Тұрақты тоқ генераторларының негізгі сипаттамалары. 2 страница

1.3-сурет. Кернеу трансформаторының жүйемесіз жұмысының негізгі телсімі.

Екінші орама ажыратулы тұрған кезде бірінші ораманы айнымалы кернеу желісіне қосады.Ом заңы бойынша бірінші орамада айнымалы тоқ пайда болады, ол магнит ағынын туғызады. Тоқ пен магнит ағыны, бірінші жуық мәнінде синусойдалы деп саналады. Пайда болған магнит ағынының негізгі бөлігі болат магнитөткізгіште тұйықталады.

Бұл магнит ағыны негізгі магнит ағыны деп аталады да, арқылы таңбаланады. Оның басқа бөлігі магнит өткізгішке соқпастан өткізгіштің айналасындағы ауа бойынша тұйықталады, магнит ағынының бұл бөлігі шашыранды ағын деп аталып, арқылы таңбаланады.

Күш трансформаторларында негізгі магнит ағыны , шашыранды магнит ағынынан әлдеқайда көп, себебі болаттың магнит өткізгіштігі, ауаныкінен әлдеқайда артық. Қазіргі трансформаторлардың шашыранды ағындары өте аз, ол негізгі ағынның 0,5%-нен аспайды. Сондықтан трансформатордың жұмысын қарастырғанда шашырау ағынын елемеуге болады.

3.6. Тақырып 6. Бірфазалық трансформатор. Трансформатордың бос жүрісі. Негізгі өрнектер және векторлық диаграмма. Трансформатор орамаларын жұлдыз-жұлдызбен қосқан кезінде бос жұрісі.

Ұсынылатын әдебиет:

- 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

Бос жүріс режимі. Трансформатордың бос жүріс режимі- трансформатордың екінші орамасы ажыратулы, ал бірінші орамасының қалыпты кернеуге қосылған болуы кездегі жұмысы 1.3-сурет. Бұл кезде:

U _1х = U _1н

J_2x = O

Трансформатордың бос жүріс режим кезінде екінші орамадағы ток нөлге тең (ораманың қысқыштары ажыратулы) және тек қана бірінші орама бойынан ток I _iх өткен кезде онда магнит ағыны пайда болады. Екінші орамнан магнит ағынын магнитсіздендіруі әсері болмайтындығынан трансформатордың бос жүріс режиміндегі тоқ, трансформатордың қалыпты тоғынының 10%-нен артпайды: I _1х =(0,1...0,03) I _1н. Трансформатордың қуаттығы артқан сайын, бос жүріс тоғы пайыздық қатынас бойынша азаяды, ал трансформатордың қуаттығына тең қалыпты кернеу шамалы ғана өседі. Трансформатордың екінші ораманың қысқыштарындағы бос жүріс кернеуі ондағы индукцияланған ЭҚК-ке тең:

U _{2 х} = Е₂

Трансформатордың бос жүріс режимі кездегі тұтынатын қуаты, оның қалыпты қуатының 1% - нан артпайды Р=(0,01...0,003) Р_н

Ол қуат трансформатордың бірінші орамында сымдарда электрлік және магниттік және болат өткізгіштің магниттік, құйынды тоқтардан, гистерезис құбылысынан шығындарды түзеуге кетеді.

Трансформатордың қуаттылығы жоғары болған сайын, бос жүріс жұмыс шығынының оның қалыпты қуатына үлесі, соғұрлым аз болады. Трансформатордың жүксіз жұмысының тәртібі оның тасымалдау коэффициентін жуықтап есептеуге пайдаланады. (К_m» U ₁/ U _2х), бұлмагнитөткізгіш болатта, тармақтардағы магниттену өлшемдері, олардың физикалық мәндері келесі тараулардың тармақтарында қарастырылады 1.5.2.

Трансформатордың қалыпты жұмыс тәртібі. Қалыпты жұмыс режимі – трансформаторды қалыпты кернеу желігіне қосқанда, шексіз ұзақ уақыт төлқұжатында кқрсетілген жүктемемен қызуы белгіленген мөлшерден аспайтын жұмысын қамтамасыз ететін негізгі экстплуатациялау режимі.

Төлқұжат - дегеніміз трансформатордың қалыпты жұмысына сай келетін барлық негізгі өлшемдері жазылған метал қаңылтыр. Мұнда толық қуат S, кВА; бірінші U_1н және екінші U_2н орамалардың желілік кернеуі, В; бірінші және екінші орамаларды жалғаудың электрлік сұлбалары; жалғастыру топтары; фазалар саны; тоқтың жиілігі; қысқа тұйықтау кернеуі; И_к %; жұмыс тәртібі; суыту тәсілі және трансформаторды жинау және эксплуатациялау кездерінде қажет болатын кейбір қосымша мағлұматтар жазылады.

Трансформатордың ПӘК өте жоғары сандықтан екі орамадағы қуат бірдей деп алады. Трансформатордың төлқұжатында қуат коэффициенті көрсетілмейді және жүктеменің cosφ-іне тең деп есептеледі:

I_1н = S_н /Ö3U_1н ;

I_2н = S_н /Ö3U_2н

1.4.2. Бос жүріс режимі. Трансформатордың бос жүріс режимі- трансформатордың екінші орамасы ажыратулы, ал бірінші орамасының қалыпты кернеуге қосылған болуы кездегі жұмысы 1.3-сурет. Бұл кезде:

U _1х = U _1н

J_2x = O

Трансформатордың бос жүріс режим кезінде екінші орамадағы ток нөлге тең (ораманың қысқыштары ажыратулы) және тек қана бірінші орама бойынан ток I _iх өткен кезде онда магнит ағыны пайда болады. Екінші орамнан магнит ағынын магнитсіздендіруі әсері болмайтындығынан трансформатордың бос жүріс режиміндегі тоқ, трансформатордың қалыпты тоғынының 10%-нен артпайды: I _1х =(0,1...0,03) I _1н. Трансформатордың қуаттығы артқан сайын, бос жүріс тоғы пайыздық қатынас бойынша азаяды, ал трансформатордың қуаттығына тең қалыпты кернеу шамалы ғана өседі. Трансформатордың екінші ораманың қысқыштарындағы бос жүріс кернеуі ондағы индукцияланған ЭҚК-ке тең:

U _{2 х} = Е₂

Трансформатордың бос жүріс режимі кездегі тұтынатын қуаты, оның қалыпты қуатының 1% - нан артпайды Р=(0,01...0,003) Р_н

3.7. Тақырып 7. Трансформатордың қысқа тұйықталу және бос жүріс тәжірибелері, олардың негізінде параметрлерді анықтау; қысқа тұйықталу кернеуі және оның құрастырушлары. Келтірілген трансформатор. Комплекстік түрдегі контурлар үшін Кирхгоф өрнегі.

Ұсынылатын әдебиет:

- 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

Қысқа тұйықталу дегеніміз трансформатордың екінші орамасы қысқа тұйықталып, бірінші ораманың қысқыштарына, бірінші орамадағы тоқтың шамасы қалыпты жағдайдағы мәніне тең болатындай кернеуге жалғануы.

Оның екі түрі: апаттық, мұнда алғашқы кернеу қалыпты кернеуге тең және лабораториялық, онда бірінші ораманың қысқыштарына бірінші орамадағы тоқтар қалыпты мөлшерде болатындай мөлшерде кернеу беру.

I_1кз= I _1н

I_2кз = I _2н

Апатты жағдайда трансформатордағы тоқ қалыпты тоқтан (15...20) есе артық болады, эксплуатациялау барысында оған жол беруге болмайды.Ондайда трансформаторды желіден «дереу» ағыту қажет.

Лабораториялық қысқаша тұйықталу кернеуі қалыпты кернеудің 5...10% болады: u_k=(0,05…0,1) U_н, Ол неғұрлым аз болса трансформатордың төлқұжатында %-бен беріледі:

u_k % = U _к 100% / U _н

Қысқаша тұйықталу режимде трансформаторда өтетін физикалық процестер, жүкпен жұмыс істеу кезіндегідей, тек айырмасы екінші ораманың қысқыштарындағы кернеу нөлге тең, ал қорытынды магнит ағыны соған жуық.Сондықтан қалыпты кернеудің бірлік пайызын құрайтын кернеу кезінде де орамадағы тоқтың мәні қалыпты шамасына Ом заңына сәйкес жетеді.

Қысөа тұйықталу кезінде, негізгі ағын өте аз болғандықтан, магнит өткізгіштердегі шығынды тәжірибеде инженерлік дәлдікпен екі орамадағы Омдық кедергіге тең деп алып және қысқа тұйықталудың қосынды шығынын екі ораманың Омдық кедергісіне теңеп алуға болады.

Р_к = Р_м1 + Р_м2

Күш тік трансформаторларында қысқа тұйықталу қуаты I_к=I_н кезінде қалыпты қуаттылықтың (3...0,5%) құрайды, демек

Р_к= (0,03… 0,005) Р_н

Қысқаша тұйықталу қуаты, жүксіз жұмыс қуатынан 2,5...4,0 есе артық:

Р_к= (2,5… 4,0)Р_х

Қысқа тұйықталудың тәжірибе кезінде алынған мәндері орамадағы электр шығындарын және трансформатордың өлшемдерін анықтауға арналған кейбір тәжірибелік есептерді шығару кезінде пайдаланады.

1.5. Трансформаторлар мен оның өлшемдерін эквивалентті алмастырудың электрлік телсімі. Нақты трансформатор жұмысын аналитикалық және тәжірибелік талдауда электромагнитті байланыс жоқ деп алып эквивалентті желілік электрлі алмастырма сұлбасы ретінде қарасақ, векторлы-топографиялық диаграммасын тұрғызу айтарлықтай жеңілдейді. Сұлбада берілетін қуаттылық тоқ пен кернеудің фазалық қатынастары сұлбасы мен нақты трансформаторда бірдей болатындай етіп жасайды.

3.8. Тақырып 8. Т-тәріздік орын басу сұлбасы.Векторлық диаграммалар. Трансформатордың параллелдік жұмысы. Үш фазалы трансформарматорлардың симетриялы емес жүктеме кезіндегі жұмысы. Υ/Υ_н и Δ/Υ_н тізбегі қосылу кезіндегі бір фазалық қысқа тұйықталу.

Ұсынылатын әдебиет:

- 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-теңдік теңдеуі 1.28 электр энергиясын бірінші орамадан екінші орамаға трансформациялау кезіндегі электр процесстреді сипаттаған I₁ мен I₂ токтарының арасында айқын тәуелділіктің жоқтығынан оларды сандық талдауға мүмкіндік бермейді. Бұл қиындықты орамалары магнит байланысты нақты трансформаторда, олардың элементтерін электрлі байланыстармен жалғастыратын эквивалентті алмастыру электр сұлбасы арқылы өрнектеу жолымен жеңуге болады.

Эквивалентті алмастырудың бұлжымас шарты нақты трансформатормен оның эквивалентті алмастыру электр сұлбасындағы электр процесстерінің дәл келуі.

Мұнда алмастырудың күрделілігі, трансформатордың жалпы жағдайда сызықтық емес элементі және өзара индуктивтіленетін орамамен феромагнитті өзекшесінің болуына байланысты. Нақты трансформатордан эквивалентті алмастыру электр сұлбасына тікелей өту мүмкін емес. Дегенмен электротехника теориясының курсында, шынайы трансформатордан эквивалентті электр сұлбасына өту орамадағы орам санының, өткізгіштердің ұзындығынының, материалдың, олардың қималарының бірдей болуына байланысты.

Нақты трансформаторларда жалпы алғанда бірінші және екінші орамның орамаларындағы өткізгіштердің көлденең қимасы, Омдық және индуктивтік, шашырау кедергілері бірдей емес, сондықтан, алдымен шынайы трансформатордан, келтірілген трансформаторға, содан кейін ғана эквивалентті алмастыру сұлбасына өту керек. Трансформатордың екі орамасының саны бірдей, әдетте бірінші ораманың орам санына келтіріледі. Оны былай жасайды: екінші ораманы бірінші орамаға келтіру әрекеті трансформаторды тұтас алғанда, және жекелеп алғанда, бірінші ораманың энергетикалық процесіне әсер етуі тиіс емес. Келтірілген екінші ораманың барлық өлшемдері келтірілген делінеді және нақты трансформатордағы таңбалармен белгіленеді, бірақ шекелерінде таңба болады:

Е^,₂ ¹_,, И₂ ¹, I₂ ¹_,R_2,¹ Х₂¹ және Z₂.

Келтірілген трансформаторды бірінші және екінші орамасы біріне-бірі тізбектеле жалғанған электр тізбегі деп қарастыруға болады, ал олардың бірін магнит өткізгішке оралған шашыранды магнит ағыны, және Омдық кедергісі жоқ екінші элементін магнит өткізгіштн сырт орналасқан темір өзекшесі жоқ Ом кедергісі және индуктивтік кедергісі бар шарғы болады 1.5-сурет. Сонымен қатар екінші орамадағы орам саны келтірілген трансформатордың бірінші орамасының санына теңестіріледі (w₂=w₁). 1.5 а-суретте көрсетілген келтірілген трансформатордан 1.5 в суретте көрсетілген темір өзекшесі бар индуктивті шаршыға көшуге болады. Мұнда келтірілген трансформатордың орамаларының арасындағы магниттік байланыс оларды қосу арқылы жасалған.

1.5-сурет. Келтірілген кернеу трансформаторы мен эквивалентті индуктивті шарғының сұлбасы.

Егар трансформатор орамасындағы тоқ қорытушы магнит ағыны әсерінен пайда болса нақты трансформатордың индуктивті шарғысындағы энергетикалық процесс сандық қатынас жағынан келтірілген трансформатордағы сәйкес процесспен бірдей болады. 1.23. Индуктивті шарғыдағы жалған ток 1.5 в-сурет магниттендіргіш ток I _m деп аталады, негізгі магнит ағынын туғызуға және құйынды тоқтар ме гистерезис әсерінен магнитөткізгіш болаттағы электрлік және магниттік шығындардың орнын толтыруға жұмсалады:

I_m = I_cm j I_хм,

Мұндағы I_cm - магниттегіш тоқтың болаттағы шығынның орнын толтыратын активті құраушысы; I_хм - магниттегіш тоқтың негізгі магнит ағынын туғызатын рактивті құраушысы. Іс жүзінде магниттегіш ток I_m жүктелуге тәуелсіз, тұрақты болып саналады.

Эквивалентті алмастыру орындалғаннан соң, индуктивті үш шарғыны аралас жалғастырған, оның екеуі темір өзекшесіз және біреуі идеалдандырылған темір өзекшелі, бірақ өткізгіштерінде Омдық кедергісі жоқ болу, болаттан жасалған электр желісі теориясына сәйкес толық кешенді кедергісі бар, эквивалентті электр тармағы болған жағдайда ғана орындалады:

Z_m = R_cm + j х_м

Мұндағы R_cm – магниттендіру желісінің активті кедергісі, ол нақты трансформатордың болат магнит өткізгіштерінде электрлік және магниттік шығындарға пропорционал болады; х_м - магниттендіру желісіндегі тізбегіндегі индуктивтік кедергі, сандық жағынан олар нақты трансформаторлар орамаларының өзара индукциялау кедергісіне тең:

х_м= 2p fМ

Екінші ораманың келтірілген өлшемдерінің келтірілгенге дейін және келтірілгеннен кейін де, тұтас алғанда трансформатордағы энергетикалық процестерінің сақталуы арқылы анықталады. Екінші орамадағы келтірілген тоқтың анықтау үшін магнит тоқтарын сәйкес магниттендіргіш күштермен (I _w)- ауыстыру арқылы 1.23. өрнекті пайдалануға болады:

I _m w = I₁ w₁ + I₂w₂

Мұндағы I _m - магнит өрісін және магниттендіргіш күшпен (I _m w) қорытынды магнит ағынын туғызатын магниттендіргіш жалған тоқ ол нақты трансформатордың екі орамасы туғызатын магниттегіш күштердің қорытынды мәніне тең. 1.46. – теңдеудің екі жағында w₁–ге бөлу арқылы мынадай өрнек аламыз:

I _m = I₁ + I₂ w₂/ w₁

теңдеуді

I₂ w₂/ w₁ = I₂

деп белгілеп магниттендіргіш тоқты I _m, бірінші I₁ және трансформатор орамасындағы келтірілген екінші I₂ тоқтармен байланыстыру арқылы мына теңдеуді жазамыз:

I _m = I₁ + I₂

Мұндағы I₂ жалған тоқты тасымалдау коэффициенті К_m = 1,0 нақты трансформатордың екінші орамасындағы I₂ тоғына сан жағынан тең, демек бірінші және екінші орамадағы орам сандары тең болғандағы (w₂=w₁) шарты орындағанда келтірілген тоқ деп атауға келісілген. Солай ете отырып, магниттеуші күші сақталған болса, орамадағы оралым саны нақты трансформатордың бірінші орамасының орам санына тең, магниттеуші тоғы I _m нақты трансформатордың теңдігін қанағаттандыра алатын 1.46 жалған индуктивті катушкамен алмастыруға болады. Келтірілген параметрлерінің қалғандарын келтіргенге дейінгі және келтірілгеннен кейінгі теңдіктерге сүйене отырып анықтауға болады:

Е₂ ¹_, ; U₂ ¹; I₂ ¹_,R_2,¹ х₂ және Z₂¹;

- активті қуаттылық Е₂¹ R₂ = (I₂¹)² R_2,¹ ескере отырып,

R_2,¹ = R₂ (w₂/ w₁)²

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

х₂¹ = х₂ (w₂/ w₁)²

- тұтынатын толық жүктемелік қуаттылығы I₂ ² Z₂ = (I₂¹)² Z₂ ¹

ескерсек:

Z₂¹ = Z₂(w₂/ w₁)²

Желінің беретін толық қуаттылығы

Е₂I₂ = Е₂¹I₂¹ (1.48.)-ді ескерсек

Е₂ = Е₂ (w₂/ w₁) = Е₁

ЭҚК пен кернеу Е₂ = U_2х жүктеусіз жұмыс кезінде 1.53-ті ескерсек:

U ₂¹ = U ₂ (w₂/ w₁)

Мұндағы Е₁ трансформатордың бірінші орамадағы және келтірілген екінші орамаларындағы индукцияланған ЭҚКтер.

Келтірілген трансформатордың екінші орамадағы электрлік тепе-теңдікті алынған өрнектерді ескере отырып былай жазуға болады:

U ₂¹ = Е₂¹ - I₂¹ R₂¹ – I₂¹ j Х₂¹

Нақты трансформаторды соған парапар келтірілген трансформатормен 1,5а сурет эквивалентті ауыстыру барысында және екінші ораманың w₁ = w₂ жағдайында бірінші ораманың Омдық кедергісі R₁ және шашыратқыш индуктивті кедергі Х₁ ораманың өзінен шықандықтан келтірілген трансформатордың электрлік тепе-теңдік теңдеуі былай өрнектеледі:

U ₁ = - Е_1ì +I₁ R₁ + I₁ j Х₁

1.55 пен 1.56 теңдеулердегі R₂ мен R₁ сәйкес орамалардың болат магнит өткізгіштеріндегі лектр кедергілерін ескермегенде Омдық кедергілері. 1.28 теңдеудегі электр тепе-теңдігінің құраушылары I₁*R_cm кернеудің төмендеуі I₁ r₁ = I₁ R₁ +I₁ R_cm болат магнит өткізгіштерінде құйынды тоқтар мен гистерезистер әсерінен болатын электр шығындары енді Е_1м жатқызылады:

Е_1м = Е₁ – I_м¹ R_cm

Инженерлік есептеулерде 1.57 теңдеуіндегі I_м¹R_cm кернеуінің азаюы аз шама болғандықтан Е_1μ Е₁, ал I _m ≈ I _m ескерілмейді.

Енді келтірілген трансформатордың электрлік теңдеуінің өрнегі қабылданған ұйғарым бойынша мұндай жүйе түрінде жазылады.

U ₁ = -Е₁ + I₁ R₁ + I₁ j Х₁ ;

U ₂ ¹= Е₁¹ – I₂ ¹ R₂¹ – I₂ ¹ j Х₂¹;

I_m=I₁+I₂

1.58 теңдеу жүйесінің графикалық шешімі, келтірілген трансформатордың кернеуінің, тоғының және ЭҚК-нің векторлық диаграммасын тұрызу мүмкіндік береді.

Векторлық диаграмма олардың шамасын жүктелу сипаттарының өзгеруіне байланысты олардың арасындағы уақыттық ығысу бұрыштары туралы көрнекті қорытынды жасауға мүмкіндік береді. Инженерлі есептеулерге, ораманың қысқыштарындағы кернеу мен олардың электрлік кедергілеріне түсетін кернеулердің шамалары бірдей еместігінен U₁>>I₁Z₁,

Трансформатордың көрсетілген эквивалентті электр сұлбасында: Е₁ мен Е₂ трансформатордың бірінші орамасы мен келтірілген екінші орамасындағы ЭҚК; R₁ мен R₂ ретіне қарай трансформатордың бірінші орамасы мен келтірілген екінші орамасындағы Омдық кедергілері: Х₁ мен Х₂– трансформаторлардың бірінші орамасы мен келтірілген екінші орамасында индуктивті шашырау кедергісі: Z _m =R_cm + j X_ì магниттену тізбегінің кедергісі: тәжірибеде R₁ мен R₂¹ << R_cm , ал х ₁ мен х₂¹<<х_ì Кирхгоф заңы бойынша трансформатордың эквивалентті ауыстырма сұлбасы үшін кейбір ауытқуларда ескеріп, мынадай теңдеу жүйесін құрады:

U₁ = - Е₁ + I₁ (R₁ + j х ₁);

U ₂ = Е₂ – I₂¹ (R₂¹ + j х ₂¹);

I_m = I ₁ + I₂

1.59 теңдеулер жүйесі нақты трансформаторды қарастырғанда кездесетін физикалық процесстерді көрсететін электрлік тепе-теңдіктің теңдеуінен айырмашылығы бар, ол болаттың кедергісін 1.28 трансформатор орамасының Омдық кедергісі 1.29, ал эквиваленттік сұлбасын ЭҚК-ке 14.57 келтіру есбінен болады.

-Е _1м = I _m (R_cm + jх ₁) = - Е₁ + I _m R_cm

1.7-сурет. Келтірілген кернеу трансформаторының эквивалентті электр сұлбасы.

Эквивалентті орынбасудың электрлік сұлбасы нақты трансформаторда энергетикалық процесстерді тоқ күшін қуат және т.б. сандық жағынан талдағанда дұрыс, бірақ өтпелі және тұрақталған кездегі процесстердің физикалық мәндеріне талдау жасауға пайдалануға болмайды.

3.9.Тақырып9. Орамдарды топтастыру,проектілеу принципі.Тізбектелген бір кабатты орамы Бір кабатты жазақ орама; Бір қабатты үшжазықтық орама. Фазаға және полюске қатысты бүтін және бөлшек санды паза екә қабатты ораммен.

Ұсынылатын әдебиет:

Дата добавления: 2015-07-16