматтандыруда, техникада, байланыс рылыстарында телевидениеде, ЭЕМ мен техниканы баса салаларында ке олданыс тапты.

Оларды бір бірінен ызметі мен рылысы жаынан айырмашылытары болады. Дегенмен, олара бір рылыны трлері деп арап, электр энергиясын тасымалдауды физикалы процестерін мысалдары арылы зерттейді.

Электр энергиясында кш трансформаторлары елеулі орын алады. Оларды кмегінсіз электрэнергиясын беру, тарату мен олдану ммкін емес. Электр энергиясын шыаратын кздерді кернеуі 20...30 мы Вольттан артпайды. Мндай кернеумен электр энергиясын жздеген километр ашытыа жеткізу ммкін емес, себебі оны барлыы электр тасымалдау желісінде ЭТЖ, ток кшіні квадратына тура пропорциялы электр шыыны ретінде жоалады.

ЭТЖ электр энергиясыны шыынын айтарлытай тмендетуді бір мезгілде кернеуді жоарылата отырып, ток кшін азайту арылы іске асыруа болады.

Осы жадайда берілетін электр уаты кйінде алады да оны шыыны P= R квадратты дегейде тмендейді. Энергетиканы азіргі ркендеген кезеінде электр уаты миллион Вольтты кернеулермен мыдаан километр ашытытара тасымалданады. Мндай жоары кернеуді тек трансформаторлар кмегі арылы ана алуа болады.

Баса трыдан алып араанда, жздеген мы Вольтты кернеуді трын йлерге кіргізу, техникалы ауіпсіздік трысынан кілге сыйысыз.

Кштік жне трмысты жабдытарды жмысы шін кп жадайларда 380 жне 220 Вольтты кернеу пайдаланады, ондай кернеуді трансформаторлар арылы алады.

Кернеуді жоарылату жне тмендету трансформаторды тамаша асиеті. Егер желіге трансформаторды орам саны кп орамасын осса кернеуді тмендетеді, ал орам саны аз орамасын электр энергия кзіне осса кернеуді жоарылатады.

Кернеу трасформаторыны рылысы. Трансформатор негізгі екі блшектен: магнитткізгіштен жне екі орамнан трады (1.1.-сурет)

Магнитткізгіш. Магнитткізгішті негізгі ызметі оан бекітілген орамдар арасында ммкіндігінше жоары магниттік байланысты амтамасыз ету. Олар зара жаласан болат зекше мен орамдардан трады.

1.1.-сурет. Бір фазалы кернеу трансформаторыны рылысы.

а – магнитткізгіш; в – орамалар.

Трансформаторды магнитткізгішін арнайы электр техникалы болаттан жасалады, ондай болатты электрмагниттік ткізгіштігі жоары, сондытан да тйыталан желіле оны электрмагнит аынына кедергісі тмен.

Ол электр энергиясын трансформациялау кезінде электр ткізгіштігі жоары (кедергісі аз) мыс немесе алюмин ткізгіштерді пайдалану мен бірдей. Сонымен оса, электр техникалы болата, кдімгі конструкциялы болата араанда, гистерезис былысынан пайда болатын магниттік шыыны лдеайда тмен.

Магнитткізгішті зегі ттас болаттан емес, екі жаына электр ошаулаыш лак жаылан алыдыы 0,35 немесе 0,5мм аылтырлардан растырып жасалады. Магнит ткізгіштерді имасы, жасанды трде, имасы кіші кптеген аылтыра блшектеледі, себебі айнымалы магнит рісінде орналасан магнитткізгіштегі йынды тоты (фуко тотары) туіне кедергіні арттыру. Ом заы бойынша йынды тоты кші азаяды, бл магнитткізгіштегі электр шыынын азайтады.

Сонымен, стержендер мен жарманы:

- Магнит аынына кедергі аз болу шін арнайы электро магниттік болаттардан жасайды;

- йынды тоты мейілінше тмендету арылы электр шыынын азайту масатымен болат ймадан емес, электрлітехникалы болаттан даярланып екі жаынан ошаулаыш лак жаылан жа аылтырдан жасайды.

-

-

- 1.2-сурет. Кернеу трансформаторы магнитткізгіш зегіні ималарыны трлері

Магнитткізгішті стержендері мен жармасыны пішіне 1.2-суретте крсетілгендей болып келеді. Магнитткізгіштерді стержендері мен орамдарыны орналасуына арай трансформаторлар стерженді жне броньды деп блінеді. Олар магнитті жйемен байланыстырылан симметриялы емес жне симметриялы жне байланыстырмаан топталан болып келеді. Е кп тараандары бір жазыа орналасан стерженді симметриялы магнит жйесімен байланыстырылан болып табылады.

Кернеу трансформаторыны орамдары. Трансформаторды орамдары кернеулері (ЭК) зара электрлі байланыссыз трансформациялауды амтамасыз етуге арналан. Олар кем дегенде екеу болады. Оларды бірі электр энергиясыны кзіне жаланады да электр энергиясын магнит энергиясына айналдырады. Екінші орам- магнит энергиясын электр энергиясына айналдырып, берілген ЭК бар электр энергиясын кзіне айналады.

Трансформаторды орамдары цилиндрлі жары трінде сымдарыны кима ауданы дгелек немесе тік болып жасалады. Оларды орам саны детте, р трлі болып келеді. Орам саны кп орама жоары кернеулік (Ж.К) орам саны аз тменгі кернеулік (Т.К) деп аталады. Жоары кернеу орамасыны орам талшытарын ал тмен кернеу орамасыны орам талшытарын деп белгілейді. Тменгі кернеу орамасы зекшеге жаын, ал жоары кернеу орамасы тмен кернеуді орамдарыны сыртынан оралады. Орамдарды стержень орама арасындаы тсеміні алыдыын азайту шін дейі орналастырады. Орамдарды шыу штары латын ріптерімен белгіленеді. Жоары кернеулі орамны басы мен аяы ретінде А жне Х ріптерімен белгіленеді. Тмен кернеулі орамдарыны шыны басы а жне аяы х ріптерімен белгіленеді. ш фазалы трансформаторлар орамдары кемінде 6. Оларды табалау шін латынны 6 бас жне кіші рібін пайдаланады А-Х; В-У; С-Z жне а-х; в-у; с-z. Олар здеріне сйкес ш фазалы тоты жоары жне тмен кернеуін крсетеді.

Магнитткізгішпен орамдарды жасы сууына жне ошаулануына жадай жасау трансформатор майы толтырылан арнайы баты ыдысты ішіне орналастырылады. Ондай трансформатор майлы, аландары ра деп аталады.

Электр энергиясын трансформациялауды электрлік-физикалы процесстері. Электр энергиясын трансформациялау бірінен со бірін, уелі электр энергиясын магнит энергиясына, бірінші орамада содан со екінші орамада магнит энергиясын электр энергиясына айта трлендіру арылы трансформациялауа негізделген. Энергияны трлендіру кезінде орамадаы омды кедергіден жіне магнит ткізгіштеріні болаттарындаы йынды тотардан жне магнит энергиясына трлену кезіндегі гистерезис былысынан энергия шыындары болады. Олар орамаларды жне трансформаторларды магнитткізгіштерді ызуы трінде білінеді.

Трансформатор жмысы алыптасан кезде энергия трансформаторды ішіндегі электрлік жне магниттік шыындарды жабуа, сондай-а екінші орамды оректендіруді жаа кзінде электр озаушы кш туызуа жмсалады.

Бл процесс санды жаынан трансформатор орамдарындаы электрлік тепе-тедікті математикалы тедеуі арылы рнектеледі.

Электр энергиясын трансформациялау кезінде жктелмеген кернеу трансформаторында болатын электрофизикалы процесстер. Трансформациялау электромагниттік индукция задылыына негізделген: згермелі магнит рісіндегі кез-келген то ткізіп денеде электр озаушы кш индукцияланады да, оны электр энергиясыны кзіне айналдырады. Тменде, 1.3-суретте крсетілгендей, бір фазалы трансформатормен кернеуді трансформациялауа мысал келтіреміз. Онда бірінші орамаа оралым саны жне оралым саны екінші орамасы бар трансформаторды р магнитткізгішті зекшесінде болатын физикалы процесс крсетілген.

1.3-сурет. Кернеу трансформаторыны жйемесіз жмысыны негізгі телсімі.

Екінші орама ажыратулы тран кезде бірінші ораманы айнымалы кернеу желісіне осады.Ом заы бойынша бірінші орамада айнымалы то пайда болады, ол магнит аынын туызады. То пен магнит аыны, бірінші жуы мнінде синусойдалы деп саналады. Пайда болан магнит аыныны негізгі блігі болат магнитткізгіште тйыталады.

Бл магнит аыны негізгі магнит аыны деп аталады да, арылы табаланады. Оны баса блігі магнит ткізгішке сопастан ткізгішті айналасындаы ауа бойынша тйыталады, магнит аыныны бл блігі шашыранды аын деп аталып, арылы табаланады.

Кш трансформаторларында негізгі магнит аыны , шашыранды магнит аынынан лдеайда кп, себебі болатты магнит ткізгіштігі, ауаныкінен лдеайда арты. азіргі трансформаторларды шашыранды аындары те аз, ол негізгі аынны 0,5%-нен аспайды. Сондытан трансформаторды жмысын арастыранда шашырау аынын елемеуге болады.

Бос жріс режимі. Трансформаторды бос жріс режимі- трансформаторды екінші орамасы ажыратулы, ал бірінші орамасыны алыпты кернеуге осылан болуы кездегі жмысы 1.3-сурет. Бл кезде:

 

U 1х = U 1н

J2x = O

Трансформаторды бос жріс режим кезінде екінші орамадаы ток нлге те (ораманы ысыштары ажыратулы) жне тек ана бірінші орама бойынан ток I iх ткен кезде онда магнит аыны пайда болады. Екінші орамнан магнит аынын магнитсіздендіруі сері болмайтындыынан трансформаторды бос жріс режиміндегі то, трансформаторды алыпты тоыныны 10%-нен артпайды: I 1х =(0,1...0,03) I 1н . Трансформаторды уаттыы артан сайын, бос жріс тоы пайызды атынас бойынша азаяды, ал трансформаторды уаттыына те алыпты кернеу шамалы ана седі. Трансформаторды екінші ораманы ысыштарындаы бос жріс кернеуі ондаы индукцияланан ЭК-ке те:

U 2 х = Е2

Трансформаторды бос жріс режимі кездегі ттынатын уаты, оны алыпты уатыны 1% - нан артпайды Р=(0,01...0,003) Рн

Ол уат трансформаторды бірінші орамында сымдарда электрлік жне магниттік жне болат ткізгішті магниттік, йынды тотардан, гистерезис былысынан шыындарды тзеуге кетеді.

Трансформаторды уаттылыы жоары болан сайын, бос жріс жмыс шыыныны оны алыпты уатына лесі, сорлым аз болады. Трансформаторды жксіз жмысыны тртібі оны тасымалдау коэффициентін жуытап есептеуге пайдаланады. (Кm»U1/U2х), блмагнитткізгіш болатта, тарматардаы магниттену лшемдері, оларды физикалы мндері келесі тарауларды тарматарында арастырылады 1.5.2.

Трансформаторды алыпты жмыс тртібі. алыпты жмыс режимі – трансформаторды алыпты кернеу желігіне осанда, шексіз за уаыт тлжатында крсетілген жктемемен ызуы белгіленген млшерден аспайтын жмысын амтамасыз ететін негізгі экстплуатациялау режимі.

Тлжат - дегеніміз трансформаторды алыпты жмысына сай келетін барлы негізгі лшемдері жазылан метал аылтыр. Мнда толы уат S, кВА; бірінші U1н жне екінші U2н орамаларды желілік кернеуі, В; бірінші жне екінші орамаларды жалауды электрлік слбалары; жаластыру топтары; фазалар саны; тоты жиілігі; ыса тйытау кернеуі; Ик %; жмыс тртібі; суыту тсілі жне трансформаторды жинау жне эксплуатациялау кездерінде ажет болатын кейбір осымша малматтар жазылады.

Трансформаторды ПК те жоары сандытан екі орамадаы уат бірдей деп алады. Трансформаторды тлжатында уат коэффициенті крсетілмейді жне жктемені cos-іне те деп есептеледі:

 

I1н = Sн /Ö3U1н ;

I2н = Sн /Ö3U2н

1.4.2. Бос жріс режимі. Трансформаторды бос жріс режимі- трансформаторды екінші орамасы ажыратулы, ал бірінші орамасыны алыпты кернеуге осылан болуы кездегі жмысы 1.3-сурет. Бл кезде:

 

U 1х = U 1н

J2x = O

Трансформаторды бос жріс режим кезінде екінші орамадаы ток нлге те (ораманы ысыштары ажыратулы) жне тек ана бірінші орама бойынан ток I iх ткен кезде онда магнит аыны пайда болады. Екінші орамнан магнит аынын магнитсіздендіруі сері болмайтындыынан трансформаторды бос жріс режиміндегі то, трансформаторды алыпты тоыныны 10%-нен артпайды: I 1х =(0,1...0,03) I 1н . Трансформаторды уаттыы артан сайын, бос жріс тоы пайызды атынас бойынша азаяды, ал трансформаторды уаттыына те алыпты кернеу шамалы ана седі. Трансформаторды екінші ораманы ысыштарындаы бос жріс кернеуі ондаы индукцияланан ЭК-ке те:

U 2 х = Е2

Трансформаторды бос жріс режимі кездегі ттынатын уаты, оны алыпты уатыны 1% - нан артпайды Р=(0,01...0,003) Рн

ыса тйыталу дегеніміз трансформаторды екінші орамасы ыса тйыталып, бірінші ораманы ысыштарына, бірінші орамадаы тоты шамасы алыпты жадайдаы мніне те болатындай кернеуге жалануы.

Оны екі трі: апатты, мнда алашы кернеу алыпты кернеуге те жне лабораториялы, онда бірінші ораманы ысыштарына бірінші орамадаы тотар алыпты млшерде болатындай млшерде кернеу беру.

I1кз= I 1н

I2кз = I 2н

Апатты жадайда трансформатордаы то алыпты тотан (15...20) есе арты болады, эксплуатациялау барысында оан жол беруге болмайды.Ондайда трансформаторды желіден «дереу» аыту ажет.

Лабораториялы ысаша тйыталу кернеуі алыпты кернеуді 5...10% болады: uk=(0,05…0,1) Uн , Ол нерлым аз болса трансформаторды тлжатында %-бен беріледі:

uk % = U к 100% / U н

ысаша тйыталу режимде трансформаторда тетін физикалы процестер, жкпен жмыс істеу кезіндегідей, тек айырмасы екінші ораманы ысыштарындаы кернеу нлге те, ал орытынды магнит аыны соан жуы.Сондытан алыпты кернеуді бірлік пайызын райтын кернеу кезінде де орамадаы тоты мні алыпты шамасына Ом заына сйкес жетеді.

ыса тйыталу кезінде, негізгі аын те аз боландытан, магнит ткізгіштердегі шыынды тжірибеде инженерлік длдікпен екі орамадаы Омды кедергіге те деп алып жне ыса тйыталуды осынды шыынын екі ораманы Омды кедергісіне тееп алуа болады.

Рк = Рм1 + Рм2

Кш тік трансформаторларында ыса тйыталу уаты Iк=Iн кезінде алыпты уаттылыты (3...0,5%) райды, демек

Рк= (0,03… 0,005) Рн

ысаша тйыталу уаты, жксіз жмыс уатынан 2,5...4,0 есе арты:

Рк= (2,5… 4,0)Рх

ыса тйыталуды тжірибе кезінде алынан мндері орамадаы электр шыындарын жне трансформаторды лшемдерін анытауа арналан кейбір тжірибелік есептерді шыару кезінде пайдаланады.

1.5. Трансформаторлар мен оны лшемдерін эквивалентті алмастыруды электрлік телсімі. Наты трансформатор жмысын аналитикалы жне тжірибелік талдауда электромагнитті байланыс жо деп алып эквивалентті желілік электрлі алмастырма слбасы ретінде араса, векторлы-топографиялы диаграммасын трызу айтарлытай жеілдейді. Слбада берілетін уаттылы то пен кернеуді фазалы атынастары слбасы мен наты трансформаторда бірдей болатындай етіп жасайды.

 

3.2. Таырып 2.Негізгі Э рнектер жне векторлыќ диаграмма. Трансформатор бірінші жне екінші орамаларын тендеулері. Активті жне индуктивті шашырау кедергелерін физикалы мазмуны.

сынылатын дебиет:

- Брускин Д.Э.,Зохорович А.Е.,Хвостов В:С. Электрические машины ч.1,2 .М.:Высшая школа 1987.

- Костенко М.П,Пиотровский Л.М., Электрические машины, ч.1,2. М.: Энергия 1978.

- Кацман М.М. Электрические машины . М.: Высшая школа,1990.

- Тихомиров А.С. Расчет трансформаторов М: Энергия,1986

Электр тепе-тедік тедеуі 1.28 электр энергиясын бірінші орамадан екінші орамаа трансформациялау кезіндегі электр процесстреді сипаттаан I1 мен I2 токтарыны арасында айын туелділікті жотыынан оларды санды талдауа ммкіндік бермейді. Бл иындыты орамалары магнит байланысты наты трансформаторда, оларды элементтерін электрлі байланыстармен жаластыратын эквивалентті алмастыру электр слбасы арылы рнектеу жолымен жеуге болады.

Эквивалентті алмастыруды блжымас шарты наты трансформатормен оны эквивалентті алмастыру электр слбасындаы электр процесстеріні дл келуі.

Мнда алмастыруды крделілігі, трансформаторды жалпы жадайда сызыты емес элементі жне зара индуктивтіленетін орамамен феромагнитті зекшесіні болуына байланысты. Наты трансформатордан эквивалентті алмастыру электр слбасына тікелей ту ммкін емес. Дегенмен электротехника теориясыны курсында, шынайы трансформатордан эквивалентті электр слбасына ту орамадаы орам саныны, ткізгіштерді зындыыныны, материалды, оларды ималарыны бірдей болуына байланысты.

Наты трансформаторларда жалпы аланда бірінші жне екінші орамны орамаларындаы ткізгіштерді клдене имасы, Омды жне индуктивтік, шашырау кедергілері бірдей емес, сондытан, алдымен шынайы трансформатордан, келтірілген трансформатора, содан кейін ана эквивалентті алмастыру слбасына ту керек. Трансформаторды екі орамасыны саны бірдей, детте бірінші ораманы орам санына келтіріледі. Оны былай жасайды: екінші ораманы бірінші орамаа келтіру рекеті трансформаторды ттас аланда, жне жекелеп аланда, бірінші ораманы энергетикалы процесіне сер етуі тиіс емес. Келтірілген екінші ораманы барлы лшемдері келтірілген делінеді жне наты трансформатордаы табалармен белгіленеді, біра шекелерінде таба болады:

Е,2 1, , И2 1, I2 1,R2,1 Х21 жне Z2.

Келтірілген трансформаторды бірінші жне екінші орамасы біріне-бірі тізбектеле жаланан электр тізбегі деп арастыруа болады, ал оларды бірін магнит ткізгішке оралан шашыранды магнит аыны, жне Омды кедергісі жо екінші элементін магнит ткізгіштн сырт орналасан темір зекшесі жо Ом кедергісі жне индуктивтік кедергісі бар шары болады 1.5-сурет. Сонымен атар екінші орамадаы орам саны келтірілген трансформаторды бірінші орамасыны санына теестіріледі (w2=w1). 1.5 а-суретте крсетілген келтірілген трансформатордан 1.5 в суретте крсетілген темір зекшесі бар индуктивті шаршыа кшуге болады. Мнда келтірілген трансформаторды орамаларыны арасындаы магниттік байланыс оларды осу арылы жасалан.

1.5-сурет. Келтірілген кернеу трансформаторы мен эквивалентті индуктивті шарыны слбасы.

Егар трансформатор орамасындаы то орытушы магнит аыны серінен пайда болса наты трансформаторды индуктивті шарысындаы энергетикалы процесс санды атынас жаынан келтірілген трансформатордаы сйкес процесспен бірдей болады. 1.23. Индуктивті шарыдаы жалан ток 1.5 в-сурет магниттендіргіш ток Im деп аталады, негізгі магнит аынын туызуа жне йынды тотар ме гистерезис серінен магнитткізгіш болаттаы электрлік жне магниттік шыындарды орнын толтыруа жмсалады:

Im = Icm j Iхм ,

Мндаы Icm - магниттегіш тоты болаттаы шыынны орнын толтыратын активті раушысы; Iхм - магниттегіш тоты негізгі магнит аынын туызатын рактивті раушысы. Іс жзінде магниттегіш ток Im жктелуге туелсіз, траты болып саналады.

Эквивалентті алмастыру орындаланнан со, индуктивті ш шарыны аралас жаластыран, оны екеуі темір зекшесіз жне біреуі идеалдандырылан темір зекшелі, біра ткізгіштерінде Омды кедергісі жо болу, болаттан жасалан электр желісі теориясына сйкес толы кешенді кедергісі бар, эквивалентті электр тармаы болан жадайда ана орындалады:

Zm = Rcm + j хм

Мндаы Rcm – магниттендіру желісіні активті кедергісі, ол наты трансформаторды болат магнит ткізгіштерінде электрлік жне магниттік шыындара пропорционал болады; хм - магниттендіру желісіндегі тізбегіндегі индуктивтік кедергі, санды жаынан олар наты трансформаторлар орамаларыны зара индукциялау кедергісіне те:

хм= 2p fМ

Екінші ораманы келтірілген лшемдеріні келтірілгенге дейін жне келтірілгеннен кейін де, ттас аланда трансформатордаы энергетикалы процестеріні саталуы арылы аныталады. Екінші орамадаы келтірілген тоты анытау шін магнит тотарын сйкес магниттендіргіш кштермен (I w)- ауыстыру арылы 1.23. рнекті пайдалануа болады:

I m w = I1 w1 + I2w2

Мндаы I m - магнит рісін жне магниттендіргіш кшпен (Im w) орытынды магнит аынын туызатын магниттендіргіш жалан то ол наты трансформаторды екі орамасы туызатын магниттегіш кштерді орытынды мніне те. 1.46. – тедеуді екі жаында w1–ге блу арылы мынадай рнек аламыз:

I m = I1 + I2 w2/ w1

тедеуді

I2 w2/ w1 = I2

деп белгілеп магниттендіргіш тоты I m , бірінші I1 жне трансформатор орамасындаы келтірілген екінші I2 тотармен байланыстыру арылы мына тедеуді жазамыз:

I m = I1 + I2

Мндаы I2 жалан тоты тасымалдау коэффициенті Кm = 1,0 наты трансформаторды екінші орамасындаы I2 тоына сан жаынан те, демек бірінші жне екінші орамадаы орам сандары те боландаы(w2=w1) шарты орындаанда келтірілген то деп атауа келісілген. Солай ете отырып, магниттеуші кші саталан болса, орамадаы оралым саны наты трансформаторды бірінші орамасыны орам санына те, магниттеуші тоы I m наты трансформаторды тедігін анааттандыра алатын 1.46 жалан индуктивті катушкамен алмастыруа болады. Келтірілген параметрлеріні аландарын келтіргенге дейінгі жне келтірілгеннен кейінгі тедіктерге сйене отырып анытауа болады:

Е2 1, ; U2 1; I2 1,R2,1 х2 жне Z21;

- активті уаттылы Е21 R2 = (I21)2 R2,1 ескере отырып,

R2,1 = R2 (w2/ w1)2

- реактивті уаттылы I2 2 х2 = (I21)2 х21

х21 = х2 (w2/ w1)2

- ттынатын толы жктемелік уаттылыы I2 2 Z2 = (I21)2 Z2 1

ескерсек:

Z21 = Z2(w2/ w1)2

Желіні беретін толы уаттылыы

Е2I2 = Е21I21 (1.48.)-ді ескерсек

Е2 = Е2 (w2/ w1) = Е1

ЭК пен кернеу Е2 = U2х жктеусіз жмыс кезінде 1.53-ті ескерсек:

U 21 = U 2 (w2/ w1)

Мндаы Е1 трансформаторды бірінші орамадаы жне келтірілген екінші орамаларындаы индукцияланан ЭКтер.

Келтірілген трансформаторды екінші орамадаы электрлік тепе-тедікті алынан рнектерді ескере отырып былай жазуа болады:

U 21 = Е21 - I21 R21 – I21 j Х21

Наты трансформаторды соан парапар келтірілген трансформатормен 1,5а сурет эквивалентті ауыстыру барысында жне екінші ораманы w1 = w2 жадайында бірінші ораманы Омды кедергісі R1 жне шашыратыш индуктивті кедергі Х1 ораманы зінен шыандытан келтірілген трансформаторды электрлік тепе-тедік тедеуі былай рнектеледі:

U 1 = - Е1ì +I1 R1 + I1 j Х1

1.55 пен 1.56 тедеулердегі R2 мен R1 сйкес орамаларды болат магнит ткізгіштеріндегі лектр кедергілерін ескермегенде Омды кедергілері. 1.28 тедеудегі электр тепе-тедігіні раушылары I1*Rcm кернеуді тмендеуі I1 r1 = I1 R1 +I1 Rcm болат магнит ткізгіштерінде йынды тотар мен гистерезистер серінен болатын электр шыындары енді Е1м жатызылады:

Е1м = Е1 – Iм1 Rcm

Инженерлік есептеулерде 1.57 тедеуіндегі Iм1Rcm кернеуіні азаюы аз шама боландытан Е1 Е1, ал Im Im ескерілмейді.

Енді келтірілген трансформаторды электрлік тедеуіні рнегі абылданан йарым бойынша мндай жйе трінде жазылады.

U 1 = -Е1 + I1 R1 + I1 j Х1 ;

U 2 1= Е11 – I2 1 R21 – I2 1 j Х21;

Im=I1+I2

1.58 тедеу жйесіні графикалы шешімі, келтірілген трансформаторды кернеуіні, тоыны жне ЭК-ні векторлы диаграммасын трызу ммкіндік береді.

Векторлы диаграмма оларды шамасын жктелу сипаттарыны згеруіне байланысты оларды арасындаы уаытты ыысу брыштары туралы крнекті орытынды жасауа ммкіндік береді. Инженерлі есептеулерге, ораманы ысыштарындаы кернеу мен оларды электрлік кедергілеріне тсетін кернеулерді шамалары бірдей еместігінен U1>>I1Z1,

 

1.7-сурет. Келтірілген кернеу трансформаторыны эквивалентті электр слбасы.

Эквивалентті орынбасуды электрлік слбасы наты трансформаторда энергетикалы процесстерді то кшін уат жне т.б. санды жаынан талдаанда дрыс, біра тпелі жне траталан кездегі процесстерді физикалы мндеріне талдау жасауа пайдалануа болмайды.

 

3.3. Таырып 3.Траќты ток машиналарыны негізгі элементтері жне сер ету принципі. Физиќалыќ жне геометриялыќ нейтральді аныќтамасы. МТП ќалќанындаы кернеу пульстелуі.

сынылатын дебиет:

- Брускин Д.Э.,Зохорович А.Е.,Хвостов В:С. Электрические машины ч.1,2 .М.:Высшая школа 1987.

- Костенко М.П,Пиотровский Л.М., Электрические машины, ч.1,2. М.: Энергия 1978.

- Кацман М.М. Электрические машины . М.: Высшая школа,1990.

- Тихомиров А.С. Расчет трансформаторов М: Энергия,1986

Траты то электр машиналарыны міндеті мен олдану аймаы.Траты то машиналары зара айтымды электрлі техникалы рылы. Олар ешандай рылысты згерістерге тспей – а генератор немесе озалтыш ретінде істей алады. Траты то генераторлары, детте шаын уатты электр энергиясыны желілік кзі ретінде, мысалы: синхронды генераторларды оздыру орамаларын оректендіруге олданылады. Генератор рылысында электр энергиясын алатын щеткалы – тйіспелі рылыны болуы оны, уаты мен кернеуіні шамаларына шектеу ояды. Сондытан электр энергиясын нерксіптік ндіру синхронды генераторлар арылы атарылады. Оларды уаттылыын теория жзінде шексіз етіп жасауа болады. Траты то озалтыштары, негізінде айналу жылдамдыын ке ауымда аырындап реттеу ммкіндігі боландытан, біртіндеп згертуді амтамасыз ететін электр жетектерінде, сондай – а арнайы рылыстаы есептеу жне басару машиналарына олданылатын шаын жргізгіштер ретінде олданады.

4.1 – сурет. Траты ток мшинесі блшектенген кйде: а-статор; в-ротор (якорь) коллекторымен; с-айглек аланы; d-щетка рылысы; е-щеткі.

 

Ауылшаруашылыы ндірісінде траты то машиналары іс жзінде олданылмайды десе де болады. Сырымалы щеткелі тйіспелі тетіктері ауылшаруашылыыны ылалды жне шады орталарда (сиыр, шоша, тауы ораларда жне т.б. орындарда) оларды арынды ажалуына сотырады. Мндай жадайларда траты то озалтыштары трамвайларда жне баса да клік трлерінде де ке олданыс тапты, оларды айналу жылдамдыын бояу, немді, ке ауымда реттеу мен орнынан озалу кезінде жмыса осу моменттеріні жоарылыы, оларды кеінен пайдалануа ммкіндік береді. Траты то озалтыштарыны жргізу моменті кішкене айналым жиілігін реттеу шегі мейілінще аз асинхронды озалтыштара араанда, зор артышылыы оларды реттелетін электр жетекте тедесі жо етеді.

Траты то машиналарыны рылысы.Траты то генераторы мен озалтышы рылымды трыдан бірдей машинналар боландытан рылыстарын бірге жмыс жасау принциптерін жеке – жеке арауа болады. Траты то машинасы статор жармасынан (статина), якорьден (статор), негізгі жне осалы полюстерден, коллектордан, щетка рылысынан, полюс штамаларынан, якорь орамасынан оздыру орамасынан жне т.б. рылы кмекші арналымды блшектерінен трады. Машина рылысыны негізгі элементтері 4.1. жне 4.2 – суреттерінде крсетілген.

Статор жармасы.Статор табаны траты то машинасыны озалмайтын блігі, ол полюстер мен машинаны зін іргетаса бекітуге ызмет етеді.

 

4.2 – сурет. Траты ток мшинесі негізгі блшектеріні сызба крісіні.   4.3 – сурет. Траты ток мшинелері якоріні ойытары

 

Статинаны полюстер бекітілетін блігі жарма деп аталады. Ол магнит ткізгішті блігі болып табылады, сондытан ол арылы то тетін магнит аынына олайлы жадай жасау шін, оны жоары магнит ткізгіштігі бар болаттан болмаса арнайы шойыннан жасайды. Жарманы жасау технологиясы йма болаттан немесе ттас тартылан болат бырдан даярлайды (4.2 – сурет). Негізгі полюстерді магнит рісі траты боландытан, мнда гистерезис былысы мен йынды тотар болмайды.

Якорь (ротор).Якорь машинаны айналатын блігі, ол алыдыы 0,5 мм алыпты, тиісті дгелек электрлітехникалы болат аылтырдан жиналан цилиндр (4.8 б-сурет). аылтырларды жинаан со, арнайы тетікпен ысады, якорды сырты бетін бойлай ойытар мен тістер алыптасады. Якорьді ойытары, детте ашы болады, ал шаын машиналар шін асинхронды машиналар роторыны ойытары сияты жабы болады (4.3 – сурет). Жинааннан кейін пайда болан бойлы ойытара якорьды орамаларын тсейді (4.4 – сурет).

 

4.4 – сурет. Ішіне орама ткізгіштері салынан, траты ток мшине якоріні жартылай жабы (а) жзне ашы (б) ойытары. 4.5 – сурет. Траты ток мшинесіні негізгі (бас) полюсті: 1-зекше; 2-полюс штамалары; 3-оздырыш орама; 4-катушканы аасы; 5-станина; 6-бекіткіш болт.

 

Якорьды аылтырлары арнайы электро техникалы болаттан істеледі, оны магнит ткізгіштігі, кдімгі конструкциялы болаттыкінен айтарлытай жоары. Бл магнит аыныны магнит ткізгіш темірінен туіне олайлы жадай туызады жне магнит ткізгіште гистерезис былысы арты магниттелу шыындарын азайтады. Якорьдегі йынды тотара (фукотоына) электр кедергісін кбейту шін ттас емес, аылтыр жиынтыынан жасайды. Электр кедергіні кбейту шін аылтырды алыдыын, оны механикалы бекемдігін сатау шегіне дейін жартады. Якорьды жинааннан кейін электр трысынан аылтырлар атарласа жаласан болмау шін, оны ошаулаыш лапен жаады ол аылтырды саны анша болса сонша есе азайтан болар еді. Оны ошаулаыш лакпен жаады. Осыны брі ФУКО тоыны серінен болатын электр шыынын айтарлытай азайтады. Сонымен, магнит кедергісін азайту шін арнайы электр болатынан, электр кедергісін кбейту шін болатты аылтыр етіп тіліп, жинап, лакпен жауып жасайды. Осыны брі гистерезис былысы мен йынды тотардан болатын магнит жне электр шыындарын азайтады.

Негізгі (бас) полюстер.Негізгі бас полюстер машинада негізгі магнит аынын жасауа жне ткізуге арналан Полюс зектен жне полюстік штамадан мны кей жадайда «башмак» деп атайды, себебі мны конструкциясы темір жол башмаына сайды, (4.2 – сурет) полюс штамаларына мндай пішін ауа саылауы арылы магнит аынын ткізуді жеілдету мен оны якорь бетіні полюсіне бір тегіс орналасуын амтамасыз ету шін берілген. детте, полюстер алыдыы 1 мм электротехникалы болаттан жасалып, ошауланан аылтырдан жинайды, масаты полюс штамаларыны беткі абаттарында якорьді тістілігінен пайда болатын магнит индукциясыны зіктеуінен (соуынан) туындаан йынды тотан келетін шыынды азайту негізінде, индукцияны зіктенуі (соуы) абаттарды жоары бетіне енеді, ендеше штамалары ана абаттап жасауа болар еді. Алайда, технологиясы бойынша барлы полюсті аылтырдан ттас жанау тиімді. 4.5 – суретте негізгі полюс крсетілген.

осымша полюстер.осымша полюстер осымша магнит рісін жасауа арналан, ол якорь реакциясыны орынын толтырады жне машина жмысыны трлі тртібінде, коллектордегі щеткіні шынсыз жмысын амтамасыз етеді. Оларды соылан болаттан немесе электр болатыны аылтырынан жанайды. осалы полюстер, негізгі полюстерді арасында орналасады жне жармаа болаттармен бекітіледі 3.6 – суретте осымша полюстер крсетілген.

4.6 – сурет. Траты ток мшинесіні осымша полюсі 1-зекше; 2-оздырыш орама. 4.7 – сурет. Траты ток мшине коллекторыны аылтырларыны рылысы.

 

Коллектор.Коллектор механикалы тзеткішті рамды блігі, ол якорь орамасында индукцияланатын айнымалы синусойдалы ЭК – ін генератордан шыатын траты (збелі) ЭКке айналдырады. Коллекторды сына трізді етіп, мыс аылтырдан жасайды, оларды бір – бірінен сондай – а коллекторды сыртынан миконит тсеніштермен жне манжеттер арылы ошаулайды.

Коллекторды аылтырларын ысты кезінде цилиндр корпуса оны исы беттері дл цилиндр сияты болу шін айналдыра жонылады. Коллектор аылтырларыны рылысы 4.7 – суретте крсетілген. Жылдам айналатын машиналарда айналу жылдамдыы жоары кезінде, щеткелер дірілдемеуі шін, диск трізді коллектор олданылады, оларды жанасу беті айналу білігіне тік орналасан. Типті коллектор, якорьмен бірге 4.8а – суретте крсетілген

 

4.8 – сурет. Траты ток мшинелері коллекторыны жиналандаы трі (а) жне якорь аылтыры (б). 4.9 – сурет. Траты ток мшинесіні щетка аспабы: 1-щеткі стаыш; 2-щеткі; 3-аылтыр серіппе.

 

Щеткілік аспап.Щеткелі аспап электр энергиясын коллекторден алуа немесе беруге олданылады. Ол кмірден, графиттен немесе металлграфитті щеткіден, серппелері бар щеткі стаыштан, щеткі шыбыынан, щеткі траверсінен жне то алатын шиндерден трады. Щеткі щеткі стаыша салынып коллектора серппемен ысылып трады. Щеткі стаыш щеткі шыбыына бекітіледі де, коллектора белгілі жадайда орнатылады. Щеткі мен щеткі стаыш 4.9 – суретте крсетілген.

Щеткі стаыштар айглек аланына, болмаса ааа жаланады. Траверстерді бру арылы машина полюстеріне араанда, барлы щеткі жйесіні орналасуын згертуге болады. ЭК – ті е кп шамасы алу шін щеткілер геометриялы бейтарапта демек полюс сіне тік тсетін сызыта орнатылады. Щеткі болттары ошауландырыш тсемелермен тлкелер арылы траверстен ошауланады. 4.2 – суретте траверс пен щеткі стаыш крсетілген.

оздыру орамасы.оздыру орамасы машинаны якорь айналатын полюс аралы кеістігінде магнит рісін туызуа арналан. оздыру орамасы полюс зекшесіне кигізілетін, каркаса оралан шары трінде жасалан (4.5 – сурет). Шаын жне орта уатты машиналарда оздыру орамасы карассыз шарылар жиі олданылады. Ылал ткізгіштігін азайтып, жылу ткізгіштігін арттыру шін оздыру орамасы шарысын, лакпен кпайтара анытырады. Негізгі жне осалы полюстерді оздыру орамаларын дайындау технологиясы бірдей. Электр слбаларында негізгі полюстерді орамалары «ОВ», ал оны ысыштары Ш1 жне Ш2 ріптерімен белгіленген. осалы полюстеріні орамалары «ОВД», ал оны ысыштары Д1 жне Д2 деп белгіленген.

Якорь орамасы.Якорь орамасы траты то машинасыны маызды рамды блігі, ол электр энергиясын магнит энергиясына (озалтыш) немесе магнит энергиясы электр энергиясына айналдырады (генератор). Якорь орамасыны орамдарыны ткізгіштері якорды бойлы ойытарына орналасады, ал оларды штары коллекторды аылтырларына жаланады.

4.10 – сурет. Траты ток мшинесі якоріні шамалы (а) жне толынды (в) орамаларыны екі орамды блімдері. 4.11 – сурет. Траты ток мшинесі якоріні бір орамды (а) жне шорамды (в) блімдері.

 

Электр слбаларында якорь орамасын «ОЯ», ал оларды штарын Я1 жне Я2 арылы белгіленеді. Траты то машиналарды якорыны орамасы, айнымалы то машиналарынікі сияты тзаты жне толынды болып блінеді (4.10 – сурет), оларды штары коллектор аылтырларына жаланады. Орамалар здеріне тйыталан ткізгіштер жйесіне байланысты, арапайым немесе крделі болып келеді. Якорь орамасыны негізгі элемент (блім) секция болады. Секцияны якорь орамасыны, бірінен – бірі жаласан екі коллектор аылтырларына штарымен жаласан блігі.

Секция бір немесе бірнеше орамдардан труы ммкін (4.11 – сурет) секцияны ені ммкіндігінше, якорь полюсіні бліктеріне бірдей етіп тадап алынады:

 

мндаы – кршілес полюстер сіні арасындаы якорь шебері бойынша, ашытыа те паолюстік бліну; 2р – траты то машинасыны полюстер саны; D – якорьді сырты шебері. Секцияны жатары якорь ойытарына, детте екі абат болып, оны бір жаы ойыты жоары абатында, ал екінші жаы тменгі абатта орналасады, ол 4.12 – суретте трт брыш болып, ртрлі тске боялан.

4.12 – сурет. Блімдерге екі абатты етіп тсеу: а-орамды; б- екі орамды; в-шорамды.

 

Секциялар зара тізбектей немесе атарласып орналасуы ммкін. Мнда тйыталан ораманы параллель тарма саны екіден аз болмауы ажет:

2à 2

 

Орамаларды симетриялылыын сатау шін блімдерді жалпы саны атарлас тарматарды р айсысына оларды бтін саны келетіндей етіп алады, демек:

ñ/à =ê/à=á¾òií ñàí,

 

мндаы с – секция саны; к – коллектор аылтырыны саны; а – якорь орамасыны параллель тармаындаы жптар саны; жалпы жадайда:

 

Ñ=ê=Zý

 

мндаы Zý – секция жатарыны жп атары санына те, элементарлы ойын саны (4.12 – сурет).

4.13 – сурет. Траты ток мшинесі якоріні шамалы (а) жне толынды орамаларды адамдары.

 

Орамалар адамдарымен сипатталады (4.13 – сурет). Бірінші адам У1 – блімні ені немесе блімні бас жне аяжатарыны арасындаы ашытыы. Екінші адам У2 – біріншіні ая жаы мен келесі блімні бас жаы арасындаы ашыты.

орытынды адам У – бірінен кейін бірі орналасан блімдерді бас жатары арасыны ашытыы. Коллектор бойынша адам Ук – коллектор шебері бойынша, блімні басы мен аяы арасындаы ашытыы. Бл ашыты детте коллекторды бліну санымен лшенеді. Арасындаы адамдарды атынасына арай орама о жне сол арапайым жне крделі болып блінеді. Траты орамалар шін, орытынды адам, 4.13 – суретте крсетілгендей: Ó=Ó1-Ó2=Óê. Ó > 0 болса, онда орама о (айаспайтын) (4.14а – сурет). Егер Ó<0 болса, онда орама сол (айасатын) (1.14в-сурет). Сол орама, іс жзінде олданылмайды. Ó=Ó1 болса тзаты орамасы арапайым делінеді (4.14а-сурет). Егер Ó=Óê>1 болса, онда шамалы крделі орама боланы (4.15-сурет) оны біріне араанда екінші ыысан арапайым екі орама деп арауа болады. Блар уаты аз (50кВта дейінгі) аса тмен кернеулі (24 Вольта дейінгі) жне алыпты кернеулі уаты жоары алыпты (110...120) Вольтты тмендетілген (60...80) Вольтты жне тмен (24 Вольта дейін) кернеулі машиналарда олданылады. Толынды ораманы орытындылаушы адамы 4.13в – суретте крсетілгендей мынаан те: Ó=Ó1+Ó2=Óê. Барлы бліктері орамаа кіру шін бліктерді ені осындай боланда, якорь шеберін бір орап шыан со, ораманы басы мен аяы бірінен бірі "n" арапайым ойытара ыысады.

4.14 – сурет. Траты ток мшинесі якоріні арапайым шамалы ормалары: а- о (иылыспайтын); в-сол (иылысатын). 4.15 – сурет. Траты ток мшинесі якоріні крделі шамалы ормасыны блігі у=ук=2.  

 

орытындылаушы адамдар жп полюстер санына теелуге тиіс боландытан, толынды орамны орытындылаушы адамы былай рнектеледі:

Ó=(ñ ± n) /P

 

мндаы « - » айаспайтын (о) орама; « + » айасатын (сол) орама сйкес келеді. 4.16 – суретте арапайым о жне сол орамалар крсетілген. Толынды орамалар шін атарлас жп тарматар санына арапайым ойытар санына n те, демек: a=n. Осыны ескерсек (4.5) тедеуі мына трге келеді:

ó=(ñ±n)/ð=(ê±à)/ð=óê

боланда толынды арапайым орамы болады. a=1 болса толынды крделі орамашыады. Толынды арапайым орама шін (a=1) тедеуі мына трге келеді:

ó=(ñ±1)/ð

 

орытындылаушы адам (у) ттас емес, блшек саны болуы ммкін, ол технологиялы жаынан орындалмайтын іс. Мндай жадайда коллектора осылмаан немесе жасанды трде «орамаа тйыталан» «лі» секцияны пайдалану делінетін жасанды тсілге барады. Толынды арапайым орама, уаты тмен (50 кВт-а дейін) кернеуі алыпты (110...120) Вольтты жне орташа уаты (50...500) кВт, уаты жоарылатылан (440...600) В жне жоары кернеулі машиналарда олданылады.

4.16 – сурет. Толынды арапайым орама: а-сол; в-о.

 

Толынды арапайым орамдар, якорьлы орамаларды ішінде е кп тараан трі, олар уаты аз, орташа уатты, кернеуі 110-нан 600 Вольта дейінгі машиналарда олданылады. Оны арапайым жылу орамаларынан артышылыы, оны полюс саны анша болса да, тек ана екі тарматы жне жп полюстер саны бірден арты P>1 боланда, ткізгіш аз жмсалады. Оларды имасы лкен боланына арамастан, ткізгіш саны аздыы ораманы жасауды жеілдетеді. Оны маыздыы одан кем емес, таы бір артышылыы, теестіргіш жаламаны керек етпейтіні, ол тзаты арапайым орамада ммкін емес. Тексергіш жалама дегеніміз, ораманы теориялы потенциялы бірдей нктелерін осатын ткізгіштер. Олар орамыны астында жатан би полярлы тармаында потенциалдар туызуа арналан. Ораманы жеке тармаындаы ЭК – ті тесіздігі, полюстер арасындаы ауа саылауны біртегіс болмауын шаырады, ол коллектордаы щеткіні орналасу симетриясыздыынан, якорьді эксцентритетінен, йма аадаы бедерлерден жне т.б. болады. Теестірме тоторы орманы, якорді жне щеткіні осымша жктейді, содан машинаны жмыс жадайын нашарлатады, шыынын арттырады, ызуы жоарылайды жне ЭКі тмендейді.

Толынды крделі орама a>1 дегеніміз толынды «а» арапайым орамалар, олар якорьге ойы саны мен коллектор аылтырларыны саны арапайым толынды бір орамаа ажетті санынан «а» рет арты салынуы. Тжрибеде олар салыстырмалы трде аз кездеседі жне кернеуі жоарылатылан уаттылыы орташа машиналарда кездеседі.