ТРАНСФОРМАТОРЛАР

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

«Алматы энергетика және байланыс университеті»

коммерциялық емес акционерлік қоғамы

А.З. Сапаков

ТРАНСФОРМАТОРЛАР

Оқу құралы

Алматы 2013 ж.

ЭОЖ 621.314.21(075.8)

ББК 31.261.8873

Ж 78 Трансформаторлар

Оқу құралы/А.З.Сапаков;

Алматы: АЭжБУ, 2013. -59 бет.

ISBN 978-601-7327-73-6

«Трансформаторлар» курсы бойынша ұсынылған оқу құралында трансформаторлардың жұмыс принципі, құрылысы қарастырылған. Сонымен қатар трансформаторлардың әртүрлі жұмыс режімінде өтетін құбылыстары және олардың математикалық бейнелері, трансформатордың негізгі сипаттамалары қарастырылған.

Оқу құралы электрэнергетика және ауыл шаруашылығының энергиямен қамтамасыздандырылуы мамандықтарының бакалавр студенттеріне арналған және әртүрлі оқу формасындағы электрэнергетика мамандықтарында оқитын студенттер «Электр машинасы» курсы бойынша оқу құралы ретінде қолдануға болады.

Көрнекілік – 44 дана. Әдебиеттер тізімі – 59 бет.

Пікір берушілер: М. Тынышбаев атындағы ҚазККА,

тех. ғыл. канд., доцент М.С. Жармагамбетова.

АЭжБУ, техн. ғыл. д-ры, профессор П.И. Сагитов.

ББК 31.261.8873

Қазақстан Республикасының Білім және ғылым министрлігінің 2013 жылғы баспа жоспары бойынша басылады.

ISBN 978-601-7327-73-6

Ó «Алматы энергетика және байланыс университеті» КЕАҚ, 2013ж.

Мазмұны

Кіріспе

1 Трансформаторлар

1.1 екі орамалы трансформатор

1.2 Бірфазалы трансформатордың құрылысы

1.3 Трансформатордың бос жүрісі

1.4 Трансформатордың жүктемелік режімі

1.5 Жүктелген трансформатордың векторлық диаграммасы

1.6 Орын басу сұлбасы

1.7 Трансформатордың екінші кернеуін өзгерту

2 Үшфазалы трансформаторлар

2.1 Үшфазалы трансформатордың құрылысы

2.2 Үшфазалы трансформаторлардың жалғану топтары

2.3 Трансформатордың жүктемелік қабілеттілігі және пайдалы әсер коэффициенті

2.4 Қысқа тұйықталу тәжірибесі

2.5 Бос жүріс тәжірибесі

2.6 Трансформатордың пайдалы әсер коэффициенті

2.7 Трансформаторлардың параллель жұмысы

3 Күштік трансформаторлардың қималық орындалуы және типі

3.1 Үшфазалы трансформатордың қимасы34

3.2 Үшорамалы трансформаторлар

3.3 Трансформаторлардың симметриялы емес

режіміндегі жұмысы және өтпелі үрдістері

3.4 Трансформаторлардағы өтпелі үрдістер

3.5 Автотрансформаторлар

3.6 Өлшеу трансформаторы

3.7 Кернеу трансформаторы

3.8 Ток трансформаторы

Бақылау сұрақтары

Есептерді шешудің мысалдары

Әдебиеттер тізімі

Кіріспе

Трансформаторлар туралы қысқаша жалпы мәліметтер

Жылу және су электр стансыларында жағармайдың және судың энергиясын, ал атом электрлік стансыларда ішкі ядролық энергияны бірінші қозғалтқыштар (турбиналар) арқылы айналмалы қозғалыстағы механикалық энергияға, ал соңғысын электрлік генераторлардың көмегімен электр тогының энергиясына түрлендіреді. Тұрақты токтағы генераторларды артықшылыққа ие номинал кернеулерге 115, 230 және 460 В, ал үшфазалы токтағы генераторларды 6,3; 10,5 және 16 кВ кернеулерге құрастырылады.

Өндірістік кәсіпорындарында және транспорттарда электрлік энергияны пайдалану көп жағдайда электр тогының энергиясын айналатын механикалық энергияға (әр түрдегі станоктарды, технологиялық машиналарды, көтеру транспорттық құрылғыларды және механизмдерді келтірумен) түрлендірумен байланысты. Бұл түрлендірулер электрлік қозғалтқыштардың көмегімен іске асырылады. Тұрақты токтағы электрлік қозғалтқыштар негізінен 110, 220 және 440 В кернеуге, ал үшфазалы токтағы қозғалтқыштар 380/220, 220/127 В және көп кездесе бермейтін 3; 6; 10 кВ кернеуге құрастырылады.

Табиғи жағармайлық және гидравикалық ресурстарға мол жерлерде орналасқан электрлік стансыдан электр энергиясын тұтынатын өндірістік орталықтар көп жағдайда он шақты және жүздеген киллометр арақашықтық болады. Белгілі арақашықтыққа үлкен электрлік қуатты тасымалдағанда энергия шығынын (түсті металдардың шектелген шығынында) жоғары кернеуді пайдаланған жағдайда төмендетуге болады. Қазіргі уақытта айнымалы токтағы алыс электрлік тасымалдаулардағы желілерді 35, 110, 220 және де 400-500 кВ кернеулеріне тұрғызылады. Бірақ та, осындай жоғары кернеулерді тікелей генератордан алуға болмайды; тағы да негізінен электрлік қабылдағыштар да 380 немесе 500 В-тен аспайтын кернеуге есептелген, тек кейбіреулері ғана қуатты электрлік қозғалтқыштары 6-10 кВ кернеулерге құрастырылады. Осыған байланысты бір кернеудің айнымалы тогын сол жиіліктегі басқа кернеудегі айнымалы токқа түрлендіретін трансформаторларды кеңінен пайдаланады. 1.1 суретте электрмен жабдықтаудың қарапайым принципиалды сұлбасы көрсетілген. Генератордан кейін жоғарлатқыш трансформаторы , ал электрді тасымалдау желісінің ЭТЖ соңында төмендеткіш трансформаторы орнатылған, ол жүктемені қоректендіреді. Механикалық энергияны электрлікке түрлендіретін генераторлардың және электрлік энергияны механикалыққа түрлендіретін қозғалтқыштардың ортақ аты ол электрлік машиналар деп аталады. Оларға бір түрдегі электр тогын басқаға (мысалға, айнымалыны тұрақтыға), түрлендіруге арналған машиналарды және айналатын айнымалы токтағы жиілікті түрлендіргіштерге жатқызуға болады.

1.1 сурет - Электрмен жабдықтау жүйесінде трансформаторларды пайдалану

Арнайы типтегі электрлік машиналарды күшейткіштер (электромашиналық күшейткіштер) негізінде пайдаланылады.

Айналатын электрлік машиналардан трансформаторлардың өзгешелігі, оның статикалық электромагниттік құрылғы болып келуінде.

Электрлік машиналардың және трансформаторлардың ортақ негізгі сипаттамалық белгісі ретінде олардың барлығы электромагниттік өзара әрекеттестік принципінде жұмыс істеп энергияны түрлендіретін құрылғыларға жататынында.

Айнымалы және тұрақты токтағы электрлік машиналардың теориясын жасауда және құрастыруда ерекеше орын алған ғалымдар, олар: Б.С. Якоби, Э.Х. Ленц, П.Н. Яблочков, А.Г. Столетов, М.О. Доливо-Добровольский, К.А. Круг, К.И. Шенфер, М.П. Костенко, К.Н. Петров және т.б.

1 Трансформаторлар

1.1 Бірфазалы екіорамалы трансформатор

Электрмен жабдықтау жүйесінде тұтынушылармен пайдаланылатын трансформаторлар күштік деп аталады. Трансформаторларды электрлік өлшеу құрылғыларында, радиотехникада, электроникада, автоматты басқару құрылғыларында және басқада техниканың жабдықтарында пайдаланылады.

Тұтынушыларға электрлік станциядан электр энергиясын тасымалдау үрдісінде бір кернеудегі электр тогы сол жиіліктегі басқа кернеудегі электрлік токқа бірнеше рет түрленеді. Бұл түрлендіру күшейткіш және төмендеткіш трансформаторларының көмегімен іске асырылады.

.2 Бірфазалы трансформатордың құрылысы

Трансформатордың сұлбалық құрылысы 1.2, а суретте келтірілген. Жекеленген электротехникалық табақшалардан жиналған болат тұйықталған магниттік өткізгіште 3, оқшауланған мыс сымнан жасалған екі орамалар 1 және 2 орналасқан. Қорек көзіне жалғанған орама 1 бірінші деп аталады. Жүктемені коректендіретін орама 2 екінші деп аталады. Бірінші орамаға сәйкес барлық шамаларды 1 индексімен жазу қабылданған, мысалға, тарамдардың саны , ораманың сығымдау ұштарындағы кернеу тізбектегі ток және т.б. Сол шамаларды екінші орамаға қатысты 2 индекске ие: және т.б. 1.2, б суретте ферромагнитті өзекшесі бар бірфазалы трансформатордың электрлік сұлбалары үшін қабылданған шартты белгіленулері көрсетілген.

Трансформаторды оқытудың мақсаты – трансформатордың бірінші және екінші орамаларының кернеумен және токтарының арасындағы шамаларының тәуелділіктерді алу және энергетикалық қатынасын табу, трансформаторлардың параллель жұмыс жағдайын анықтау. Сонымен қатар, трансформаторларда өтіп жатқан электромагниттік үрдістерді оқу айнымалы токтағы электрлік қозғалтқыштардағы және генераторлардағы құбылыстарды жақсы түсінуге қажет.

1.2 сурет - Трансформаторлардың сұлбасы (а) шартты белгіленуі (б)

1.3 Трансформатордың бос жүрісі

Бұл жұмыс режімінде трансформатордың бірінші орамасы кернеудегі айнымалы тоқтағы корек көзіне жалғанады, ал екінші орама ашық түрде болады 1.3 суретте келтірілген. Келген кернеудің әсерінен бірінші орамадан трансформатордың бос жүріс тогы деп аталатын тогы жүреді. Трансформаторлар негізінен бос жүріс тогы аз болатындай етіп, яғни трансформатордың (номинал) толық жүктеме кезіндегі бірінші орамадағы токтан барлығы 2,5-10% құрайтындай етіп қималайды.

тогы синусоидалы өзгеретін магнит ағынын қоздырады. Бұл ағынды екі ағындардың қосындысы ретінде көрсеткен тиімді:

1) болат магниттік өткізгішіне және бірінші және екінші орамалардың өткізетін тарамдарына тұйықтайтын негізгі магнит ағынымен ;

2) ауамен тұйықтайтын және екінші тарамдарымен өтетін шашырау ағынымен.

негізгі магнит ағыны және шашырау ағыны бірдей сол бірінші ораманың магниттеуші күшімен қоздырылады. Бірақ та ағыны ауа арқылы тұйықталады, ол осы ағынның жолындағы магниттік кедергінің басым бөлігін құрайды.

1.3 сурет - Трансформатордың бос жүріс режімі

1.3 сурет - Трансформатордың бос жүрісі сұлбасы

Сондықтан шашырау ағынының шамасы бойынша аз және оны бірінші ораманың тогына пропорцианал деп есептеуге болады және онымен фаза бойынша сәйкес келеді. Болаттың магниттік өткізгішіне тұйықталатын негізгі ағынға осындай пропорционалдық байқалмайды. Бос жүріс режімі үшін трансформатордың векторлық диаграммасын тұрғызғанда, алғашқы мәні ретінде негізгі магнит ағынның векторын қабылдаймыз 1.4 суретте көрсетілген. Магниттік шығындардың негізінде бос жүріс тогы магниттік өткізгіште ағынын фаза бойынша бұрышқа озады.

Шашырау ағыны фаза бойынша токпен дәл келетін вектормен кескінделеді. Бірінші және екінші орамалардағы негізгі магнит ағынымен индукцияланған электрлік қозғаушы күштері (ЭҚК).

(1.1)

а – тура нәтиже; б – жуықталған.

1.4 сурет - Бос жүріс режіміндегі трансформатордың векторлық диаграммасы

Бұл ЭҚК ағыныннан төрттен бір бөліктегі периодқа қалып отырады. Бірінші орамада индукцияланған ЭҚК. шашырау ағынынан осы ағыннан төрттен бір бөлікке қалып отырады. Өйткені екінші орамадағы ток нөлге тең (орама ажыратылған), онда бос жүріс режімінде осы ораманың ұштарындағы кернеу индукцияланған ЭҚК тең.

Бірінші орамаға келген кернеу негізгі ағынмен индукцияланатын ЭҚК және шашырау ағынымен индукцияланатын шашырау ЭҚК, теңестіреді және де бірінші орамадағы активті кедергідегі кернеудің түсуін компенсациялайды

(1.2)

шашырау ағыны, онымен индукцияланған ЭҚК трансформатордың бірінші орамындағы токпен пропорционал. Шашырау ағынының әрекетімен негізделген бірінші орамаға индуктивті кедергі деген түсінігін енгізе отырып, векторды шамасы бойынша онымен тең және бағыты бойынша қарсы индуктивті кернеу түсу векторымен (айнымалы ток тізбектеріндегі шарғыларға ұқсас орындалады) ауыстыруға болады. Онда (1.2) теңдеуін келесі түрде келтіруге болады:

(1.3)

(1.3) теңдеуі арқылы 1.4, а суретте векторы тұрғызылды. Айта кететін жайт, нақты трансформаторлардағы және шамалары кернеудің азғантай бөлігін құрайды, сондықтан деп жеткілікті дәлдікпен қабылдауға болады. Бұл қатынастан және формуладан трансформатордың негізгі магнит ағыны келген кернеуге пропорционалды екенін көреміз.

Бірінші және екінші орамалардағы негізгі магнит ағынмен индукцияланған электр қозғаушы күштердің қатынасын трансформациялау еселігі деп аталады.

(1.4)

Бос жүріс кезінде екінші ораманың сығымдау ұштарындағы кернеуі, онда индукцияланған ЭҚК тең, ал ЭҚК шамасы бойынша кернеуінен азғантай өзгеше, онда трансформациялау еселігін бос жүріс кезінде трансформатордың бірінші және екінші орамаларындағы кернеулерінің қатынасы ретінде анықталады:

(1.5)

Жасалған ескертпелерді ескеріп, бос жүріс режіміндегі трансформатордың векторлық диаграммасы 1.4 суретте көрсетілген түрге ие болады.

1.4 Трансформатордың жүктемелік режімі

Трансформатордың магниттеуші күштерінің теңдеуі. Трансформаторға екінші орамына жүктемелік кедергіні 1.5 суреттегідей тұйықтаса, онда ЭҚК әсерінен екінші тізбекте пайда болады. Бір уақытта энергияның сақталу заңына сәйкес бірінші орамадағы токта өседі (энергияны трансформатормен беру трансформаторға деген қоректендіретін желінің энергия ағынын сәйкес өсуін қажет етеді).

1.5 сурет - Трансформатордың жүктемелік режімі

Жүктелген трансформатордың бірінші және екінші орамаларындағы токтардың арасындағы тәуелділігін табамыз. Айта кететін жайт, трансформатордың бос жүрісіндегі анықталған қатынасы қалады, бұл қатынас жүктелген трансформаторға дәлдігі аз болса да келеді. Сондықтан трансформатордың ЭҚК пропорционалды негізгі магнит ағыны барлық режімдегі жұмыстарда өзінің жуықтаған шамасын сақтайды, өйткені кернеуі барлық уақытта бір деңгейде ұсталады. Осы жағдайды ескеріп, негізгі магнит ағыны трансформатордың жүктемелік жұмысында бірінші және екінші орамалардың магниттеуші күштерінің (МК) біріккен әрекетімен, ал бос жүріс кезінде тек бірінші ораманың магниттеуші күшімен туады, оны былай жазуға болады:

(1.6)

Жеткілікті жүктелген трансформаторда (1.6) өрнегінен екінші ораманың МК бірінші ораманың МК қатысты магнитсіздендіру әрекеті әсер ететінін анықтауға болатынын ескеруге болады.

(1.6) теңдеуі трансформатордың магниттеуші күштерінің теңдеуі деп аталады және және токтар арасындағы ізделінетін тәуелділікті көрсетеді. тогы екінші орамадағы негізгі магнит ағынына магнитсіздендіру әркетін көрсетіп қана қоймай, онысымен бірінші орамада тогын өсіріп, сонымен қатар өзінің ауамен тұйықтайтын шашырау ағынын туғызады 1.5 суретте көрсетілген. Шашырау ЭҚК әсерімен және де екінші орамадағы шарғы кедергісіндегі кернеудің түсуін ескеру қабылданған.

1.5 Жүктелген трансформатордың векторлық диаграммасы

Жүктелген трансформатордың векторлық диаграммасын құруда екінші ораманың ұштарындағы кернеуін алғашқы векторы негізінде алып бастаған ыңғайлы, ол 1.6 суретте көрсетілген. Ораманың параметрлері бос жүрістің берілгендері, жүктемелік кедергінің шамасы және сипаттамасы белгілі болып қабылданады. Токтың векторы кернеудің векторына бұрышымен салынған. Екінші орамада ЭҚК (негізгі ағын) және ЭҚК (шашырау ағыны) индукцияланады. кернеуі активті кедергідегі кернеудің түсуін алып тастағандағы осы ЭҚК қосындысына тең.

(1.7)

Бұл өрнекке қойып:

(1.8)

1.6 сурет - Жүктелген трансформатордың векторлық диаграммасы

(1.8) өрнекті пайдаланып ЭҚК векторын тұрғызамыз. Содан кейін мәнін анықтап векторы фаза бойынша сәйкес келетін векторын аламыз.

(1.1) өрнегінен негізгі магнит ағынының амплитудасын анықтаймыз, яғни ол фаза бойынша және ЭҚК төрттен бір бөлік периодқа озады.

векторының бұрышына бос жүріс тогының векторын тұрғызамыз.

Магниттелу күшінің (1.6) өрнегін пайдаланып, бірінші ораманың тогын табамыз:

(1.9)

Бірінші орамаға беріліп тұрған кернеуі мына өрнекпен анықталады:

(1.10)

(1.9) өрнегінен көрінетіндей, яғни трансформатормен тұтынылатын токты негізгі магнит ағынын ұстап тұратын екі құраушылардан, яғни бос жүріс тогының және екінші ораманың магнитсіздендіргіш тогының әрекетін компенсациялайтын жүктемелік тогының геометриялық қосындысы ретінде қарастыруға болады.

1.6 Орын басу сұлбасы

Тұрғызылған векторлық диаграмма трансформаторлардағы үрдістерді сипаттайтын шамалардың қатынасы туралы көрсетеді. Бірақ та бұл шамалардың сандық мәндерін графикалық тұрғызулардың көмегімен анықтау негізінен тым күрделі болып табылады және қажетті дәлдікті бермейді. Сонымен қатар практикада негізінен трансформатордың әртүрлі жүктемелерінде шамасы бойынша табу мәселелері туады. Бұл мәселені шешу векторлық диаграмма қолайсыз болып табылады, өйткені бұнда кернеуі белгілі мәнімен анықталады. Трансформатордың орын басу сұлбасын пайдалануға негізделген шешу қарапайымдырақ болып табылады. Трансформатор негізінен екі магнитті байланысқан бірінші және екінші электрлік тізбегін көрсетеді. Магниттік байланыссыз бұл тізбектерді жалпыланған тізбекке тікелей біріктіру арқылы орын басу сұлбасын алу үшін мүмкін емес. Бұның түсіндірілуі, яғни әртүрлі кернеулерде бұл тізбектегі бір шамадағы токтар бір-біріне энергетикалық экивалентті емес. Шындығында бірінші тізбектегі тогында қуаты сәйкес келеді, екінші тізбектегі ал тогы қуатын алуға қамтамасыз етеді. Сондықтан алдын ала бірінші және екінші тізбекті бір деңгейдегі кернеуге келтіру қажет етеді. Трансформатордың екінші тізбегін біріншіге келтіру ыңғайлы болып табылады. Бұндай келтірудің мәні мынада: трансформатордың екінші орамасы нақты тізбегі ЭҚК тең есептік келтірілген ЭҚК энергетикалық балама тізбегіне ауыстырылады.

Трансформатордың келтірілген екінші тізбегінің электрлік шамаларын былай белгілейміз: және трансформатордың нақты екінші тізбегіндегі сәйкес шамалардың қатынасымен табамыз. Қарастырылып отырған энергетикалық баламадан шығатын өрнектерді қолданайық:

Ескеріп, яғни алатынымыз:

(1.11)

(1.12)

(1.13)

(1.14)

(1.15)

(1.16)

(1.11)-(1.16) формулалары келтірілген шамаларды анықтауға мүмкіндік береді, егер нақты мәндері белгілі болса және керісінше белгілі келтірілген шамалар бойынша нақты шамаларды алу. 1.7 суретте келтірілген шамаларда құрылған трансформатордың жүктелген векторлық диаграммасы келтірілген. екенін ескеріп, төменгі бөлігін 180⁰ бұру жолымен диаграмманың төменгі бөлігін жоғарғысымен біріктіруге болады. Осындай түрде 1.8 суретте алынған диаграмма трансформатордың біріктірілген векторлық диаграммасы деп аталады. Бұл диаграммада әр тізбектегі векторлар арасындағы фаздардың барлық ығысулары сақталады. Трансформатордың толық орын басу сұлбасы 1.9 суретте көрсетілген.

1.7 сурет - Трансформатордың 1.8 сурет - Трансформатордың

келтірілген векторлық біріктірілген векторлық

диаграммасы диаграммасы

кернеуі орын басу сұлбасында да және біріктірілген векторлық диаграммада да келесі теңдеумен анықталады:

(1.17)

Үлкен дәлдікті қажет етпейтін көптеген практикалық есептеулерде трансформатордың толық орын басу сұлбасын пайдалану күрделі болып табылады. Бұл жағдайда қарапайымдыланған орын басу сұлбасы пайдаланады, ол 1.10 суретте көрсетілген. Егер деп алса толық орын басу сұлбасынан бұл сұлба алынады. Бұнда кедергілері кедергілердің қосындысымен ауыстырылады

(1.18)

(1.19)

(1.20)

1.9 сурет - Трансформатордың толық орын басу сұлбасы

Трансформатордың кедергілерін активті, индуктивті және толық кедергі деп аталады. Трансформатордың қарапайымдыланған орын басу сұлбасына қарапайымдыланған векторлық диаграмма сәйкес келеді, ол 1.11 суретте көрсетілген.

1.10 сурет - Трансформатордың қарапайымдыланған орын басу сұлбасы

Орын басу сұлбалардың көмегімен есептеулердің жайлылығын және салыстырмалы қарапайымдылығын сандық мысалмен көрсетеміз.

Мысалы. Бірфазалы трансформатор келесі берілгендерге ие: жүктемені қоректендіреді. Трансформатордың екінші орамасының сығымдарындағы кернеудің шамасын анықтау.

Шешімі. Қарапайымдыланған орын басу сұлбасын 1.10 суретті қолданамыз және осы сұлбаның кедергісін анықтаймыз. Трансформациялау коэффициенті

Кедергілер мынаған тең:

1.11 сурет – трансформатордың қарапайымдыланған векторлық диаграммасы

Тізбектің толық кедергісі

Тізбектегі ток

Екінші ораманың ұштарындағы келтірілген кернеуі

Екінші ораманың ұштарындағы нақты кернеу

1.7 Трансформатордың екінші кернеуін өзгерту

Жүктелген трансформатордың екінші кернеуінің шамасын кейде қарастырылған әдіс бойынша емес, дайын есептік формуланың көмегімен анықтау ыңғайлы.

Бос жүріс кезінде және жүктеме кезінде трансформатордың екінші орамындағы сығымдау ұштарындағы кернеулердің мәндері арасындағы арифметикалық айырмашылықты мынау арқылы белгілейік:

(1.21)

шамасы трансформатордың екінші кернеуінің өзгеруін көрсетеді, жүктелген трансформатордың екінші ораманың сығымдау ұштарындағы кернеуінің бос жүріс кезіндегі кернеуімен салыстырғандағы төмендеуі.

1.12 сурет - Трансформатордың екінші кернеуінің өзгеруін анықтау

Егер мәні белгілі болса, онда екінші ораманың ұштарындағы кернеуді формула бойынша анықтауға болады:

(1.22)

Алдын ала бірінші орамаға келтірілген мәнін анықтаймыз. (1.5) және (1.21) қатынастарын ескеріп былай жазуға болады:

(1.23)

Қарапайымдыланған векторлық диаграмадан яғни 1.12 суретте көрсетілген

(1.24)

Трансформатордың жүктелу туралы еселігі түсінігін енгізіп

(1.25)

(1.25) формуланы келесі түрге келтіруге болады:

(1.26)

Трансформатордың екінші ораманың ұштарындағы кернеудің нақты мәнін мына өрнектен анықтаймыз:

(1.27)

Жүктеменің тогына кернеуінің тәуелділігі трансформатордың сыртқы сипаттамасы деп аталады. 1.13 суретте жүктеменің үш әр түрдегі мәніне сәйкес келетін трансформатордың сыртқы сипаттамасы көрсетілген.

Айта кететін жайт, яғни сыйымдылықты жүктемеде жүктелген трансформатордың кернеуі бос жүрістегі кернеуінен жоғары болуы мүмкін.

1.13 сурет - Трансформатордың сыртқы сипаттамалары

2 Үшфазалы трансформаторлар

2.1 Үшфазалы трансформатордың құрылысы

Үшфазалы токты трансформациялағанда үш бірфазалы трансформатор немесе барлық үш фазға ортақ магнит өткізгіштегі үшфазалы трансформаторды пайдаланылады. Бірфазалы трансформатордың көмегімен үшфазалы токты трансформациялау тек энергожүйенің өте қуатты құрылғыларында қолданыс тапқан. Орта және үлкен қуаттағы емес құрылғылардағы үшфазалы токты трансформациялау үшфазалы трансформаторлардың көмегімен іске асырылады.

Үшфазалы трансформатор (2.1) бірфазалы үш трансформатордың конструкциялық біріккен жалпы жүйесін көрсетеді.

Үшөзекшелі магниттік өткізгіштің әр өзекшесінде бір фазаға қатысты бірінші және екінші орамалар орналасқан. Жоғарғы және төменгі кернеудегі орамалар бірдей жұлдызға жалғанған. Практикада басқа сұлбаны қолданылады, яғни жоғарғы кернеудің орамасы жұлдызша, ал төменгі кернеудегі орама ұшбұрыш жалғанады, ол 1.16 суретте көрсетілген. Трансформатордың орамасының жалғану сұлбасы бөлшекпен белгіленеді немесе (осы бөлшектің алымында жоғарғы кернеу орамасының жалғану сұлбасы, ал бөлімінде – төменгі кернеу орамасының жалғану әдісі көрсетілген).

Үшфазалы трансформатордың сұлбасы 1.14 суретте көрсетілген оның 1, 2, 3 өзекшелерінде пайда болатын магниттік ағындар бірінші орамадағы фаздық кернеулерге және пропорционалды. Егер орамадағы тарамдар саны әртүрлі фазда бірдей болса, онда магниттік ағындардың амплитудалық мәні тең болады.

Үшфаздағы магниттік ағындардың қосындысы (магнитті тізбекке деген Кирхгофтың бірінші заңы бойынша) кез келген уақыт моментінде нөлге тең.

Бұл үшфазалы трансформатордың магниттік өткізгішін үш өзекшелі болып орындалуына мүмкіндік береді. Үшфазалы трансформатордың орамаларын жұлдызға немесе ұшбұрышқа жалғағанда міндетті түрде бұл орамалардың басын және соңын білу қажет. Жоғарғы кернеудегі ораманың басын А, В, С әріптермен белгілену қабылданған ал сәйкес олардың соңғы ұштарын Х, Y, Z, У, төменгі кернеу орамасының басын а, в, с әріптерімен, ал соңдары – х, y, z белгіленеді.

Бір өзекшеде орналасқан орамалардың ұштарын маркілеуде, яғни ЭҚК индукцияланған магниттік ағынымен, мысалы және фаза бойынша сәйкес келуі керек, ол 1.15, а суретте көрсетілген. ЭҚК дұрыс емес маркілегенде және фаза бойынша жарты периодқа ығысады оны 1.15, б суретте көрсетілген.

1.14 сурет - Үшфазалы трансформатор- 1.15 сурет - Трансформаторды

дың құрылысы сығымдарын маркілеудегі

дұрыс (а) және дұрыс емес

(б) ЭҚК векторлары

Үшфазалы трансформатордың әртүрлі өзекшелерінде орналасқан орамалардың ұштарын маркілеуде, өзара сәйкестік болуы қажет және барлық үш өзекшелерінде магнит ағындарының бағыты бірдей болуы қажет.

Орындалған жағдайда үшөзекшелі магнит өткізгіштегі магнит ағындарының қысқа тұйықталуы болмайды.

а – сұлба; б – векторлық диаграммасы.

1.16 сурет - Трансформатор орамасының сұлбасы бойынша жалғануы

2.2 Үшфазалы трансформаторлардың жалғану топтары

Магниттік өткізгіштің бір өзекшесінде орналасқан жоғарғы және төменгі кернеудегі орамаларында фаза бойынша сәйкес келетін ЭҚК индукцияланады. Жоғарғы және төменгі кернеулеріндегі (сызықты ЭҚК) бірдей ұштарына әсер етіп тұрған электр қозғаушы күштері, мысалға ЭҚК. және фаза бойынша сәйкес болмаса бір-біріне қатысты 30⁰ бұрышқа ығысуы келуі мүмкін. Осы жағдайды анықтау үшін орамалары сұлба бойынша жалғанған үшфазалы трансформаторды қарастырайық, ол 1.16, а суретте көрсетілген. Фаздық ЭҚК қабылданған оң бағыты стрелкамен көрсетілген. Трансформатордың орамаларының фаздық ЭҚК векторлық диаграммасы 1.16, б суретте көрсетілген.

Сызықты ЭҚК векторын А ұшынан В ұшына деген (қабылданған айналым жолы үзік сызықпен 1.16, а көрсетілген) айналым жолында кездесетін фазалық ЭҚК геометриялық қосындысы ретінде тұрғызуға болады.

Бұл жолда кездесетін екі ЭҚК. және , яғни ЭҚК плюс белгісімен (өйткені оның оң бағыты айналу бағытына сәйкес келеді), ал ЭҚК - теріс белгісімен қабылдаймыз. Сол сияқты а ұшынан b ұшына жолында кездесетін ЭҚК геометриялық қосу арқылы a және b ұштары арасындағы ЭҚК векторын табамыз. Векторлық диаграммадан көрінетіндей, яғни бір реттегі ЭҚК. және арасындағы бұрышы құрайтыны келтірілген.

1.17 суретте сұлба бойынша трансформаторлардың орамаларының жалғануы; бір реттегі және ЭҚК арасындағы бұрышы мұнда құрайды (ЭҚК фаза бойынша сәйкес келеді).

а – сұлба; б – векторлық диаграмма.

1.17 сурет - сұлба бойынша трансформатордың орамасының жалғануы

Жоғарғы және төменгі кернеудегі ораманың сызықты бір реттегі ЭҚК арасындағы бұрышын трансформатордың топ жалғануы деп аталуымен анықтайды. Бұл бұрыштың шамасын шартты түрде санымен көрсету қабылданған, оған әр бірлікте 30⁰ сәйкес келеді. 1.16 суреттегі сұлба бойынша ораманы жалғауда 11 (330:30=11) топқа, ал 1.17 суреттегі сұлбасы бойынша ораманың жалғауы 12 (360:30=12) топқа бөлеміз. Әртүрлі сұлбадағы орамалардың жалғануын қолдана отырып, әртүрлі топтағы жалғануларды алуға болады. Трансформаторларды эксплуатациялауда топтық жалғанулардың көп түрлілігі қолайсыз болып табылады.

Сондықтан МЕМСТ. әр түрлі сұлбалардың және топ жалғанулардың санын үшпен шектейді:

және

12 және 11 сандары жалғану топтарын, ал индекс «0» трансформатордың қақпағына шығарылған нөлдік нүктесін көрсетеді.

2.3 Трансформатордың жүктемелік қабілеттілігі және ПӘК

Трансформатордың номиналды параметрлері. Трансформатордың жұмысы орамаларда және магниттік өткізгіште жылу түрінде бөлінетін энергияның шығынымен жүреді. Трансформатордың орамаларындағы қуаттың шығыны (электрлік шығындар) токтың квадратына пропорцианалды. Үшфазалы трансформатор үшін

(1.26)

Бұл шығындар трансформатордың жүктелу шамасына тәуелді.

Трансформатордың болаттағы магниттік өткізгішіндегі қуаттардың шығыны (магниттік шығындар) магниттік ағынына және кернеудің квадратына пропорционалды, өйткені

Трансформатордағы жалпы шығындары жүктеменің өсуімен жоғарлайды, осыған байланысты трансформатордың қызу температурасы көтеріледі. Кейбір шығын шамаларында температура ең үлкен жіберу мәніне жетеді. Осы шығындардың шамасынан трансформатордың максималь шекті ұзақ жүктемесі анықталады, оның номиналды қуаты

(1.27)

Трансформатордың номинал қуаты киловольт ампермен (кВА) көрсетіледі, өйткені трансформатордағы шығын трансформаторға келіп тұрған тек токтың және кернеудің шамасына тәуелді. Тансформатордың номинал қуатын киловатпен көрсету мүмкін емес, өйткені трансформатормен беретін активті қуаты тағы да жүктеменің тәуелді, ол эхксплуатациялау жағдайында өзгеруі мүмкін.

Номиналды кернеулер және номиналды токтар трансформатордың құжатында және арнайы щитінде көрсетіледі.

2.4 Қысқа тұйықталу тәжірибесі

Трансформатордағы, оның номинал тогына сәйкес келетін электрлік шығындарды қысқа тұйықталу тәжірибесінен 1.18, а сурет анықтайды. Бұл тәжірибеде трансформатордың екінші орамасы қысқа тұйықталады, ал бірінші орамаға, яғни оған орамалардағы токтар номиналды мәнге тең болатындай төмендетілген кернеу келеді. шамасын трансформатордың қысқа тұйықталу кернеуі деп аталады. Өндірісте

(1.28)

қолданылатын стандартты күштік трансформаторларда

Қысқа тұйықталу тәжірибесіндегі қуатын бірінші ораманың тізбегіне жалғанған ваттметрлер көрсетеді, ол трансформатордың номинал жүктеме режіміндегі электрлік шығындарына тең

(1.29)

Бұл тәжірибеде магниттік шығындар өте аз (өйткені келтірілген кернеу өте аз), оларды ескермесе де болады.

Қысқа тұйықталу тәжірибесінің және берілгендерінен және осы тәжірибеге деген орын басу сұлбасы 1.18, б суретті қолданып, трансформатордың кедергісін анықтаймыз.

а – нақты сұлбасы; б – орын басу сұлбасы.

1.18 сурет - Трансформатордың қысқа тұйықталу тәжірибесі

(1.30)

2.5 Бос жүріс тәжірибесі

Трансформатордағы магниттік шығындар магниттік өткізгіштегі гистерезиске және құйынды токтарға негізделген, бос жүріс тәжірибесінен анықтайды, ол 1.19 суретте көрсетілген.

1.19 сурет - Трансформатордың бос жүріс тәжірибесінің сұлбасы

Барлық жүктемлерде және бос жүрісте трансформатордағы магнит ағыны тұрақты болып қалады, онда шығындары жүктемеге тәуелді емес. Бос жүріс кезіндегі трансформатормен тұтынылатын қуаты магниттік шығындарға тең.

(1.31)

Бос жүрісте бірінші орамадағы шығындар аз болады, негізінде қабылдауға болады, өйткені бос жүрістегі ток аз , ал екінші орамадағы шығындар болмайды (өйткені )

2.6 Трансформатордың ПӘК

Трансформатордың пайдалы әсер коэффициенті трансформатормен беретін пайдалы қуаттың берілген жүктемеде желі көзінен олармен тұтынылатын қуатқа қатынасы сияқты анықтайды

Күштік трансформаторларда пайдалы әсер коэффициенті мән көлемінде болады.

Практикада трансформаторлардың ПӘК есептеуде қолданылатын формула:

(1.33)

Үшфазалы трансформатордың жүктелу коэффициентін ескеріп

және болатынын ескеріп, формуланы келесі түрде көрсетуге болады:

(1.34)

Бұл формуламен бірфазалы трансформатордың ПӘК анықтауға да пайдалануға болады.

1.8 мысал. Өндірістік кәсіпорынға үш фазалы трансформатор орнатылған, ол үш ауысымды графикпен жұмыс істейді ол 1.20 суретте көрсетілген. Трансформатордың номиналды берілгендері:

Анықтау керек:

1) трансформатордың тәуліктік энергия шығындарын және орта тәуліктік ПӘК; 2) жүктеме кезіндегі және жүктелуіндегі трансформатордың екінші кернеуі.

Шешуі. Трансформатордың әр түрлі ауысымды жүктелу коэффициентін анықтаймыз:

1.20 сурет - Трансформатордың жүктелуінің тәуліктік графигі

Трансформатордағы жекеленген ауысым аралық энергия шығынын табамыз.

кВт*сағ,

Трансформатордағы энергияның тәуліктік шығындары

кВт*сағ.

Бір тәуліктегі трансформатормен берілген пайдалы энергия

кВт*сағ.

Трансформатордың орта тәуліктік ПӘК тәулігіне трансформатормен берілетін пайдалы энергияның олармен желіден алынған энергияға қатынасы ретінде анықтаймыз:

немесе 98,2%.

Трансформатордың номиналды және жүктемелік тогын анықтаймыз:

Трансформатор кедергісінің мәнін табамыз:

1.24, б формула бойынша фаздық шамасын анықтаймыз:

Сызықтық шамасы есе жоғары болады:

Берілген жүктемедегі трансформатордың екінші кернеудің ізделінетін мәні:

2.7 Трансформаторлардың параллель жұмысы

Өндірістік кәсіпорындарында негізінен біреу емес, бірнеше трансформаторлар орнатылады, олар жеке немесе параллель жұмыс істеуі мүмкін. Жекеленген жұмысы кезінде трансформаторлардың екінші орамасы бір-бірімен байланыспаған.

Трансформаторлардың параллель жұмысы олардың тиімді эксплуатациялауына мүмкіндік береді (жүктеменің азаюы сағаттарында трансформаторлардың бөлігін ажырату, қуатты тұтынушылар қосқандағы әр трансформаторға келетін жүктеменің аз шамасындағы түрткісінде, әр трансформатордың бір қалыпты жүктемесі және т.б.).

Трансформаторлардың барлығы параллель жұмыс істей алмайды. Трансформаторларды параллель жұмысқа қосуға болатын жағдайын анықтайық. Алдымен бұны екі бірфазалық төмендеткіш трансформаторларға қарастырайық, ол 1.21 суретте көрсетілген.

1.21 сурет - Бірфазалы трансформаторлардың параллельді жұмыс кезіндегі қосылу сұлбасы

Трансформаторлардың параллель жұмысындағы қалыпты белгілері:

а) бос жүріс кезіндегі трансформаторлардың екінші орамаларындағы тізбегіндегі токтың болмауы (жүктемелік кедергі ажыратылған);

б) параллельді жұмыс істейтін трансформаторлардың арасындағы номиналды қуаттарға пропорционалды жүктеменің дұрыс таралымы.

Егер бірінші және екінші трансформаторлардың екінші орамаларындағы индукцияланған және фаза бойынша сәйкес келсе және шамасы бойынша тең болса, онда бірінші жағдайы орындалады. Бұл жағдайда трансформатордың екінші орамының контурындағы ток

(1.35)

мұнда - трансформаторлардың екінші орама тізбегінің кедергілерінің қосындысы.

Трансформациялау коэффициенттерінің тең болғанда

(1.35)

ғана және электрлік қозғаушы күштердің тең болуы орын алады.

Сонымен трансформаторлардың параллель жұмысының бірінші жағдайы трансформаторлардың трансформациялау коэффициенттерінің теңесуі болып табылады.

Трансформаторлар арасындағы жүктеменің дұрыс таралуының жағдайын параллельді жұмыс істейтін трансформаторлардың орын басу сұлбасын қарастыра отырып табуға болады, ол 1.22 суретте көрсетілген.

1.22 сурет - Параллельді жұмыс 1.23 сурет - Екі трансформатордың

істейтін трансформаторлардың -сі әртүрлі мәніндегі

орын басу сұлбасы сыртқы сипаттамасы

Параллельді жұмыс істегенде трансформаторлардың орамаларындағы

токтар олардың кедергілеріне кері пропорционалды таралады.

(1.37)

Басқаша айтқанда трансформаторлар арасындағы жүктеменің дұрыс таралуы мынаған сәйкес келеді:

(1.38)

(1.37) және (1.38) теңдеуінен алатынымыз:

(1.39)

Демек трансформаторлардың параллель жұмысының екінші жағдайы қысқа тұйықталудың кернеулерінің теңдігі.

кернеулері әртүрлі шамалар кезіндегі трансформаторлар арасындағы жалпы жүктеменің дұрыс таралуының бұзылуын сыртқы сипаттамалары көмегімен көрнектілеп көрсетуге болады. 1.23 суретте трансформациялау коэффициенттеріне бірдей, бірақ қысқа тұйықталудың әртүрлі кернеуіндегі екі трансформатордың сыртқы сипаттамалары көрсетілген.

Жоғарланған мәндегі трансформатордың сыртқы сипаттамасы үлкен көлбеуге ие. Суреттен көрінетіндей жалпыланған кернеуінде төменгі кернеудегі трансформатор көбірек жүктеледі.

Үшфазалы трансформаторлардың параллель жұмысында бірфазалы трансформаторлардың параллель жұмысына деген талаптар бойынша орындалуы қажет. Сонымен қатар қосымша жағдайлар, яғни трансформаторлардың екінші орамаларының біркелкі ЭҚК фаза бойынша сәйкес келуін қамтамасыз ететін жалғану топтарының тепе-теңдігі орындалуы қажет. Бұл жағдайды орындамау теңгерімділік тогының пайда болуына әкеледі, ол деген номиналдан токтан артып кетіп трансформаторлардың паралелльдік жұмысының орындалуын мүмкін емес етеді.

1.1 мысал. Бірдей номинал қуаттағы , бірдей жалғану тобындағы және номиналды кернеулеріндегі екі үшфазалы трансформатордың параллельді жұмыс істеу үшін ортақ жүктемеге қосылуы қажет. Қысқа тұйықталу тәжірибесінің нәтижесінде екі трансформаторлардың қысқа тұйықталу кернеуінің мәні анықталды: Бұл жағдайда әр трансформаторлардың жүктемесін, оның номиналды қуатына жеткізуге болатындығын анықтау керек.

Шешімі. болғанда (1.30) және (1.28) формулаларын ескеріп

(1.37) формуланы ескеріп мынаған ие боламыз:

Сонымен қатар, бірінші трансформатордың ұзақ жүктелуі 10% азайтылуы қажет және аспауы қажет. Екінші трансформатор дейін жүктелуі мүмкін. Құрылғының жалпы максималь жүктемесі трансформаторлардың номиналды қосынды қуатынан 40 кВа-ге төмен болуы қажет ( үлкен кернеудегі трансформатор тек 90% пайдалануға болады).

3 Күштік трансформаторлардың қималық орындалуы және типі

3.1 Үшфазалы трансформатордың қимасы

Күштік трансформаторларды негізінен маймен салқындатылады. Бұндай трансформатордың сыртқы түрі (жекеленген кесіндісі) 1.24 суретте көрсетілген. Болат үшөзекшелі магниттік өткізгіш 1 ондағы орнатылған орамаларымен болат табақшалы бакқа 2 қойылған. Бак жоғарғы жағынан металл қақпақпен 3 нығыздалып жабылған. Бактың жоғарғы электрлік мықтылық қасиеттерге ие (трансформатордың) минералды майы құйылады. Жоғарғы кернеудегі орамалардың соңы фарфорлы оқшауламалр 4 арқылы сыртқа шығарылған, ал төменгі кернеулі орамалардың соңы фарфорлы оқшауламалар 5 арқылы трансформатордың қақпағына бекітілген. Майдың қызған кезінде кеңейетіні ескеріліп трансформатордың үстіне цилиндрлі кеңейткіш бөшке 6 қойылған ол трансформатордың багымен құбыр өткізгіш арқылы қосылған.

Май трансформаторда екі ролге ие. Біріншіден, ол трансформаторларда қолданылатын (мақта қағазды оқшаулама, ағаш және т.б.) гигроскопиялық материалдардың оқшауламалық қасиеттерін жоғарғы сақтауға мүмкіндік береді. Екіншіден, май орамадағы және магниттік өткізгіштегі жылуды қоршаған ортаға шығаруға бактың қабырғаларына айналдыра тасымалдайды. Трансформатордың багының салқындату бетін үлкейту үшін салқындату құбырлары 7 жасалған.

Кей жағдайларда, яғни трансформаторларға өрт қауіпсіздігі талаптары қойылған жағдайда құрғақ (майсыз) ауамен салқындатылатын трансформаторлар қолданылады.

1.24 сурет - Үшфазалы трансформатордың жалпы түрі

Төмендеткіш трансформатордың жоғарғы кернеудегі орамасының әр фазасында 3 тарамға ие, олар оның әртүрлі жұмыс жағдайларында трансформатордан номиналға жақын кернеуді алуға мүмкіндік береді оны 1.25 суреттен көруге болады.

Қоректендіретін желінің кернеуі номиналға тең болғанда, және сығымдауларды; жоғарлатылған кернеуде - және сығымдарды тұйықтап; төмендетілген кернеуде - және сығымдары тұйықталып; ораманың нөлдік нүктесін құрайды. Сонымен трансформатордың екінші кернеуін шегінде реттеуге болады.

Отандық өнімдегі үшфазалы күштік трансформаторлардың бірінші орамындағы кернеуі 6 немесе 10 кВ және екінші 400/230 B-ті келесі нөмірдегі

номиналды қуаттарға дайындалады: 10, 16, 40, 63, 100, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500, 4000 және 6300 кВА.

1.25 сурет – Кернеуді реттеуге деген қосымша сығымдар

Көрсетілген трансформаторлар негізінен өндірістік электр құрылғыларда қолданады. Энергожүйелерде одан да жоғарғы кернеулердегі, олардың номиналды қуаты 100000 кВА және одан жоғары үшфазалы күштік трансформаторлар орнатылады. Сонымен қатар әр фазаға үшорамдағы қуатты үшфазалы трансформаторлар қолданыс табуда. Мысалға электр стансылрдан, яғни олардан шығатын 35 және 110 кВ беріліс желісіне бірінші кернеуі 10,5 кВ және екінші кернеуі 38,5 және 121 кВ-тағы үшорамалы жоғарлатқыш трансформаторлары орнатылады. Осындай үшорамалы трансформаторды екіорамалы трансформатор ауыстырады.

Аз қуаттағы орамалары бірнеше трансформаторларды радиотехникалық құрылғыларда және автоматиканың сұлбаларында қолданылады.

3.2 Үшорамалы трансформаторлар

Үшорамалы трансформаторларда әр трансформацияланатын фазасына үш орама келеді. Бұндай трансформатордың номиналды қуатына оның ең қуатты орамасының номиналды қуаты қабылданады. Басқа орамалардың токтарын, кернеуін және кедергісін ең қуатты ораманың тарамдар санына келтіріледі. Үшорамалы трансформатордың жұмыс принципі жай екіорамалы трансформатордың жұмыс принципінен негізінен өзгешелігі жоқ.

Біріншісінен біреу және екіншісінен екеу үшорамалы трансформаторлар және біріншісінен екеу және екіншіснен бір орамадағы трансформаторлар бар.

1.25 сурет – Үшорамалы трансформатордың бірінішден біреу және екіншіден екеу орамаларының а – принципиалды сұлбасы; б – орамалардың өзекшеге орналасуы

Ең қолданысқа ие 1.25 сурет, а бірінші орамасынан біреу үшорамалы трансформатордың негізгі теңдеулерін, эксплуатациялауын және қолдану аумағын қарастырайық.

Бұл трансформатордың бірінші орамасы (ең қуатты) магниттегіш болып табылады және магнит өткізгіште магнит ағынын туғызады, ол екінші орамалармен ілесіп және оларда ЭҚК тудырады. Екі орамалы трансформаторға ұқсас үш орамалы трансформатордың магниттеуші күшіне теңдеу жазамыз.

(1.40)

бөліп токтар теңдеуін аламыз:

(1.41)

(1.42)

мұнда - және орамалары арасындағы трансформациялау коэффициенті; және орамалары сарасындағы трансформациялау коэффициенті.

бос жүріс тогын ескермей, қарапайымдыланған теңдеуін аламыз үш- ормалы токтардың трансформатордың

(1.43)

Үшорамалы трансформаторлардың пайдаланудың экономикалық тиімділігін 1.43 теңдеуінен түсіндіруге болады, үшфазалы трансформатордың бірінші тогы арифметикалыққа емес, ал келтірілген екінші токтардың геометриялық қосындысына тең. Бұл теңдікті ескеріп және де екінші орамадағы жүктеме номиналды мәнге бір уаққытта жетпейді, үшорамадғы трансформатордың бірінші орамасын екі екінші орамалардың номиналдарының қосындысынан төменгі қуатқа есептейді.

Үш орамадағы трансформаторлардың тағы бір артықшылығы, ол екі орамдыны ауыстырады.

Үш орамадағы трансформатордың орамалары, өзекшеде концентрикалық түрде орналасады, ол сурет 1.26, б көрсетілген, сонымен қатар екінші орамалардың салыстырмалы түрде біріншіге екі жақты орналасуы тиімдірек, онда бірінші ол 2-ші, ал екінші деген ол – 1-ші және 3-ші орамалар болып табылады. Бұл жағдайда екінші орамалардың өзара әсері байқалатындай әлсірейді.

Ірі электр стансыларда кейде бірінші орамалары екеу болатын (әр- қайсысына генератор қосылады) және екіншісі біреу (одан электрлік беріліс желісі шығады) болатын үшорамалы трансформаторлар қолданылады. Негізінен бұл үлкен қуаттағы құрылғылар болып табылады, сондықтан оларда трансформаторлық топқа жалғанған бірфазалы үшорамалы трансформаторлар қолданылады.

3.3 Трансформаторлардың симметриялы емес режіміндегі жұмысы және өтпелі үрдістері

Симметриялы емес режімдердің болу себебіне бірфазалы (қыздырғыш, жарықтандырғыш құрылғыларды және т.б.), сымдар үзілген, қысқа тұйықталған тұтынушыларды, яғни біркелкі емес жүктемені фаза бойынша қосылуы жатады.

Трансформаорлардың және айнымалы токтағы электрлік машиналарының симметриялы емес режімдерін зерттегенде, құраушылардың симметриалды әдісін қолданады. Бұл әдістің мәні мынадан тұрады, яғни симметриялы емес үшфазалы жүйеніің әр векторын (ток және кернеу) үш вектордың қосындысына қосылады.

(1.44)

және бірінші қосындылар шамалары бойынша тең, бірақ

бір-біріне қатысты фаза бойынша 120⁰ ығысқан, осындай жағдай бастапқы жүйеге қатысты оны 1.27, а суреттен көруге болады; осындай тізбектелуді түзу деп атаймыз. Басқа сөзбен, бұл токтар кері тізбектегі симметриялы үшфазалы жүйені құрайды.

Подпись: және екінші қосындыларда шамасы бойынша бір-біріне тең және фаза бойынша салыстырмалы түрде бір-біріне қатысты 120⁰ығысқан, бірақ басқаша – кері тізбекте, бұл токтар кері тізбектегі үшфазалы симметриялы жүйені құрайды ол суретте 1.26, б келтірілген.

1.26 сурет – Симметриялы және симметриялы емес үшфазалы токтар жүйесінің құраушылары

және үшінші қосындылары тең және фаза бойынша бір-бірімен сәйкес келеді және берілген симметриялы емес жүйедегі токтарының қосындысы әрқайсысында 1/3 тең.

(1.45)

Бұл қосындылар нөлдік тізбектегі токтар жүйесін құрайды ол 1.27, в суретте көрсетілген.

Ары қарай жазуды қарапайымдылау үшін және түрлендіруге қолайлы болу үшін кешенді еселікті кіргіземіз:

(1.46)

Қандайда векторларды бұл коэффициентке көбейту деген бұл вектордың 120⁰ бұрылысы векторларының айналу (сағат бағытына қарсы) бағытында бұрылысын білдіреді. Векторды мынаған көбейту

(1.47)

деген ол осы вектордың 240⁰-қа векторлардың айналуы бағытында (немесе 120⁰векторлардың қарама-қарсы айналуда бағытында) екенін білдіреді.

(1.48)

онда бұл вектордың кеңістіктегі орналасуын өзгертпейді. Бұл кезде

(1.49)

Кешенді еселікті пайдаланып, 1.44-ті келесі түрде жазуға болады:

(1.50)

(1.51)

(1.52)

мұнда теңдеулердегі барлық қосылатындар тек А фазасының векторлары арқылы өрнектелген. 1.51-ді а кешенді еселікке, 80-ді а²- ге көбейтіп және алынған теңдеулерді теңдеулерін ескеріп 1.52-бен қосып алатынымыз.

Осыдан симметриялы үшфазалы жүйенің түзу тізбектелген векторы

(1.53)

Содан кейін(1.51)-ді а² және (1.52)-ді а көбейтіп және оларды (1.50)-мен

қосып, алатынымыз:

(1.54)

Сонымен қатар, симметриялы емес үшфазалы жүйенің және берілген векторларын 1.26, г суретте көрсетілген (1.45), (1.53) және (1.54) теңдеулері бойынша нөлдік, түзу және кері тізбектегі симметриялы үшфазалы жүйенің токтарының векторларын анықтауға болады.

3.4 Трансформаторлардағы өтпелі үрдістер

Трансформатордың бір орныққан жағдай режімінен басқасына өткенде өтпелі үрдістер пайда болады. Өйткені әр тұрақтанған режім электромагниттік өрістің белгілі мәндегі энергиясымен сипатталады, онда өтпелі үрдіс кезінде осы өрістердің энергиясының өзгеруі жүреді. Трансформаторды қосқанда және екінші ораманың ұштарын қысқа тұйықтағанда болатын өтпелі үрдістер ең үлкен практикалық көңіл бөлуді қажет етеді.

Трансформаторды желіге қосу. Бұл жағдайда нәтижелік магнит ағынын үш құраушының қосындысы ретінде қарастыруға болады

(1.55)

мұнда: - тұрақтанған магнит ағыны; - өтпелі үрдістің магниттік ағыны; - қалдық магниттенудің магниттік ағыны, ол деген тұрақтанған ағынмен сәйкес бағытталған (оң таңба) немесе оған қарсы (теріс таңба) болуы мүмкін.

Өтпелі үрдістің магнит ағыны өшпелі және бағыты бойыншы тұрақты болады, ол 1.27, а суретте көрсетілген.

1.27 сурет – Өтпелі үрдістердің трансформаторды қосқан кездегі графиктері (а) және трансформаторды қосқан кездегі токты магниттелу қисығы бойынша анықтау (б)

Тұрақтанған ағынға қарсы бағытталған магниттелудің қалдық ағыны және лездік мәндегі бастапқы кернеуінде трансформаторды желіге қосудың ең қолайлы жағдайы болып табылады. Сонымен қатар тұрақтанған магнит ағыны максималды болады, өйткені ол кернеуден фаза бойынша 90⁰-қа жуық бұрышқа қалып отырады. Магнит ағыны трансформаторды қосқаннан кейін мөлшермен жарты периодттың ішінде ең жоғарысына жетеді. Егер трансформатордың магниттік өткізгіші қанықпаған болса, онда трансформаторды қосу моментінде бірінші орамындағы магниттік ағынға пропорционалды магниттеуші тогы пайда болады.

Егер трансформатордың магниттік өткізгіші қаныққан болса, онда трансформаторды қосқан кезде магниттеуші тогы белгілі ырғалысқа жетеді.

Магниттелу қисығына салынған құраушылардың 1.27, б сурет тұрақтанған мәннен екі есеге асатын магнит ағыныны кезінде қосудағы магниттеуші ток бос жүріс тогының тұрақтанған мәнінен көп есеге асатын шамасы көрінеді, ең қолайлы жағдай кезінде қосу тогы бірінші токтың номиналды мәнінен 6-8 есеге асады.

1.28 сурет – Кенеттен болатын ҚТ кезіндегі өтпелі үрдістердің графиктері

Өйткені өтпелі үрдістің ұзақтылығы үлкен емес және айнымалы токтың бірнеше периодтарынан аспайды, онда қосу тогы трансформатор үшін тікелей қауіптілік тудырмайды. Бұл ток қорғау аппараттарын реттеуде ескерлуі қажет, яғни трансформатордың қосылу моментінде оның желіден қажетсіз өшуі болмауы үшін. Қосылу тогының ырғалысына және де трансформатордың бірінші ораманың тізбегіндегі өлшеу аспаптарының барын да ескеру керек. Осы аспаптардың сынуына жол бермеу үшін трансформаторды желіге қосқанға дейін олардың токтық орамалары шунтталуы қажет.

Трансформатордың екінші орамаларының ұштарындағы кенеттен болатын қысқа тұйықталуы. Ол әртүрлі ақаулардан, яғни оқшауламаның механикалық зақымдануларынан немесе оның артық кернеуден электрлік тесілгенде, қызмет көрсететін қызметшілердің және т.б. қателіктерінен туады. Қысқа тұйықталу - бұл апаттық режім және трансформатордың бүлінуіне әкеледі. Трансформатордың екінші орам ұштарында кенеттен болған қысқа тұйықталудан (ҚТ) туған өтпелі үрдіс, ол ҚТ үлкен лездік тоғының пайда болуымен жетеленіп жүреді. Бұл токты тұрақтанған токтың ҚТ және бағыты бойынша тұрақты өтпелі үрдістің , бірақ экспоненциалды заң бойынша кемитін екі токтың нәтижесі ретінде қарастыруға болады:

(1.56)

ҚТ-дың ең қолайлы жағдайы, яғни бірінші кернеудің лездік мәні нөлге тең моментінде болуы мүмкін. 1.28 суретте осы жағдайға ҚТ тогының қисығы салынған. Кенеттен болатын ҚТ тогы (ұрғы тогы) ҚТ-дың тұрақтанған тогының екі мәніне жетуі мүмкін және номиналды токтың мәнінен 20-40 есе асады.

Аз қуаттағы трансформаторлардағы кенеттен болатын ҚТ-ғы өтпелі үрдіс бір периодқа дейін ал үлкен қуаттағы трансформаторларда 6-7 периодттарға созылады. Содан кейін трансформатор ҚТ тұрақтанған режімге өтеді, яғни оның орамаларымен ток өтеді оның шамасы өтпелі үрдістегі тогынан аз болсада, бірақта сонда да токтың номиналды мәнінен көп есе асады. Бірнеше секунд аралығында трансформаторды желіден ажыратушы қорғаныс құрылғысы іске қосылады.

ҚТ үрдісінің қысқа уақыт аралығында өтетіндігіне қарамастан, ол өзінің трансформатордың орамалары үшін қауіптілігін көрсетеді, өйткені біріншіден ҚТ-дың шектен үлкен тогы лезде ораманың температурасын жоғарлатады, екіншіден трансформатордың орамаларында электромагниттік күштердің тез арада жоғарлайды, ол деген оның оқшауламаларын зақымдауына әкелуі мүмкін.

Электромагниттік күштің шамасы орамалардың тарамдарына әсер ететін өрістің шашыраудағы магниттік индукциясының орамалардың тарамындағы токтың шамасына көбейтіндісімен анықталады:

(1.57)

мұнда - меншікті электромагниттік күші,

Токтың жоғарлауымен қатар шашырау өрісінің индукциясыда жоғарлайды, сондықтан электромагниттік күш токтың квадратына пропорцианалды өседі

3.5 Автотрансформаторлар

Екінші кернеу бірінші кернеуден аз өзгешелікте болған жағдайларда, яғни трансформациялау коэффициенті бірге жақын болған кезде автотрансформаторларды қолданған үнемдірек болады.

Автотрансформатор жай трансформатордан өзгешелігі, оның бірінші және екінші орамалары бір жалпы электрлік тізбекке біріккен оны 1.29 суреттен көруге болады. Сонымен, төменгі кернеудегі орама жоғарғы кернеудегі ораманың бөлігі болып табылады. Автотрансформатордың сәйкес келтірілген кернеуін шамасына дейін төмендеуін көрсететін сұлбасын қарастырайық оны 1.26 суреттен көруге болады.

а-төмендеткіш; б –жоғарлатқыш.

1.29 сурет - Автотрансформаторлардың сұлбасы

Егер қарапайымдылық үшін орамалардағы кернеудің түсуін ескермесе, онда индукцияланған тарамдардағы және тарамдардағы индукцияланған және ЭҚК және кернеулері сәйкес тең болады.

Автострансформатордың трансформациялау коэффициенті:

(1.58)

тарамдары арқылы тогы, ал тарамдары арқылы - тогы өтеді. Бос жүріс тогын есепке алмай және орамалардағы токтардың бағыттарын ескеріп магниттеуші күштердің теңдеуін жазамыз.

(1.59)

Бұдан келесі тәуелділікті алуға қиын емес:

(1.60)

Трансформатордың және автрансформатордың активті материалдарының салмағы (мыс, болат), олардың орамаларының қуаттары

жуықтап пропорционалды.

Трансформатордың орамаларының қуаттарының қосындысы трансформациялау коэффиципентіне тәуелді емес:

(1.61)

Автотрансформатордың орамаларының жалпы қуаты трансформациялау коэффициентіне тәуелді:

(1.62)

Алынған өрнекті салыстырып, көретініміз коэффициент трансформация бірге жақын болса, онда орамаларының қуатының қосындысы төмен болады және ол деген автотрансформаторды пайдалану тиімді болып табылады.

1.26 суретте атотрансформатордың, яғни оған келтірілген кернеуді жоғарлатуға жұмыс істейтін қосылу сұлбасы келтірілген.

Қажетті жағдайларда автотрансформаторлар эксплуатациялау жағдайында трансформациялау коэффициентін өзгертуге мүмкіндік беретін құрылғысымен жасалады. Осындай принциппен, мысалға зертханалық автотрансформатор ЛАТР жасалған оны 1.27 суреттен көруге болады.

Екінші тізбектегі сығымдаулардың бірі болып сырғымалы щетканың түйіспесі 1 қызмет етеді. Соңғысы рычагімен байланысқан тұтқаның 2 көмегімен, оны бір жағы (жоғарғы жағы) оқшауламадан тазаланған ораманың тарамдарымен 3 қозғалтуға болады. Осылай екінші кернеуді баяу реттеуге жетеді.

Жоғарғы кернеу желісінен (мысалға 1000 В) төменгі кернеудегі (мысалға 220В) құрылғыларды қоректендіру үшін автотрансформаторларды пайдалануға болмайды, өйткені бұл жағдайда төменгі кернеудегі жалғанған тұтынушылар жоғарғы кернеудегі желімен тікелей байланыста болып қалады.

Подпись:

1.27 сурет – Зертханалық автотрансформатордың сыртқы түрі

Бұл құрылғыларды қауіпсіз қызмет көрсету жағдайы және ток өткізгіш бөліктерінің оқшауламасының дұрыстығы бойынша бұлай жалғануға болмайды.

Автотрансформаторлар бірфазалы және үшфазалы болып бөлінеді. Соңғыларында орамалар негізінен жұлдызша және ұшбұрыша жалғанады.

3.6 Өлшеу трансформаторы

Бір қатар ерекшеліктерге ие арнайы міндеттегі трансформаторларға кернеу және ток өлшеу трансформаторлары жатады. Олар айнымалы токтағы аспаптардың шектерін кеңейтуге (қосымша кедергілер және шунттар сияқты) қызмет етеді. Сонымен қатар жоғарғы кернеудегі құрылғыларда өлшеу трансформаторларын қолдану өлшеу аспатарына қызмет көрсетуді қауіпсіз етеді және ток өткізгіш бөліктерінің оқшауламасын қарапайымдылайды.

3.7 Кернеу трансформаторы

Бұл трансформаторларды жоғарғы кернеудегі құрылғыларға вольтметрлерді және ваттметрлердің, санағыштардың және басқа аспаптардың паралдельді шарғыларын жалғауға қолданады. Трансформатор кернеудің принципиалды сұлбасы (а) және шартты белгіленуі (б) 1.28 суретте көрсетілген.

Құрылысы бойынша ол аз қуаттағы күштік трансформаторларға ұқсас.

а–қосылу сұлбасы; б – шартты белгіленуі; в – векторлық диаграммасы.

1.28 сурет – Кернеу трансформаторы

Тарам саны көп бірінші (жоғарғы вольтті) орама, оның кернеуі өлшенетін желіге параллель қосылады. Тарам саны аз екінші (төменгі вольтті) орамаға өлшеу аспаптарының параллельді орамалары жалғанады.

Үлкен дәлдіктегі өлшеуді алу үшін кернеу трансформаторының жүктемесін

(жалғанатын параллельді шарғылардың саны), яғни ол бос жүріс режімі жағдайына жақын жұмыс істейтіндей шектеледі.

Кернеу трансформаторларының бірінші номинал кернеуі жоғарғы вольтті құрылғының номиналды кернеуіне тең, ал оның екінші номиналды кернеуі негізінен 100 В тең. Кернеу трансформаторларын бірфазалы және үшфазалы болып жасалады.

Трансформатордың трансформациялау коэффициенті деп бірінші ораманың номиналды кернеуінің екінші ораманың номиналды кернеуіне қатынасын айтады:

(1.63)

Бақыланатын тізбектің кернеуінің нақты мәндерін алу үшін вольтметрдің көрсеткішін көбейту қажет Кернеу трансформаторын қолдану өлшеу нәтижелеріне кейбір дәлсіздіктерді әкеледі. Трансформатордың орамасында кернеудің түсуінен келтірілген екінші кернеу бірінші кернеуден біршама өзгешленеді. Осыған орай қатынасына тең нақты трансформациялау коэффициенті, (1.63) формуламаен анықталатын номиналдық мәннен өзгешеленеді.

Трансформациялау коэффициентіндегі ауытқудан басқа, біріктірілген диаграммадағы 1.28, в суретті қара және векторлары арасындағы бұрышымен анықталатын бұрыштық қателік байқалады. Трансформатордың жүктемесі өскен сайын қателіктері де өседі. Вольтметрлердің көрсеткіштерінің дәлдігіне тек трансформациялау коэффициентіндегі қателік әсер етеді. Ваттметрлер, электр энергиясының санағыштары және фазометрлері үшін екі қателіктерде маңызды мәнге ие, өйткені бұрыштық қателік шамасын бұрмалайды.

3.8 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) 1.29 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.

1.29 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.

1.30 суретте екі сымды желіге (а) және үшфазалы үш сымды желіге (б) ток трансформаторы кернеуі арқылы жалғанған өлшеу аспаптар жинағының қосылу сұлбасы көрсетілген.

Бақылау сұрақтары

1. Трансформатордағы болатының шығынын қалай азайтуға болады?

2. Ферромагнитті өзекшені мысқа ауыстырғанда трансформатордың екінші орамындағы өрістенген ЭҚК өсе ме немесе төмендей ме?

3. Электротехникалық болаттан жасалған магниттік өткізгішті жай болат табақшалардан дайындалған магниттік өткізгішке ауыстырса, трансформатордың ПӘК өзгере ме?

4. Трансформатордың екінші орамасын бірінші магниттік ағынға ауыстырғаннан кейін ПӘК, -нің өзгеріссіз қалатынын қалай дәлелдеуге болады?

5. Желінің 50 Гц жиілігі 60 Гц жиілікке өткен кездегі активті жүктемеде жұмыс істеп тұрған трансформатордың тогы қалай өзгереді? Сол сияқты индуктивті жүктемеде және сыйымдылықты жүктемеде жұмыс істеген кезінде қалай өзгереді?

6. Трансформатордың бірінші орамасына егер а) реостатты; б) индуктивтті; в) сыйымдылықты қосса оның сипаттамасы қалай өзгереді?

7. Егер трансформатордың бірінші орамасындағы тарамдарының аудан кесіндісін үлкейтсе, оның параметрлері және сипаттамалары қалай өзгереді?

8. Жүктемені өсіргенің нәтижесінде трансформатордың екінші орамындағы кернеу неліктен өзгереді?

9. Қандай жағдайда трансформатордың екінші орамындағы жүктеменің өсуінен кернеу жоғарлайды?

10. Трансформатордың активті жүктеме кезіндегі бірінші тізбегінде қуат коэффициенті бірге неліктен тең емес?

11. Қандай жағдайда күштік трансформатордың желіге жүктемесіз қосу тогы номиналды токтың мәнінен асып кетуі мүмкін?

12. Бірфазалы трансформатордың бірінші орамын бірнеше тарамға азайтылған және бірінші орамасы номиналды кернеуге қосылған болса, онда екінші ораманың шығысындағы кернеу азаяма немесе көбейе ме?

13. Үшфазалы трансформатордың бірінші орамасын «ұш бұрыш» сұлбасы бойынша жалғанудың орнына «жұлдызша» сұлбасы бойынша жалғаса, осындай жалғау бос жүріс тогына, болаттағы, мыстағы шығынға және магниттік индукцияның мәніне қалай әсер етеді?

14. Екі трансформаторларды параллель жұмысқа қосқан кездегі олардың ең сәтсіз үйлесімдегі тобын анықтаңыз.

15. ЖК және ТК бірдей сұлбаларда жалғанғанда қандай топтардағы жалғанулар алынуы мүмкін?

16. Трансформатор қиыстырмасы және трансформатор орамасының жалғану сұлбасы токтарға және үшінші үйлеспедегі (гормоника) магниттік ағындарға әсері қалай?

17. Бос жүріс тәжірибесінде бірінші кернеудің өскенде трансформатордың -і неге кемиді?

18. Трансформатордың бос жүріс тогы жүктеменің тогынан жоғары болуы мүмкін бе?

19. Трансформатордың магниттік өткізгішінің өзекшелерінің кесіндісін үлкейткенде немесе кішірейткенде бос жүріс тогы өзгере ме?

20. Неге қысқа тұйықталу режіміндегі кернеудің өсуінен ток түзу сызықты, ал қуат қисық сызықты өседі?

21. Неге бос жүріс тогын магниттік шығындар деп, ал қысқа тұйықталудың қуатын электрлік шығындар деп қабылдаймыз?

22. Қандай жағдайда трансформатордың ПӘК максималды болып табылады?

23. Параллель жұмыс істейтін трансформаторлар арасындағы жүктеменің таралымы неге тәуелді?

24. Неге кернеуді реттеуге деген тармақ барлық күштік трансформаторларда бар?

25. Трансформатордың симметриялы емес жұмыс режімдерін саралаудағы симметриялы құраушылар әдісінің мәні.

Есептерді шешудің мысалдары

1 есеп. Кернеуі кВ, магниттеуші күші А, бірінші орамдардағы тарамдар саны болаттағы шығындарВт тең болған кездегі трансформатордың бос жүріс кезіндегі токты және қуат қоэффициентін анықтау керек.

Шешімі. Магниттеуші бос жүріс тогының құраушысы:

А.

Бос жүріс тогының активті құраушысы:

А.

Бос жүріс тогы:

_А.

_{Қуат коэффициенті:}

2 есеп. Бірінші және екінші орамалар жағынан трансформаторды қоректендірген кездегі қысқа тұйықталу тогын, қысқа тұйықталудың кернеуін, бос жүріс тогын анықтау. кВА номиналды қуаты, кВ, кВ,% кернеулері, % ток.

Шешімі.

Трансформаторды 110 кВ жағынан қоректендіргендегі қысқа тұйықталу кернеуі

кВ.

Номиналды тогы:

А.

Бос жүріс тогы:

А.

Номиналды кернеуді бірінші орамаға әкелгендегі қысқа тұйықталу тогы:

А.

Трансформаторды 6,3 кВ жағынан қоректендіргенде қысқа тұйықталу кернеуі:

кВ.

Номинал тогы:

А.

Бос жүріс тогы:

А.

Бірінші орамаға номиналды кернеуге әкелгендегі қысқа тұйықталу тогы:

А.

3 есеп. Трансформатордың қысқа тұйықталудағы кедергісін және анықтау қуат коэффициентін анықтау керек.

Шешімі. Трансформатордың қысқа тұйықталу тізбегінің толық кедергісі:

Ом.

Активті кедергісі:

Ом.

Индуктивті кедергі:

Ом.

Қысқа тұйықталу режімі жұмысы кезіндегі қуат коэффициенті:

4 есеп. Трансформатор үшін қысқа тұйықталу кернеуінің активті және реактивті құраушыларын анықтау керек. Номиналды қуаты кВА, номиналды кернеу кВ, қысқа тұйықталудың қуаты кВт. Қысқа тұйықталу кернеуі %.

Шешімі. Қысқа тұйықталу кернеуінің активті құраушысы:

Индуктивті құраушы:

кВ.

5 есеп. болғандағы трансформатордың 0,75-ке тең жүктемесінде кернеудің өзгеруін анықтау керек.

Шешімі. Шаманың мәні қарпайымдыланған формула бойынша анықталады:

Дәл осы формула бойынша:

6 есеп. Үшфазалы трансформаторға ПӘК-тің ең үлкен мәнін анықтау қажет. Номинал қуаты кВА, бос жүріс шығыны кВт, қысқа тұйықталу тогы кВт,

Шешімі. Максималь ПӘК болған кездегі жүктемелік коэффициентінің мәні:

ПӘК-тің мәні:

7 есеп. Екі трансформатор үшін жүктемедегі ПӘК-тің максималь мәнін салыстыру. Номинал қуаты кВА, бос жүріс шығыны кВт, қысқа тұйықталу шығыны кВт, кВт.

Шешімі. ПӘК бірінші трансформаторға максималь жүктемелік коэффициенттегі

екінші трансформатор үшін

Бірінші трансформаторға ПӘК максималь

екінші трансформатор үшін

8 есеп. Кернеуі кВ желіге қосылған, жиілігі Гц параллель жұмыс істеп тұрған I және II трансформаторлар аралығында өтетін теңгерімділік тогын анықтау керек. Трансформаторлар біркелкі топтағы жалғануға ие, бірақ кернеуі бойынша айырмашылығы тең. I трансформатор: кВА, кВт, кВт, А; II трансформатор: кВА, кВт, кВт, А.

Шешімі. Трансформаторларды 6 кВ жағынан қоректендіргендегі қысқа тұйықталу кернеуі:

В.

Қысқа тұйықталу кернеуінің активті құраушысы:

немесе:

В;

В.

Қысқа тұйықталу кернеуінің индуктивті құраушысы:

В;

В.

Трансформаторлардың кедергісі:

Ом; Ом;

Ом; Ом.

ЭҚК фазаға деген айырымы:

В.

Трансформаторлардың жалпы кедергісі:

Ом.

Теңгерімді тоқ:

немесе:

А.

9 есеп. Параллельді жұмыс істейтін әртүрлі топтағы жалғануға ие екі біркелкі кВа, кВ, % трансформаторлар арасында жүретін теңгерілімді токты анықтау керек. Бірінші трансформатордың жалғану тобы екіншінікі