Трансформаторлар. Топтарға

1. ТРАНСФОРМАТОРЛАР

2.

• Трансформатор деп кернеуі бір
шамалы айнымалы тоқ электр
энергиясын кернеуі басқа шамалы
жиілігі сондай айнымалы тоқтың
электр энергиясына түрлендіруге
арналған статикалық электр магнитті
кондырғы

3. Пайдалану мақсатына қарай трансформаторлар келесі топтарға бөлінеді

1. Күштік
жалпы
пайдаланатын
трансформаторлар (электр энергия
тарату және берілу тораптарында
және керек кернеуді орнату үшін әр
түрлі қондырғыларда)

4.

2. Арнайы трансформаторлар, әр түрлі
конструкциясымен
және
жұмыс
сипаттамалармен
сипатталады.
Бұларға пештік және дәнекерлегіш
трансформаторлар,
автоматика
құрылғыларының
трансформаторлары, өлшеуіш және
сынақ трансформаторлар және т.б.

5. Трансформатордың жұмыс істеу принціпі

Ф0
i1
Ф 1
i2
u1
e1
e2
Ф 2
u2

6.

• Айнымалы ток электр энергия көзіне
қосылатын орама бірінші реттік, ал электр
энергиясының жүктемелер қосылатын орама
екінші реттік деп аталады.
• Трансформатордың бірінші және екінші реттік
орамалар арасында электр байланысы жоқ,
қуат бір орамадан екінші орамаға электр
магнит жолымен беріледі

7.

Трансформатордың әрекет ету принціпі
электр магниттік индукция заңына
негізделген.
• Орамалардың бірін айнымалы кернеудің
электр энергиясы көзіне қосқанда, орамада
электр тоғы i1 пайда болады. Бұл токтың
негізгі бөлігі магнит өткізгіште
тұйықталатып (негізгі магнит ағыны Ф0)
магнит ағынын қоздырады. Бұл магнит
ағыны орамалардың орамдарына тіркесіп
орамаларда ЭҚК қоздырады:

8.

Бірінші реттік орамада өзіндік индукция э.қ.к-ң
е1 индукциялайды
dФ0
е1 w1
(1.1)
dt
екінші реттік орамада өзара индукция э.қ.к-ң е2
индукциялайды
dФ0
(1.2)
e2 w2
dt
мұнда w1, w2 — трансформатордың бірінші және
екінші реттік орамаларының орам сандары

9.

Кернеуді жоғарлатқыш трансформаторларда
U2 > U1, ал төмендеткіш U2 < U1.
Жоғары кернеуге қосылған ораманы жоғары
кернеулі (ЖК) орама деп атайды, төмен
кернеулі желіге қосылған ораманы төмен
кернеулі (ТК) орама деп атайды
Кез келген трансформатор әрі жоғарлатқыш
әрі төмендеткіш ретінде қолдануға мүмкін

10.

Трансформаторлардың классификациясын
келесі түрге бөлуге болады:
• Атқаратын міндетіне қарай – жалпы күштік және
арнайы;
• Салқындату түріне қарай – ауамен және маймен
салқындататын;
• Трансформацияланатын фазалар санына қарай–
бір фазалы және үш фазалы;
• Магнитопроводтың пішініне қарай
—
стерженьді (оқтаулы), сауыттты, сауыттыоқтаулы, тороидалды;
• Бір фазаға келетін орам санына қарай – екі
орамалы, көп орамалы.

11.

Трансформатордың номиналды параметрлері:
1) бірінші реттік номиналды желілік кернеу
U1ном, В или кВ;
2) екінші реттік номиналды желілік кернеу U2ном,
В или кВ;
3) орамалардағы бірінші реттік I1ном және екінші
реттік I2ном номиналды желілік токтар, А;
4) номиналды толық қуат Sном, кВ·А
- бір фазалы трансформатор үшін
Sном =U1ном I1ном,

12.

Үш фазалы трансформатор үшін
Sном 3U1ном I1ном
Номиналды желілік токтар трансформатордың
номиналды қуаты арқылы анықталады:
Үш фазалы трансформатор үшін
I1ном
S ном103
S ном103
; I 2 ном
3U1ном
3U 2 ном
(1.3)

13. Трансформатордың кернеу өрнектері

Трансформатордың магнитопроводындағы
негізгі магнит ағыны Ф орамалардың
орамдарына
w1
және
w2
тіркесіп
орамаларда ЭҚК қоздырады:
e1 w1 (d / dt );
e2 w2 (d / dt ).

14.

Ф магнит ағынын
функциясы деп алсақ
синусоидалды
max sin t
уақыт
(1.4)
мұнда Фmax — ағынның максималды мәні.
Онда, (1.4) өрнегін ЭҚК өрнегіне қойып,
дифференциалдап
ЭҚК е1 келесі өрнекпен
анықтаймыз
(1.5)
e1 w1 max cos t
cos t - sin( t - /2), болғандықтан

15.

e1 w1 max sin( t / 2)
(1.6)
Аналогия бойынша
e2 w2 max sin( t / 2)
(1.7)
(1.6) және (1.7) өрнектерден, ЭҚК-тер е1 және е2
магнит ағыннан Ф
π/2 бұрушына қалып
отырады. ЭҚК максималды мәні:
(1.8)
E1max w1 max
E1max √2 бөліп және ω = 2πf теңғып алып, бірінші
реттік ЭҚК әсер етуші мәнін анықтаймыз (В):

16.

E1 E1max / 2 (2 / 2 )w1 f max 4,44w1 f max
(1.9)
Аналогия бойынша екінші реттік ЭҚК үшін
(1.10)
E2 4,44w2 f max
Орамалардағы орам сандарының қатынасына
тең болатын, жоғарғы кернеулі орама э.қ.к.–нің
Ежк төмен кернеулі орама э.қ.к. Етк – ге
қатынасы трансформатордың транформация
коэффициенті деп аталады.
k E1 / E2 w1 / w2 .
(1.11)

17.

Практикалық есептерде трансформация
коэффициентін ЖК және ТК орамалардың
номиналды
кернеулерінің
қатынасына
теңғып :
k U /U .
1ном
2 ном
Бірінші және екінші реттік орамдарының
сейілетін ЭҚК:
e 1 L 1 (di1 / dt );
e 2 L 2 (di2 / dt ),

18.

мұнда L 1және L 2 - сейілу индуктивтіктер
Сейілу ЭҚК әсер ету мәні бірінші және
екінші
реттік
орамдардың
токтарына
пропорционалды:
E 1 jI 1 x1 ;
E jI x ,
2
2 2
мұнда x1 және x2 — бірінші және екінші реттік
орамдардың индуктивті сейілу кедергісі, Ом

19.

Трансформатордың әр бір орамдарында екі ЭҚК
индуцияланады: ЭДС от основного потока Ф
негізгі ағынның ЭҚК және сейілу ағынның ЭҚК.
Кирхгофтың екінші заңы бойынша желіге U1
кернеуіге қосылып активті кедергідегі r1 түскен
кернеуін ескертіп трансформатордың бірінші
реттік тізбегіне келесі өрнегін жазуға болады:
(1.12)
U 1 E 1 E 1 I 1r1 ,

20.

ЭҚК E1 жіне Eσ1 өрнектің оң жағына ауыстырып,
ал сейілу ЭҚК индуктивті сейілу кедергі арқылы
x1 көрсетіп, трансформаторматордың бірінші
реттік
тізбегінің
кернеулер
өрнегін
анықтаймыз
(1.13)
U ( E ) jI x I r .
1
1
1 1
U 1 ( E 1 )
1 1
(1.14)
Zн
кедергісі бар жүктемеге қосылған
трансформатордың екінші реттік орамасы үшін
кернеулер өрнегі келесі түрде жазуға болады
(1.15)
E 2 E 2 I 2 r2 I 2 Z н ,

21.

Жүктемедегі
кернеудің
төмендеуі
трансформатордың екінші реттік орамдарының
шықпасындағы кернеу боп табылады:
(1.16)
I Z U
2
Трансформатордың
кернеу өрнегі :
н
екінші
2
реттік
тізбегінің
U 2 E 2 jI 2 x 2 I 2 r2 I 2 Z н .
(1.17)