Трансформатордың сыртқы сипаттамалары

БІР ФАЗАЛЫ ТТРАНСФОРМАТОРДЫҢ НЕГІЗГІ ПАРАМЕТРЛЕРІН ЕСЕПТЕУ.

Негізгі теориялық мәліметтер
Трансформатор деп қандай да бір параметрлі (кернеу, ток, формасы және бастапқы фазасы) айнымалы токтың электр энергиясын магнит өрісінің көмегімен басқа бір параметрлі электр энергиясына жиілігін сақтай отырып түрлендіруге арналған электромагниттік құралды айтады. 1.1 (а, б) суреттерде трансформатордың шартты графиктік белгіленуі мен электромагниттік сұлбасы берілген.

а) б)
1.1 сурет. Трансформатордың шартты графиктік белгіленуі (а)
электромагниттік сұлбасы (б)

Тұйықталған ферромагниттік өзектшеде екі орам орналасады. Бір орам, бірінші реттік деп аталатын, электр энергиясының ток көзіне жалғанады. Ал басқа, екінші реттік орамнан, энергия қабылдағыш - жүктемеге беріледі. Осы орамдарға қатысты барлық шамалар (токтар, Э.Қ.К-і және т.б.) сәйкес бірінші немесе екінші реттік деп аталады. Келтірілген U1 айнымалы кернеудің нәтижесінде бірінші орамда i1 пайда болады және өзекшеде айнымалы магнит ағыны пайда болады. Осы ағын трансформатор орамдарында e1 және e2 Э.Қ.К-терін тудырады. e2 Э.Қ.К-і трансформатордың шыға беріс қысқыштарында U2 кернеу тудырады. Екінші реттік тізбектегі орамды тұйықтаған кезде пайда болатын i2 ток, өзекшеде, бірінші реттік орамдағы ағынға қабаттасатын, меншікті магнит ағынын тудырады. Нәтижесінде, трансформатордың екі орамдарымен тұтасқан, өзекшенің Ф жалпы ағыны пайда болады да, оларда e1 және e2 Э.Қ.К- н тудырады. Кернеулердің U1U2 (бос жүріс кезінде) және токтардың I2I1 (қысқаша тұйықталу тәжірибесінде) қатынастары бірінші және екінші реттік орамдардағы сымдарды орау сандарының қатынастарымен анықталады. Бірінші және екінші реттік орамдардағы сымдардың оралу сандарының қатынастарымен анықталатын шама трансформация коэффициенті деп аталады:
K=== (1.1)
мұндағы и - бірінші және екінші реттік орамдардағы сымдардың оралу сандары.
Трансформатор жеке тізбектерді байланыстыратын буын болатын электр тізбектерін есепген кезде орын басу сұлбасы қолданылады. Осы кезде есептеу сұлбасында бірінші жіне екінші реттік тізбектердегі магниттік байланыс электрлікпен алмастырылады (1.2-сурет).

1.2-сурет. Электромагниттік (а) и Т-сияқты (б)
нақты трансформатордың орын басу сұлбалары

мұнда R0 – өзекшенің болатындағы шығынға қатысты актив кедергі; Xo – негізгі магнит ағыны тудыратын индуктивтік кедергі; X1 и X2- бірінші және екінші орамдарда ағындардың шашырауынан пайда болатын индуктивтік кедергі; R12- екінші орамдағы актив кедергі; X12 - екінші орамдағы келтірілген индуктивьік кедергі.
Белгілі бір жұмыс тәртіптерінде трансформатордың жұмысын бос жүріс пен қысқаша тұйықталу тәжірибелері сипаттайды. Жүктеме тәртібі: жүктеме болмаған жағдайда (I2=0) және екінші орамдағы номиналь ток жағдайларында: I2=I2H немесе I1=I1H.
Осы тәжірибелер нәтижесінде трансформатордың негізгі пайдалану сипаттамаларын есептеуге қажетті алғашқы мәліметтер мен оның орын басу сұлбаларының параметрлетін анықтайды. Трансфоматордың үктеме тоғын арттырған жағдайда оның екінші орамының қысқыштарындағы U2 кернеу төмендейді. U2 шамасының бос жүріс U20 кернеуінен ауытқуын (U1=const болғанда) кернеудің пайыздық өзгерісімен сипаттайды:
=100% (1.2)
шамасын берілген жүктеме бойынша және трансформатордың бірінші орамның қысқыштарындағы U1 кернеу өзгермейтін жағдайдағы паспорттық мәліметтері бойынша есептейді.
к% = ß (Uка% cosφ2+Uкр% sinφ2), (1.3)
мұндағы ß = - трансформаторды жүктеу коэффициенті;
Uка% - қысқаша тұйықталу кернеуінің пайыздық актив құраушысы;
Uкр% - қысқаша тұйықталу кернеуінің пайыздық реактивтік құраушысы.
Uка% = және Uкр% = (1.4)
Осы кезде екінші орам қысқыштарындағы кернеу:
U2 = (100-ΔU2%). (1.5)
U2 екінші реттік кернеудің ß - трансформаторды жүктеу коэффициентіне байланыстылығы сыртқы сипаттама деп аталады: (1.3-сурет).

1.3-сурет. Трансформатордың сыртқы сипаттамалары

Трансформатордың пайдалы әсер коэффициенті (П.Ә.К) өте жоғары (0,95-0,925) және P1 и P2 шамаларының пайыздық айырмашылықтары қуатты өлшеуге арналған құрылғылардың қателіктерімен салыстырарлықтай. Сондықтан шамасын трансформатордың паспорттық мәліметтерін қолдана отырып есептеу арқылы анықтаған жөн, яғни оларды бос жүріс пен ққысқаша тұйықталу тәжірибелері нәтижелері бойынша есептейді.
Трансформаторда электр энергиясын трансформациялауда шығын шығады. Оларды жүктемеге байланысты тұрақты және айнымалы деп бөледі. Тұрақты шығындар болат магнитөткізтегі шығындардан тұрады: гистерезис пен құйынды токтарға. Оларды магниттік шығындар деп айтады. Болаттағы Pбол шығындар магнит ағынының шамасы мен жиілігі арқылы анықталады және олар жүктемеге байланысты болмайды, себебі кірістегі алғашқы кернеу мен амплитуданың тұрақтылығынан іс жүзінде ағын амплитудасы өзгеріссіз қалады. шығынды трансформатордың бос жүрісіндегі қуатқа тең болады деп алуға болады:
Pбол = РХ =Р1 (бос жүріс тәжірибесі кезінде)
Айнымалы шығындарға мыс орамдағы Pм шығындар жатады. Олар мыс орамдардағы токтардың шамасына байланысты болғандықтан, электрлік шығындар деп атайды және олар қысқаша тұйықталу тәжірибесінде анықталады: Pм =РЭ = Р1. Қысқаша тұйықталуда Pбол =0; бос жүрісте Pм=0.
Мыстағы шығындар айнымалы болғандықтан, жүктеме кезінде оларды мына формулаламен анықтайды:
Pм =Р – Pбол (1.6)
Р= Р1- Р2 (1.7)
Мұндағы Р- трансформатордағы қуаттардың қосынды шығыны.
Бос жүріс пен қысқаша тұйықталудағы мәліметтерге сүйенгенде, яғни
== (1.8)
Бұл формула трансформатордың п.ә.к-ң ß-жүктелу коэффициентіне тәуелділігін көрсетеді (1.4-сурет).
функциясы мынадай жағдайда максимумға ие болады:
(1.9)
Трансформатордың п.ә.к.-і болған жағдайда ғана максимум шамасына жетеді, яғни болаттағы тұрақты шығындар () мыстағы айнымалы шығындарға тең болғанда (). электрлік шығындар (мыстағы шығындар); - номинал жүктеме кезіндегі мыстағы номинал шығындар.
Төмен қуатты трансформаторлар көбінесе тұрақты жүктемеде жұмыс істейтіндіктен, сондықтан есептеулерді мынадай шарттар орындалатындай Pк = Px және жағдайда жүсгізеді және олардың п.ә.к.-і номинал қуатқа байланысты (0,7-0,9)-ға тең болады. Тарату тораптарының күштік трансформаторлары орташа алғанда (0,5-0,7)P2H-ға тең айнымалы жүктемеге ие болатындықтан, оларды есептеу үшін мынадай шарттар алынады: және қатынасы 0,5 шамаға тең болуы керек.
Бұл трансформаторлардың п.ә.к-і өте үлкен, өте жоғары қуаттарда () 0,995-ке дейін жетеді.

1.4-сурет Трансформатордың п.ә.к-ң жүктеме коэффициентіне байланыстылығы

ТАПСЫРМА 1.1
Бір фазалы трансформаторды жасау үшін екі сымды өзекше пайдалынады:
1. lорт - өзекшенің магниттік сызығының орташа ұзындығы;
2. Sн- номинал толық қуат;
3. U1н, U2н -жоғары және төменгі кернеулер;
4. γ = - бос жүріс тоғының номинал токка қатынасы;
5. Вm- болат өзекшенің магнит индукциясының амплитудалық шамасы
6. Uк-қысқаша тұйықталу кернеуі;
7. Uка=1,5%-қысқаша тұйықталу кернеуінің актив құраушысы;
8. Кбол=0,95- өзекшенің толтырылу коэффициенті;
9. ρ=7,8 - болат массасының меншікті тығыздығы
10. - трансформатордың жүктемелену коэффициенті.
Трансформатор төмендеткіш ретінде қолданылады.

АНЫҚТАУ КЕРЕК:
1. Трансформатор орамдарындағы номинал токтарды;
2. Бос жүріс тоғын;
3. Н - өзекшедегі магнит өрісінің кернеулігін ;
4. W -oрамдағы сымның оралу санын;
5. Ф- өзекшедегі магнит ағынын;
6. q - өзекшенің көлденең қимасының ауданын;
7. Өзекше болатының көлемі мен массасын;
8. Өзекшедегі қуаттың шығынын, орамның мысындағы Рмн номинал шығынды;
9. Uкр-қысқаша тұйықталу кернеуінің реактивті құраушысын;
10. Орамның авктив кедергісін;
11. Орамның реактивтік кедергісін.

ТҰРҒЫЗУ КЕРЕК:
1. U2=f(β)-сыртқы сипаттамасын;
2. Трансформатордың η п.ә.к-ң жүктеме коэффициентіне байланыстылық графигін;
3. Номинал жүктемеде трансформатордың векторлық диаграммасын.
Векторлық диаграмма тұрғызған кезде Е2 мен Е1 векторларын масштабсыз салуға болады.

НҰСҚАЛАР БОЙЫНША МӘЛІМЕТТЕР
1.1-кесте
р№
Sн,кВА
U1н,кВ
lср,см
Bm,Тл
γ,%
Uк,%
СОSφ2
U2н,В
1
400
6
490
1.3
6
5,5
0,8
60
2
630
10
570
1,35
3,5
5,5
0,85
400
3
1000
10
350
1,4
8,5
5,5
0,9
400
4
160
10
460
1,45
7,0
5,5
0,92
400
5
1000
35
660
1,70
5,5
6,5
0,8
6300
6
1600
35
750
1,75
4,6
6,5
0,85
10500
7
2500
35
850
1,75
4,0
7,0
0,9
10500
8
400
10
830
1,35
6,0
5,5
0,92
6300
9
630
10
580
1,5
5,5
5,5
0,85
525
10
1000
35
660
1,65
5,0
6,5
0,9
6300
11
100
10
380
1,2
8,0
8,5
1,0
400
12
160
10
475
1,3
7,0
5,5
0,9
400
13
250
10
475
1,4
6,5
5,5
0,8
400
14
400
10
550
1,5
6,0
5,5
0,85
400
15
630
10
550
1,55
5,5
5,5
0,88
400
16
1000
35
640
1,7
5,0
6,5
0,85
6300
17
100
6
380
1,3
8,0
5,5
0,8
525
18
160
6
420
1,35
7,5
5,5
0,85
525
19
250
6
470
1,45
7,0
5,5
0,9
525
20
400
6
550
1,45
6,5
5,5
0,92
525
21
630
6
580
1,5
6,0
5,5
0,85
525
22
1000
6
630
1,65
5,5
5,5
0,9
525
23
100
35
390
1,3
7,5
6,5
0,85
10500
24
160
35
470
1,4
7,0
6,5
1,0
10500
25
250
35
490
1,4
6,0
6,5
0,9
10500
26
400
35
520
1,4
6,0
6,5
0,8
6300
27
630
6,0
300
1,3
9,0
6,5
0,8
400
28
140
6,0
250
1,2
9,5
5,5
0,85
400
29
140
6,0
120
1,1
10,
5,5
0,9
400
30
100
6,0
380
1,3
8,0
5,5
1,0
400

Кесте 1.2

Вm,Тл
0,8
0,9
1
1,2
1,4
1,5
1,6
1,7
1,75
Н,Асм
1,6
2,0
2,5
5
10
13
18
25
30
Рб,Вткг
0,77
1,07
1,34
2
2,6
3
3,3
3,7
3,9