Mavzu: Transformatorlar. Reja

Mavzu: Transformatorlar.
Reja:
1. Umumiy tushunchalar.
2. Transformatorning tuzilishi va ishlash prinsipi
3. Transformatorning ish rejimlari.
4. Transformatordagi quvvat isroflari va uning foydali ish koeffitsienti.
Darsning maqsadi: Bir fazali transformatorlarning tuzilishi va ishlash prinsipi, transformatorning ish rejimlari, transformatorlardagi quvvat isroflari va FIK oid bilimlarni talabalarda shakllantirish. Talabalarda mustaqil fikrlashni shakllantirish
Transformatorlar haqida umumiy tushunchalar.
Elektrotexnikaning asosiy vazifalaridan biri elektr energiyasini bir joydan ikkinchi joyga uzatishdir. CHunki elektr energiyasining iste’molchilari aksariyat hollarda yoqilg‘i va gidroresurslar tabiiy joylashgan rayonlarga qurilgan elektr stansiyalaridan bir necha o‘nlab va yuzlab kilometr masofalarda joylashadi. Elektr energiyasini uzatish liniyalarida esa quvvatning issiqlikka sarf bo‘ladigan isrofi va kuchlanishning pasayuvi doimo mavjuddir. Liniyaning uzunligi ortgan sari bu ko‘rsatkichlar ham ortadi. Elektr tokining to‘la quvvati ( )ni o‘zgartirmagan holdi uni turli kuchlanish va tok bilan uzatish mumkin. Quvvat formulasidan ko‘rinib turibdiki, uzatishda kuchlanish qanchalik yuqori bo‘lsa ( ), tok kuchi shunchalik kichik bo‘lib, u bilan bog‘liq isroflar ham shunchalik kam bo‘ladi. Tok kuchini kamaytirish uzatish simining ko‘ndalang kesimini kichik olishga va rangli metallarni tejashga imkon beradi.
Hozirgi vaqtda o‘zgaruvchan tokning 35, 110, 220, 500, 750, va 1150kV kuchlanishli uzatish liniyalari mavjud. Ammo o‘ta yuqori kuchlanishlarni bevosita generatorlardan olib bo‘lmaydi. Odatda, elektr stansiyalaridagi generatorlarning nominal kuchlanishi ko‘pi bilan 21kVdan oshmaydi. Elektr energiyasining iste’molchilari esa 380/220; 220/127 V nominal kuchlanishlarga mo‘ljallangan. SHuning uchun generatorlar ishlab chiqaradigan elektr energiyasining nisbatan past kuchlanishli, ammo katta tok kuchiga ega bo‘lgan quvvatini (hozirgi vaqtda 150,300, 500, 800 va 1200 ming kVli generatorlar ishlab chiqariladi) yuqori kuchlanishli va nisbatan kichik tok kuchiga ega bo‘lgan quvvatga o‘zgartirish kerak. Bu vazifa transformatorlar yordamida oddiygina hal etiladi.
Transformatorning ixtirochisi P.N.YAblochkov hisoblanadi. U 1876 yilda elektr yoy lampasi uchun manba sifatida ilk bor transformatordan foydalangan.
Transformatorlardan foydalanish 1891 yili uch fazali transformatorning konstruksiyasi ishlab chiqilib, elektr energiyasini uch fazali tok sistemasi yordamida uzatish amalga oshirilgandan so‘ng yanada kengaydi. Bu elektrlashtirishning jadal rivojlanishiga sabab bo‘ldi.
5.1 rasmda elektr energiyasini transformatorlar yordamida uzatish sxemasi ko‘rsatilgan. Sxemadan ko‘rinib turibdiki, elektrostansiyada generator ishlab chiqarayotgan elektr energiyasi transformator Tr1 yordamida 6kv kuchlanishdan 35 kVgacha orttirilib, elektr uzatish liniyasi orqali taqsimlovchi podstansiyaga berilmoqda. U erda pasaytiruvchi transformator Tr2 yordamida kuchlanish 35 kVdan 6 kVgacha pasaytirilib, iste’molchining transformatori Tr3 ga uzatilmoqda. Bunday transformatorlardan bir nechta bo‘lishi mumkin. Transformator Tr3 yordamida kuchlanish 6kVdan iste’molchi uchun zarur bo‘lgan 380/220, 220/127 V kuchlanishlarga aylantiriladi. Ko‘rinib turibdiki, elektr energiyasi elektristansiyadan iste’molchiga etib kelguncha uch marta transformatsiyalanmoqda. Real hollarda transformatsiyalanish soni bundan ham ko‘p bo‘lishi mumkin.


5.1-расм
Elektr energiyasini bir pog‘onada bo‘lgan kuchlanish va tokini boshqa pog‘onadagi, kuchlanish va tokka aylantirib beradigan statik (harakatlanuvchi qismlari bo‘lmagan) elektromagnit apparati transformator deyiladi. Transformatorlar energetik sistemalarda qo‘llanishidan tashqari, kuchsiz toklarda ishlovchi hisoblash mashinalari, avtomatika, telemexanika, aloqa, radiotexnika va televidenie qurilmalari zanjirlarida va umuman, elektr kuchlanishini o‘zgartirib berish kerak bo‘lgan barcha joylarda ishlatiladi.
Transformatorlar bajaradigan vazifasiga ko‘ra quyidagi turlarga bo‘linadi:

• 
  elektr energiyasini uzatish va taqsimlash uchun mo‘jallangan katta quvvatli (uch fazali) transformatorlar;
  
• 
  kerakli joylarda kuchlanishni keng doirada o‘zgartirib berish va dvigatellarni ishga tushirish uchun mo‘ljallangan avtotransformatorlar;
  
• 
  taqsimlash tarmoqlaridagi kuchlanishni rostlab turish uchun mo‘ljallangan induksion rostlagichlar;
  
• 
  o‘lchov asboblari va himoya vositalarini sxemalarga ulash uchun mo‘ljallangan o‘lchov transformatorlari ;
  
• 
  payvandlash, qizdirish pechlari sinov, to‘g‘rilash va hokazolar uchun mo‘ljallangan maxsus transformatorlar.
  

5.2-расм
Transformatorning tuzilishi va ishlash prinsipi. Transformator turlarining ko‘p bo‘lishiga qaramay, ularda bo‘ladigan elektromagnit jarayonlar umumiy o‘xshashlikka ega bo‘lib, ularning ishlash prinsipi bir xildir. 5.2-rasmda bir fazali ikki chulg‘amli transformatorning sxemasi va shartli belgilanishi ko‘rsatilgan. Transformator po‘lat o‘zak (magnit o‘tkazgich) 1 dan ikkita mis chulg‘amlar 2 dan iborat. Po‘lat o‘zakning induksion toklar hisobiga qizib ketishini kamaytirish maqsadida u qalinligi mm bo‘lgan elektrotexnik po‘lat plastinalardan yig‘iladi. Platinalarning ikki tomoniga izolyasion lok surtiladi yoki ular tegishlicha qizdiriladi. Po‘lat o‘zak plastinalarni yig‘ish tartibi 5.3-rasmda ko‘rsatilgan. Qatlam platinalarining choklari ustma-ust tushmasligi kerak.
Po‘lat o‘zak magnit zanjirini hosil qilish uchun xizmat qiladi va shu tufayli asosiy magnit oqimi F po‘lat o‘zak bo‘ylab harakatlanadi. Po‘lat o‘zakning mis chulg‘amlari o‘ralgan qismi sterjen deyiladi. Transformatorning manbaga ulangan chulg‘ami birlamchi, iste’molchiga ulangani esa ikkilamchi chulg‘am deyiladi. SHuning uchun birlamchi chulg‘amga (zanjirga) oid kattaliklar 1 indeksiga ega, masalan, birlamchi chulg‘amning o‘ramlar soni , qismalaridagi kuchlanish , zanjirdagi tok va h.k. SHuningdek, ikkilamchi chulg‘amga oid kattaliklar soni 2 indeksiga ega, masalan, va h.k.
Transformatorning birlamchi chulg‘amiga berilgan sinusoidal kuchlanish ( ) ta’sirida chulg‘amdan o‘zgaruvchan tok oqib o‘tadi. Bu tok transformatorning po‘lat o‘zagida o‘zgaruvchan magnit oqimi (F)ni hosil qiladi. CHulg‘amlarning o‘ramlarini kesib o‘tayotgan bu asosiy magnit oqimi birlamchi chulg‘amda o‘zinduksiya, ikkilamchi chulg‘amda esa o‘zaro induksiya hodisasiga binoan tegishlicha va elektr yurituvchi kuchlarni induksiyalaydi. Mazkur EYUKlarning ta’sir etuchi qiymatlari:
, (5.1)
. (5.2)


5.3-расм
Bu erda –o‘zgaruvchan tokning chastotasi,Gs -birlamchi va ikkilamchi chulg‘amlarning o‘ramlari soni F-asosiy magnit oqimi, Vb.
Demak, (5.1) va (5.2) ifodalardan ko‘rinadiki, chastota va magnit oqimi F o‘zgarmas bo‘lganda chulg‘amlarda induksiyalangan EYUK va lar ularning o‘ramlari soniga proporsional ekan, ya’ni
.
Bu nisbat transformatorning transformatsiya koeffitsienti hisoblanadi, ya’ni
. (5.3)
Mazkur koeffitsient transformatorga berilgan kuchlanishning necha marta o‘zgarishini ko‘rsatadi. Agar bo‘lsa, transformator kuchlanishni pasaytirib beruvchi, agar bo‘lsa, kuchlanishni orttirib beruvchi hisoblanadi.
Agar 5.2-rasm, a da ko‘rsatilgan transformatorning ikkilamchi chulg‘amiga nagruzka ( ) ulasak, EYUK ( ) ta’sirida undan tok ( ) o‘ta boshlaydi. SHunday qilib, kuchlanishi , tok kuchi bo‘lgan manbaning elektr energiyasi transformator yordamida kuchlanishi va tok kuchi bo‘lgan elektr energiyasiga aylantirib, iste’molchiga uzatiladi.
Transformatorning manbadan (tarmoqdan) olayotgan birlamchi quvvati bo‘lsa, uning iste’molchiga berayotgan ikkilamchi quvvati . Agar transformatordagi quvvat isrofi hisobga olinmasa, bo‘ladi.
Birlamchi va ikkilamchi zanjirlardagi faza siljish burchaklarini taxminan bir xil desak, deyish mumkin. Agar kuchlanishlar bir-birlari bilan xuddi EYUKlar kabi nisbatta bo‘ladi desak, transformatsiya koeffitsientini qayta yozish mumkin:

Demak, transformator chulg‘amlaridagi toklar kuchlanishlarga teskari proporsional.