Mündəricat Səh. Zona nəzəriyyəsinə görə metallar, yarımkeçiricilər və dielektriklər

Yer kürəsinin kütləsi və maqnit sahəsi

Yer kürəsinin Günəşdən məsafəsi, fırlanma sürəti və ya yer üzü formaları ilə yanaşı böyüklüyü də əhəmiyyət daşıyır. Yer kürəsinin kütləsinin sadəcə 8%-nə bərabər olar Merkuri və ya Yer kürəsindən 318 dəfə artıq kütləyə malik olan Yupiterlə Yer kürəsini müqayisə etdikdə planetlərin çox müxtəlif ölçülərə malik olduğunu görürük. Bəs görəsən bu qədər müxtəlif ölçülərdəki planetlər arasında Yer kürəsinin ölçüsü təsadüfən müəyyən edilib?

"Yer kürəsinin ölçüsü lazımi qədərdir. Daha kiçik olsaydı, Yer kürəsinin cazibə qüvvəsi çox zəifləyəcək və atmosferini ətrafında saxlaya bilməyəcəkdi, daha böyük olsaydı, bu dəfə də Yer kürəsinin cazibə qüvvəsi çox artar və bəzi zəhərlli qazları da saxlayaraq atmosferi öldürücü hala salardı…" (F. Press, R. Siever, Earth, New York: W. H. Freeman, 1986, s. 4)Yer kürəsinin kütləsi ilə yanaşı daxili quruluşu da həyat üçün xüsusi nizamlanmışdır. Bu daxili quruluşdakı təbəqələr sayəsində Yer kürəsi maqnetik sahəyə malikdir və bu maqnetik sahə həyatın qorunması üçün çox vacibdir. Press və Siver bu mövzunu belə açıqlayırlar:
"Yer kürəsinin nüvəsi isə çox böyük həssaslıqla tarazlanmışdır və bu nüvə radioaktivliklə qidalanan temperatur motorudur. Əgər bu motor daha yavaş işləsəydi, qitələr indiki formalarda ola bilməzdilər… Dəmir heç vaxt əriməz və mərkəzdəki maye nüvəyə enməzdi və beləliklə Yer kürəsinin maqnetik sahəsi heç vaxt əmələ gəlməzdi. Əgər Yer kürəsinin daha çox radioaktiv yanacağı olsaydı və buna görə də daha sürətli temperatur motoru olsaydı, vulkanik buludlar Günəşi örtəcək qədər qalın olar, atmosfer həddən artıq qatı olar və Yer kürəsinin səthi də demək olar ki hər gün vulkanik partlayışlar və zəlzələlərlə sarsılardı." (F. Press, R. Siever, Earth, New York: W. H. Freeman, 1986, s. 4) Press və Siverin bəhs etdikləri maqnetik sahə həyatımız üçün böyük əhəmiyyətə malikdir. Bu maqnetik sahə, yuxarıda bildirildiyi kimi, Yer kürəsinin nüvəsinin quruluşundan qaynaqlanır. Nüvə dəmir və nikel kimi maqnetik xüsusiyyəti olan ağır elementlərdən təşkil olunmuşdur. Daxili nüvə bərk, xarici nüvə isə maye halındadır. Nüvənin bu iki təbəqəsi bir-birinin ətrafında hərəkət edir. Bu hərəkət ağır metallar üzərində maqnitləşmə təsiri yaradaraq maqnetik sahə əmələ gətirir. Atmosferdən kənara çıxan bu sahə sayəsində Yer kürəsi kosmosdan gələn təhlükələrə qarşı qorunmuş olur. Günəşdən başqa digər ulduzlardan gələn öldürücü kosmik şüalar Yer kürəsinin ətrafındakı bu qoruyucu qalxandan keçə bilmirlər. Xüsusilə də Yer kürəsinin 70000 kilometr uzağında maqnetik halqalar çəkən Van Allen Qurşaqları dünyanı bu öldürücü enerjidən qoruyur.
Sözügedən plazma buludlarının bəzilərinin Xirosimaya atılan atom bombasının 100 milyard mislinə bərabər olduğu hesablanmışdır. Eyni şəkildə Yer kürəsinin maqnetik sahəsi çox şiddətli kosmik şüaların da sadəcə 0.1%-ni keçirir və qalan mində bir faiz şüalar da atmosfer tərəfindən udulur. Bu maqnetik sahəni əmələ gətirmək üçün istifadə edilən elektrik enerjisi bir milyard amperlik axındır və bu bəşəriyyətin bütün tarix boyu istehsal etdiyi eletrik enerjisinin cəminə bərabərdir.
Əgər Yer kürəsinin bu maqnetik qalxanı olmasa yer üzündəki həyat tez-tez öldürücü şüalarla məhv ediləcək, bəlkə də heç mövcud olmayacaqdı. Amma Press və Siverin bildirdiyi kimi, Yer Kürəsinin nüvəsi lazımi formada olduğu üçün Yer kürəsi bu təhlükələrdən qorunur. Başqa sözlə desək, göy üzündə bizim üçün yaradılmış xüsusi qoruyucu qalxan var.
Mövzu 5.Transformatorun iş prinsipi
Transformator dəyişən cərəyanın tezliyini dəyişmədən, gərginlik və cərəyanı bir qiymətdən digər qiymətli kəmiyyətlərə çevirən statik elektromaqnit qurğudur. Gərginliyin yüksəldilməsi yüksəldici transformatorların köməyilə, azaldılması alçaldıcı transformatorlar vasitəsilə həyata keçirilir.
Transformatorlar energetikada, radiotexnikada, rabitə sistemlərində, avtomakida, ölçmə texnikasında və. s sahələrdə tətbiq edilir. Transformatorlar vəzifəsinnə görə aşağıdakılara bölünürlər: energetik sistemlər- də böyük güclərin ötürülməsi və paylaşdırılmasında, gərginliyin tənzimləndirilməsi qurğularında, dəyişən cərəyan elektrik mühərriklərini, işıqlandırma şəbəkələrini qidalandıran güc transformatorları, qaynaq aparatlarını, elektrik sobalarını və s . işlədiciləri qidalandıran xüsusi transformatorlar, ölcmə texnikasında istifadə olunan ölçü transformatorları, radiocihazlarda istifadə olunan radio transformatorlar. Fazaların sayına görə transformatorlar birfazalı və çoxfazalı (adətən üçfazalı) olurlar. Rabitə texnikasında istifadə edilən transformatorlar alçaq və yüksək tezlikli olurlar. Dolaqların sayına görə transformatorlar bir dolaqlı (avtotransformator), iki dolaqlı və çox dolaqlı olurlar.
Transformatorlar müxtəlif səbəblərə görə aşağıdakı qruplara bölünür:

1. 
   Dolaqlardan birinin gərginliyinə görə - alçaq gərginlikli və yüksək gərginlikli transformatorlar (1000- 1500V-dan yüksək)
   
2. 
   Nüvələrin konstruksiya növünə görə - zirehli, çubuqşəkilli və toroidal şəkilli transformatorlar. Zirehli transformatorun nüvəsi Ш- şəkillidir və dolağı bir sarğacdan ibarətdir. Cubuqşəkilli transformatorun nüvəsi П- şəkillidir və iki sarğaclıdır. Torodial şəkilli transformatorun nüvəsi halqavaridir.
   
3. 
   Soyudulma şərtlərinə görə - təbii hava vasitəsi ilə, məcburi hava vasitəsilə, mayelər vasitəsi ilə və s. soyudulan transformatorlar. Hava ilə soyudulan transformatorlar quru, mayelər (yağ) vasitəsi ilə soyudulan transformatorlar yağ transformatorları adlanır.
   
4. 
   Gücün qiymətinə görə - kiçik güclü (bir neçə kVt), orta və böyük gücə malik transformatorlar.
   
5. 
   İş müddətinə görə - çox müddətli (10000-20000 saat), az müddətli (1san-10 dəq ) və s. olan transformatorlar.
   

Transformatorun quruluşu
Transformatorlar iki əsas hissədən: qapalı maqnitkeçiricidən – nüvədən və onun üzərində yerləşdirilmiş dolaqlardan ibarətdir. Radoitexniki sxemlərdə istifadfə edilən kiçik güclü yüksəktezlikli transformatorlarda maqnitkeçirici hava mühitindən ibarət olur. Transformatorlar çubuq və zirehli nüvəli olurlar. Çubuq nüvəli transformatorlarda dolaqlar nüvəni, zirehli nüvəli transformatorlarda, əksinə nüvə dolağı əhatə edir.Zirehli transformatorlarda sarğacların dolaqları mexaniki zədələnmələrdən yaxşı mühafizə olunur. Maqnitkeçiricinin boyunduruq adlanan yuxarı hissəsi çubuqlara dolaqlar (sarğaclar) oturulduqdan sonra bərkidilir. Hava boşluğunun olmaması üçün çubuqlar və boynduruq çox kip birləşdirilir.
Kiçik güclü transformatorlarda preslənmiş halqalardan və ya uzun lentlərdən sarınmış maqnitkeçiricilərdən istifadə olunur. Bu nüvələrdə hava boşluğu olmur, ona görə də hava boşlugu olmur.Yüksək tezliklərə hesablanmış transformatorlarda halqalı nüvələr çox vaxt izolyasiya lakları ilə qarışdırılmış ferromaqnit tozundan preslənərək hazırlanır.
Nüvə qalınlığı 0,35 0,5 mm olan xüsusi yüksək elektromaqnit keçiriciliyinə malik elektrotexniki polad vərəqələrdən hazırlanır. Nüvəni polad vərəqələrdən hazırlamaqda məqsəd orada dəyişən maqnit selinin təsirindən yaranan burulğanlı cərəyanları (Fuko cərəyanları) azaltmaqdır. Polad vərəqələr bir-birindən istiyə davamlı lak və ya xüsusi kağızla izolyasiya edilir. Ən sadə və ucuz başa gələn izoledici vasitə poladın səthinin qızdırılma yolu ilə oksidləşməsindən yaranan təbəqə ilə örtürülməsidir. Bəzi hallarda polad vərəqələrin bir üzü yağlarda həll olmayan xüsusi sintetik laklarla 0,04÷0,06 mm qalınlığında örtülür.
Transformatorun nüvəsi kvadrat və ya çoxpilləli çoxbucaqlı formada hazırlanır. Kvadrat formalı en kəsiyinə malik nüvə ancaq kiçik güclü transformatorlarda , çoxbucaq formalı nüvələr isə böyük güclü transformatorlarda tətbiq edilir.
Transformatorların dolaqları mis məftildən hazırlanır, eyni bir və ya müxtəlif çubuqlarda, yanaşı və bir-birinin altında qoyulur. Nəzərə almaq lazımdır ki, dolaqlar bir-birinin altında qoyulanda çubuğa əvvəlcə alçaq gərginlik dolağı, ondan yuxarıda yüksək gərginlik dolağı yerləşdirilir.
Transformatorun dəyişən cərəyan mənbəyinə qoşulmuş dolaqlarına birinci tərəf, yükə və ya işlədicilərə qoşulmuş dolaqlarına ikinci tərəf dolaqları deyilir. İkinci tərəf dolağının gərginliyi U₂, birinci tərəf dolağının U₁ gərginliyindən kiçik olarsa, transformator alçaldıcı, böyük olduqda isə yüksəldici transformator adlanır.
Transformatorlar dönmə qabiliyyətinə də malikdirlər, yəni transformatorlar həm alçaldıcı, nəm də yüksəldici transformator kimi işləyə bilər.
Transformatorun birinci tərəf dolağı bir gərginliyə hesablanıb hazırlandığı halda, ikinci tərəf bir neçə gərginliklərə hesablanmış iki və daha çox sayda dolaqlara malik ola bilər. Belə transformatorlar çoxdolaqlı transformator adlanır.
Radiotexniki qurğularda, avtomatika, idarəetmə sistemlərində istifadə edilən çox dolaqlı transformatorların sayı üçdən çox olur.
Transformatorlar işləyəndə dolaqlardan cərəyan axması nəticəsində, nüvənin artıq maqnitlənməsi və burulğanlı cərəyanın təsirindən istilik ayrılır. Bu səbəbdən transformatorlarda soyutma sistemindən istifadə olunur.
Kiçik güclü (gücü 10kVA- a qədər) transformatorlar quru transformatorlar adlanırlar, çünki onlarda hava ilə soyudulma kifayət edir.
Güclü transformatorlarda yağ soyudulması tətbiq edilir. Bu transformatorlarda nüvə dolaqlarla birlikdə transformator yağı doldurulmuş çəndə yerləşdirilir. Burada yağ yalnız istiliyi götürmür, o həm də yaxşı dielektrikdir. Temperatur yüksələndə yağın həcmi dəyişir. Bu zaman artıq yağ transformatora qoyulan yağgenişləndirici tərəfindən udulur. Temperatur azalanda isə yağ yağgenişələndiricidən çənə qayıdır.
BİRFAZALI TRANSFORMATORUN IŞ PRINSIPI
Ferromaqnit nüvəli birfazalı trasformator 1876-cı ildə rus alimi P.İ.Yabloçkov tərəfindən ixtira edilmişdir. Transformatorun iş prinsipi elektromaqnit induksiya qanunu­nun təsirindən ibarət olan qar­şı­lıqlı induksiya hadisəsinə əsaslanır.
Ən sadə transformator – birfazalı iki dolaqlı
transformatorun iş prinsipinə baxaq.Transformator
qapalı maqnit keçiricidən və onun çubuqlarında
yerləşdirilmiş iki ədəd dolaqdan ibarətdir.
Dolaqlar izolyasiyalı mis məftillərdən hər iki
çubuqda konsentrik şəkildə yığılır.
Maqnit itkilərini azaltmaq üçün maqnit keçirici
elektrotexniki polad vərəqələrdən hazırlanır
(qalınlığı 0,35 -05mm).Transformatorun birinci tərəf
dolağı U₁ dəyişən gərginlikli qidalanma mənbəyinə
qoşu­lan­da bu dolaqdan I₁ cərəyanı axır. Həmin cərə­yan maqnit keçiricidə dəyişən maqnit seli əmə­lə gətirir. Maqnit seli ikinci dolağın sarğılarına nüfuz edərək onları kəsir və bu dolaqda e₂ e.h.q-si induksiyalayır. Elektromaqnit induksiya qanununa görə transformatorun do­laqlarında yaranan e.h.q-ləri
– dolaqların sarğı­­lar sayıdır.
TRANSFORMATORUN DOLAQLARININ EHQ-Sİ
Elektromaqnit induksiya qanununa görə transformatorun do­laqlarında yaranan e.h.q-ləri

Nüvədə yaranan maqnit seli sinusoidaldır. Onda:

Eyni qayda ilə:
Deməli, transformatorun dolaqlarında induksiyalanan e.h.q-ləri maqnit selindən zaman etibarı ilə 1/4 period, fazaca 90° geri qalır. E.h.q-nin amplitud qiymətləri:

E.h.q-lərinin təsiredici qiymətləri belə olar: burada f – dəyişən cərəyanın tezliyi; – dolaqların sarğı­­lar sayıdır.
Transformatorun e.h.q-lərinin nisbətinə transformasiya əmsa­lı deyilir:

ÜÇFAZALI TRANSFORMATORLAR
Üçfazalı dövrələrdə , elektrik veriş xətlərində üçfazalı cərəyanın enerjisini transformasiya etmək üçün üsfazalı güc transformatorlarından istifadə edilir. Üçfazalı transformatorun nüvəsinin üç çubuğu var, onların hər birinə bir fazanın iki dolağı – yüksək və alçaq gərginlik dolaqları yerləşdirilir.Üçfazalı transformatorlar adətən gücü 60000 kVA qədər olan qurğularda tətbiq edilir. Üçfazalı transformatorun iş prinsipi və elektromaqnit prosesləri analoji olaraq birfazalı transformatorda olduğu kimidir. Bu transformatorun əsas xüsusiyyəti transformasiya əm­sa­lının dolaqların birləşmə üsulundan asılı olmasıdır.
Konstruktiv olaraq üçfazalı trasformatorun dolaqları birfazalı trasformatorlarda olduğu kimi hazırlanır. Üçfazalı trasformatorun yüksək gərginlik dolaqlarının başlanğıcları böyük hərflərlə A, B, C, sonları isə X, Y, Z hərfləri ilə işarə olunur. Alçaq gərginlik dolaqlarının başlangıclarını kiçik a, b, c və sonu isə x, y, z sıfır çıxış nöqtəsi "o" ilə təyin edilir.
Üçfazalı trasformatorun dolaqları dörd sxem üzrə birləşdirilir: ulduz (λ), sıfır çıxışla ulduz (λ₀), üçbucaq ( ), sıfır çıxışla ziqzaq (qarışıq).
Üçfazalı trasformatorun dolaqları ulduz şəkilində birləşdiyi zaman hər üç dolağın sonu öz aralarında birləşdirilərək, ümumi neytral (sıfır) nöqtə əmələ gətirir (şək.2a). Həmin dolaqların başlanğıcı isə dəyişən cərəyan elektrik enerjisi mənbəyinin və ya enerji qəbuledicisinin şəbəkə naqillərinə qoşulur.
Dolaqlar üçbucaq şəkilində birləşdiyi zaman (şək. 2b) birinci dolağın əvvəli ikincinin sonu, ikinci dolağın əvvəli üçüncünün sonu , üçüncü dolağın əvvəli birinci dolağın sonu ilə birləşdirilir.
Bəzən bu iki sxemdən əlavə düzləndirici qurğularda ziqzaq (qarışıq) birləşmə sxemindən istifadə olunur (şək. 2v). Bu sxemdə hər faza müxtəlif çubuqlarda yerləşdirilmiş və qarşılıqlı qoşulmuş sarğılarının sayı eyni olan iki dolaqdan ibarətdir.
Ulduz birləşməsində xətt gərginlik faza gərginliyindən böyük ( ), dolaqların üçbucaq birləşməsində isə xətti gərginlik faza gərginliyinə bərabər olur ( ).

Şəkil1.18 Üçfazalı trasformatorun dolaqlarının qoşulma sxemləri

a) ulduz; b) üçbucaq; v) qarışıq (ziqzaq)