Тақырыбы: Автотрансформаторлар және өлшеуіш

Трансформаторлар

Жоспар: 1.Автотрансформаторлар құрылысы

2. Автотрансформаторлардың принциптік схемасы

3.Өлшеуіш трансформаторлар туралы түсінік.

Құрастыру тұрғысынан алып қарағанда автотрансформатор трансформаторға ұқсас, болаттан жасалған магниттік өткізгіштерде әртүрлі көлденең қиамлы өткізгіштерден жасалатын екі орамасы орналастырылады. Бір орамасының соңы екіншісінің басымен қосылады. Тізбектеп қосылған екі орама жоғарғы кернеудің ортақ орамасын құрады. Автотрансформатордың төмен кернеулі орамасы ретінде жоғары кернеу орамасының бөлігі болып табылатын екі орамасының бірі пайдаланылады. Сонымен, автотрансформатордың төмен және жоғары кернеу орамалары арасында тек магниттік байланыс емес, электрлік байланыс те бар.

Төмендеткіш автотрансформатордың принциптік схемасы 7-суртте көрсетілген. Бірінші реттік (жоғары) кернеу орам саны w₁ бірінші реттік ораманың А-Х қысқышына беріледі. Екінші реттік орама а-Х бірінші реттік ораманың бір бөлігі болып табылады, оның орам саны w₂ .

7-сурет. Төмендеткіш автотрансформатордың принциптік схемасы

Бос жүріс кезінде І₁= 0, бірінші реттік ораманың кедергілеріне түсетін кернеуді есепке алмасақ, бірінші және екінші реттік орамаларының ЭҚК-терінің тепе-теңдік теңдеулерін мына түрде жазуға болды: U₁ =E₁=4,44 w₁ fФ_m; U₂ =E₂=4,44 w₂ fФ_m .

Егер автотрансформаторлардың екінші реттік орамасын қандай да бір энергия қабылдағышына тұйықтасақ, онда екінші реттік тізбекте І₂ тогы жүреді.

Энергия шығынын есепке алмасақ, автотрансформаторлардың желіден тұтынатын қуаты оның екінші реттік орамаға беретін қуатына тең деп қарауға болады, яғни P=U₁I₁= U₂I₂, бұл жерден I₁I₂ =W₁W₂ = 1/n.

Сонымен трансформаторлардың негізгі қатынастары автотрансформаторлар үшін де орындалады.

Ораманың жоғарғы және төменгі кернеулі желілерге ортақ а-х бөлігінде бір-біріне қарсы бағытталған екі І₁ және І₂ токтары фаза бойынша бір – бірінен 180° ығысқан деп қарауға болады, ораманың а-х бөлігіндегі І₁₂ тогы екінші және бірінші реттік желі токтарының арифметикалық айырымына тең, яғни І₁₂-І₂-І₁=I(1-І/n).

Төмендеткіш автотрансформаторларда І₁₂ ток бағыты І₂ тогымен бағыттас болса, ал жоғарылатқыш автотрансформаторларда ол- І₂ тогына қарама қарсы.

Бірдей пайдалы қуатты автотрансформаторлардың трансформаторлардан артықшылығы: материалдардың – орама материалдардың болаттың аз жұмсалуында, энергия шығынының аздығында, пайдалы әсер коэффициентінің жоғарылығында және жүктеме өзгеруіне байланысты кернеу өзгеруінің аздығында. Бірдей ток тығыздығында автотрансформатордың орамаларының өткізгіштерінің массасы трансформатордыкінен кіші болады. Бұл жағдай түсіндіріледі. Трансформаторлардың магниттік өткізгішінде екі орама бар – көлденең қимасы І₁ тогына есептелген, орам саны w₁ бірінші реттік орама және көлденең қимасы І₂ тогына есептелген, орам саны w₂ – екінші реттік орама. Автотрансформаторларда да екі орама бар, бірақ олардың бірі (А-а бөлігі) (w₁- w₂) орам саны бар көлденең қимасы І₁ тогына есептелген өткізгіштерден, ал екіншісі (а-Х бөлігі) w₂ орам саны бар және орам өткізгіштернің көлденең қимасы І₂-І₁=I₁₂ тогына есептелген.

Автотрансформаторлардағы магниттік өткізгішінің болатының массасы және оның көлденең қимасы да трансформаторлардың магниттік өткізгішінің көлденең қимасынан және болат массасынан аз. Бұл мынаған байланысты: трансформаторда энергия бірінші реттік желіден екіншісіне орамалар арасындағы электромагниттік байланыс арқылы болатын магниттік жолмен беріледі.

Автотрансформаторларда энергияның бір бөлігі бірінші реттік желіден екіншісіне екі орама арасындағы электрлік байланыс арқылы, яғни электрлік жолмен беріледі. Бұл энергияны беру барысында магнит өрісі қатыспағандықтан, автотрансформаторларда электромагниттік қуаты трансформаторға қарағанда кіші. Активтік жүктеме кезінде автотрансформаторлардың пайдалы қуаты Р₂=U₂I₂. I₂=I₁+I₂ болғадықтан Р₂=U₂I₁+ U₂I₁₂= P₃ + P_m, мұндағы P_m - автотрансформаторлардың электрлік жолымен берілетін электрлік қуаты , бұл қуат мөлшері қажетті магниттік ағынды, магниттік өткізгішің көлденең қимасы мен массасының анықтайды және ол автотрансформаторлардың есептік қуаты немесе габариттік қуаты болып табылады.

Трансформатормен салыстырғанда автотрансформаторлардың елеулі кемшіліктері де бар: қысқа тұйықталу кедергісінің аздығы, қысқа тұйықталу еселігін арттырады: энергия көзі мен тұтынушы арасындағы электлік байланыс жоғары кернеудің төмен кернеулі желіге берілу мүмкіндігін тудырады. Энергия көзі мен энергия қабылдағыш желілері арасында электрлік байланыстың болуы, автотрансформаторлардың полюстарының бір ұшы жерге қосылған энегия қабылдағыштарда (түзеткіш құрылғылар) пайдалануға мүмкіндік бермейді.

Трансформация коэффициенті бірге жуықтаған сайын автотрансформаторларды трансформация коэффициенттері үлкен емес (n=1¸2) қолданылады.

Үш фазалы желілерде, әдетте орамалары жұлдызша қосылатын, үш фазалы автотрансформаторлар пайдаланылады.

Өлшеуіш трансформаторлар кернеу трансформаторлары және ток трансформаторы деп екіге бөлінеді. Оларды айнымалы ток тізбектерінде өлшеуіш аспаптардың өлшеу шектерін кеңейту үшін және осы аспаптарды жоғары кернеулі ток өткізгіш бөліктерінен оқшауламалау үшін қолданады.

Кернеу трансформаторларының құрылысы бойынша кәдімгв кіші куатты трансформаторлар болып табылады. Мұндай трансформаторлардың бірінші реттік орамасы кернеуі өлшенетін не бақыланатын желінің екі еткізгіштік сымына жалғанады, екінші рет­тік орамаға вольтметр немесе ваттметрдің санағыштың параллель-жалғанатын орамаларын т. б. қосады. Кернеу трансформаторының трансформация коэффициентін бірінші реттік кернеудің нақтылы (номинал) мәнінде екінші реттік орамадағы кернеу 100в болатындай етіп таңдап алады.

Кернеу трансформаторының жұмыс тәртібі кадімгі-траксформатордың бос жүріс тәртібіне ұқсасе өйткені вольтметр немесе ватт­метрдің, санағыштың т. с. с. параллель орамаларының кедергілері өте үлкен, сондыктан екінші реттік орама тогын елемеуге болады. Екінші реттік орамаға өлшеуіш аспаптарын кептеп косу орынсыз. Егер трансформатордың екінші реттік орамасына қосылған вольт-метрге және бір вольтметрді параллель жалғасақ немесе ваттметрдің, санағыштың т. с. с. параллель орамаларын коссақ, онда трансформатордың екінші реттік орамасының тогы көбейеді, ол екінші реттік орама қыскыштарында кернеу кемуіне алып келсді,.. бүл аспаптардың көрсету дәлдігін кемітеді.

Ток трансформаторлары айнымалы токты түрлендіруге арналады. Олар бірінші реттік тізбектен (желіден) нақтылы (номинал) үлкен ток өткен кезде екінші реттік орамадағы ток 5 А боларлык-тай етіп жасалынады. Ток трансформаторынын бірінші реттік ора­масы тогы өлшенетін жүктемеге тізбектеп косылады: екінші рет­тік орама амперметрмен немесе ваттметрдің санағыштың т. с. с тізбектеліп қосылатын орамаларымен түйықталады, яғни кіші ке-дергісі бар өлшеуіш аспаптарға тізбектеп қосылады.

Ток трансформаторынын жұмыс жасау тәртібінің кәдімгі трансформатордың жүмысынан елеулі айырмашылығы бар.

Кәдімгі траксформаторда, берілген кернеу өзгермеген жағдайда, жүктеме шамасы өзгергенімен өзекшедегі магниттік ағын тұрақты күйінде калады. Егер кәдімгі трансформаторда жүктеме, яғни екінші реттік орамадағы ток азайтылса, онда бірінші реттік. орама тогы да азаяды, және егер екінші реттік ораманы ажыратса, онеда бірінші реттік орама тогы бос жүріс тогына /о дейін азаяды.

Ток трансформаторы жүмысында оның екінші реттік орамасы аз кедергілі өлшеуіш аспабына түйықталған, сол себепті трансфор-матордын жумыс жасау тәртібі қысқа түйыкталуға жақын. Сондық тан трансформатардың магниттік өткізгіш ішіндегі магниттік ағын аз. Егер ток транс-форматорының екінші реттік орамасын ажы-ратсақ, онда бүл орамда ток болмайды, ал бірінші реттік орамадағы ток езгермей сол күйінде калады.

Сонымен, ток трансформаторынын екін­ші реттік орамасы ажыратылған кезде бі­рінші реттік орама тогымен қоздырылған, екінші реттік орама тогының магнитсіздендіру әрекетіне кездеспе-ген, магниттік ағыны мен екінші реттік ораманың ЭҚК-і өте үлкен болуы мүмкін. Бүл осы орама оқшауламасыньщ бүтін болуына және қызмет көрсетушілерге қауіп туғызады. Сондықтан трансфор-матордьщ екінші реттік орамасынан өлшеуіш аспаптары ағытылып тасталған жағдайда осы орама қысқа тұйықталуы қажет.

Ток трансформаторынын екінші реттік орамасына көп өлшеуіш аспаптарын коссақ өлшеу дәлдігі азаяды. Ток трансформаторлары­ның құрылысы аткаратын қызметіне байланысты алуан түрлі бо­лады. Олар орнықты және тасымалды болады.

8-сурет. Өлшеуіш трансформаторларының шартты белгілері:

а-кернеудікі; б- токтікі.

Жүмыс барысында өлшеуіш ток және кернеу трансформатор­ларының бірінші реттік орамасының оқшауламасы бүлініп тесілуі (пробой) мүмкін. Соның салдарынан бірінші реттік срама магнит­тік өткізгішпен немесе екінші реттік орамамен электрлік қосылыста болады. Қызметшілердің жүмыс істеу қауіпсіздігін сақтау үшін өлшеуіш трансформаторлардың магниттік өткізгіштері мен екінші реттік орамалары жерге қосылады. Өлшеуіш трансформаторлар­дың шартты белгілері 8-суретте көрсетілген.

Лекция