1-мавзу: электр машиналари фанига кириш, фаннинг предмети ва услублари

Бир фазали ва уч фазали трансформаторларнинг тузилиши.


Истеъмолчиларни электр энергияси билан таъминловчи тармоқларда бир фазали ва уч фазали трансформаторлар кенг ишлатилади. Бир фазали трансформатор, асосан, ферромагнит ўзакдан ва унинг стерженларига ўралган иккита ёки ундан ортиқ чулғамдан тузилади.

3-расм. Бир фазали, кичик кувватли трансформаторнинг магнит ўтказгичлари:
а — зирхли, б — стерженли, в — халқасимон.


Ферромагнит ўзак трансформаторнинг магнит системаси, яъни магнит ўтказгичи ҳисобланади. Ферромагнит ўзак магнит оқими ўтадиган контурнинг магнит қаршилигини камайтиради ва чулғамларнинг электромагнит боғланишларини кучайтиради. Қуввати унча катта бўлмаган трансформаторларнинг маг­нит системаси зихрли (а), стерженли (б) ва тороидал (в) шаклга эга бўлиши мумкин (3-расм). Амалда юпқа электротехника пўлатидан ишланган лентадан ўраб тайёрланган магнит ўтказгичлар кенг қўлланилади (4-расм). Трансформаторларнинг пўлат ўзаги юқори легирланган пўлатдан тайёрланади.
Трансформатор ишлаганда унинг чулғамларидан ўзгарувчан ток ўтади. Бу ток трансформаторнинг магнит ўтказгичида ўзгарувчан магнит оқими ҳосил қилади. Бу оқим трансформатор чулғамларида асосий электр юритувчи кучлар (ЭЮК) Е₁ ва Е₂ ни ҳосил килади. Бу ЭЮК ҳакида кейинроқ тўхталиб ўтамиз.

4-расм. Тасмасимон пўлатдан ўралган магнит ўтказгичлар:а — зирхли, б — стерженли, в — халқасимон, г — уч стерженли
Ўзгарувчан магнит оқими трансформаторнинг ферромагнит ўзагида ҳам ЭЮК ҳосил қилади. Агар трансформаторнинг магнит ўтказгичи яхлит темир бўлагидан тайёрланса, унинг магнит ўтказгичида катта қийматли уюрма токлар (фуко токлари) ҳосил бўлиб, улар ферромагнит ўзакни қиздириб юборади. Натижада трансформатор ҳаддан ташкари қизиб кетиб, ишдан чиқади, чунки унинг стерженида изоляцияланган симдан ўралган чулғамлар бўлиб, чулғам изоляцияси ёниб кетади.
Бефойда уюрма токларни камайтириш мақсадида трансформа­торнинг магнит системаси қалинлиги 0,3...0,5 мм ли айрим пластинкалардан йиғилади. Бу пластинкалар бир-биридан юпқа қоғоз ёки махсус лак қатлами билан изоляцияланади. Трансформатор ишлаганда айрим пластинкаларда ҳосил бўладиган уюрма токларнинг қиймати кичик бўлганлигидан унинг магнит ўтказгичи (йўл қўйиладиган температурадан ортиқча) қизимайди.
Ферромагнит ўзакнинг чулғамлар ўраладиган қисми унинг стержени дейилади. Стерженларни пастки ва юқориги томонларидан бирлаштирувчи қисмлар ярмо дейилади. Пўлатнинг қизишини ва қувват исрофини камайтириш мақсадида ярмонинг кўнда­ланг кесим юзини стерженларникига қараганда 10, 15% катта қилинади. Кўпинча, кичик қувватли трансформаторларнинг маг­нит системаси (ёки магнит ўтказгичи) П симон, Ш симон ва 0 симон шаклда бўлади.
Трансформаторларда айрим пластинкалардан йиғилган ферро­магнит ўзак кўндаланг кесим юзининг шакли турлича бўлади. Кичик қувватли трансформаторларда квадрат ёки тўғри тўртбурчак шакл­да; ўртача ва катта қувватли транс­форматорларда доирасимон (зинапоя) шаклида бўлади (5-расм).

5-расм. Ферромагнит ўзак стерженининг кўндаланг кесими:
а — бурчаклари кесилган тўртбурчак шаклида, б — доира, зинасимон.


Ферромагнит ўзакни айрим пластинкалардан йиғиш тартиби 6-расмда (1) кўрсатилган. Уч фазали транс­форматорларда уч стерженли маг­нит ўтказгич қўлланилади (7-расм, а). Бунда учта стержень иккита ярмо билан туташади. 7-расм, б да катта қувватли уч фазали трансформаторнинг уч стерженли ўзагини айрим пластинкалардан йиғилиши келтирилган. (1) 6-расм. Бир фазали трансформатор ўзагини йиғиш тартиби кўрсатилган. Катта трансформаторорнинг магнит ўтказгачини йиғиш: кувватли трансформаторларда а — стерженли, б — зирхли. феромагнит ўзакнинг қизийдиган айрим қисмлари орасида махсус совитувчи каналлар бўлади.
Баъзи трансформаторларда стержень ва ярмолар алоҳида тайёрланади, сўнгра улар бирлаштирилади ва махҳкамланади. Трансформатор ва электр машиналарнинг пулат ўзаклари турли маркали электротехник пўлатдан юпқа (қалинлиги 0,3—0,5 мм ли) тунука кўринишда тайёрланади. Пўлат маркалари тайёрлаш технологияси ва магнитланиш эгри чизиқлари (В-Г(Н)) билан фарқ қилади.

6-расм. Бир фазали трансформаторларнинг магнит ўтказгичини йиғиш:
а-стерженли, б-зиҳрли.

7-расм. а — уч стерженли (уч фазали) магнит ўтказгич,
б — магнит ўтказгични йиғиш.

ГОСТ 21427 га биноан электр машинасозликда пўлатнинг қўйидаги маркалари кенг қўлланади:

Қиздирилган ҳолда жўваланган изотроп электротехник пўлатлар: 1211, 1213, 1313, 1412, 1413 ва бошқа маркаларда;
Совуқ ҳолда жуваланган изотроп электротехник пўлатлар: 2112, 2312, 2412, 2413, 2411 ва бошқа маркаларда. Бу пўлатлар электр машиналарининг пўлат ўзакларида қўлланилади;
Совуқлайин жўваланган анизотроп электротехник пўлатлар: 3412, 3413, 3414, 3404, 3405, 3406 ва бошқа маркаларда; бу пўлат­лар ҳам трансформаторларнинг пўлат ўзакларида қўлланилади.
Пўлат маркаларидаги рақамлар қуйидагиларни билдиради:
Биринчи рақам жуваланиш технологияси ва структуравий ҳолатини кўрсатади: 1 — иссиқлайин жўваланган изотроп; 2 — совуқла­йин жуваланган изотроп; 3 — совуқлайин жуваланган анизотроп пўлатлар.
Иккинчи рақам пўлат таркибидаги кремний миқдорини % да ифодалайди: 1-0,8-1,8 %; 2-1,8-2,8 %; 3-2,8-3,8 %; 4-3,8-4,8% Пўлат таркибига кремний киритилганда унинг зичлиги камаяди ва солиштирма қаршилиги ошади, бу эса қувват исрофини камайтиради.
Учинчи рақам шартли нормаланган ҳарактеристикасини кўрсатади: О—магнит индукцияси Вқ1,5 Т, fқ50 да (Р_1,3/50) ни; 1—магнит индукцияси Вқ1,7 бўлганда (Р, 50) ни ва юқоридаги солиштирма исроф қувват 1,5 Вт/Кг ни кўрсатади.
Юқори частоталарда магнит ўтказгич порошок (кукун) материаллардан, яъни ферритдан тайёрланади. Бундай трансформатор­ларда пўлат ўзак сифатида магнитодиэлектриклар ва ферритлар ишлатилади.
Трансформаторнинг чулғамлари пахтали, лак ёки махсус кабель қоғози билан изоляцияланган мис ёки алюминий симдан ўралади. Симларнинг кўндаланг кесим юзи доира ёки тўртбурчак шаклида бўлиши мумкин. Кичик ва ўртача қувватли трансформа­торларда чулғамлар кўндаланг қирқим юзи доиравий симлардан; катта қувватли трансформаторларда туртбўрчак шаклидаги сим­лардан ўралади. Трансформатор стерженига олдин унинг паст куч­ланишли чулғами концентрик доира ёки цилиндр шаклда ўралади. Бу чулғам устидан картон ёки қоғоз қатлами, унинг устидан алоҳида дисклар шаклида юқори кучланишли чулғам ўралади. 8-расмда стерженли (а) ва зирхли (б) бир фазали трансформатор чулғамларининг жойлашиши кўрсатилган.
Трансформаторларда чулғамлар ва ток ўтказувчи бошқа қисмларни изоляциялаш мақсадида турли изоляцион материаллар ишлатилади. Қўлланилган изоляция қилувчи материалларни ишлатиш давомида қизиш температурасининг маълум даражада ўзгаришига чидамли бўлиши ва трансформаторларнинг доимо яхши ишлашини таъминлаши лозим. Чулғамлар конструкцияси тез совийдиган, ўзгарувчан электр майдонига узоқ вақт чидайдиган ҳамда ишлатиш давомида вужудга келадиган ўткинчи каттароқ кучланишларга қисқа вақт давомида бардош берадиган ва механик жихатдан пишиқ бўлиши лозим.

8-расм. Стерженли (а) ва зирхли (б) бир фазали трансформаторда паст кучланишли (ПК) ва юқори кучланишли (ЮК) чулғамларнинг жойлашиши.

Катта қувватли трансформаторларда баъзан цилиндрик (9-расм, а) ёки қўш концентрик чулғам қўлланилади (9-расм, б). Бунда паст кучланишли чулғам икки қисмга бўлиниб, улар орасига юқори кучланишли чулғам ўрнатилади. Трансформаторларда паст ва юқори кучланишли чулғамлар галма-гал ўрнатилиши ҳам мумкин. Бунда паст ва юқори кучланишли чулғамларнинг айрим секциялари алоҳида дисклар шаклида тайёрланади ва улар стерженга галма-гал ўрнатилади (9-расм, в).

Мойли трансформаторнинг мис чулғамларида ток зичлиги 2— 4,5 А/мм², қуруқ трансформаторларда 1,2—3 А/мм² оралиғида бўли­ши лозим. Зичликнинг катта қиймати катта қувватли трансформаторларга тегишлидир. Кейинги вақтларда чулғамлар алюминий симлардан тайёрланмоқда. Бундай чулғамларда ток зичлиги мис чулғамларга қараганда 40 % камроқ бўлади. Трансформатор чулғамлари қирқими юзаси 0,02—10 мм² бўлган доиравий симлардан ва 6—60 мм² бўлган тўғри бурчакли симлардан тайёрланади.

9-расм. Трансформаторнинг паст кучланишли ва юкори кучланишли чулғамларининг жойлашиши.

Трансформатор чулғамларининг бош ва охирги учлари бак қопқоғида ўрнатилган махсус чинни изоляторлар ичидан ўтказилиб, уларнинг учидаги қисмаларга чиқарилади. Чинни изоляторларнинг ўлчам ва шакллари транс­форматорнинг паст ҳамда юқори кучланишлари қийматига боғлиқ бўлади (10-расм, а ва б).

Трансформаторни ишлатиш учун унинг бирламчи чулғамини энергия манбаига уланади. Трансформа­торнинг энергия манбаига ёки электр тармоғига уланадиган чулғами унинг бирламчи чулғами дейилади. Бу чулғамнинг бош қисми А ҳарфи билан, охирги қисми X ҳарфи билан белгиланади. Истеъмолчига уланадиган чулғам трансформаторнинг иккиламчи чулғами дейилади. Иккиламчи чулғамнинг бош қисми а ҳарфи билан, охирги қисми х ҳарфи билан белгиланади.
Трансформаторлар кучланишни пасайтиришга ёки оширига мўлжаллаб тайёрланади. Иккиламчи чулғамдан олинадиган кучланиш унинг бирламчи чулғамига берилаётган кучланишдан кичик бўлса, кучланишни пасайтирувчи трансформатор ва аксинча, иккиламчи чулғамнинг кучланиши бирламчи чулғамга бери­лаётган кучланишдан катта бўлса, кучланишни оширувчи транс­форматор дейилади.
1 0-расм. Трансформаторнинг қисмали чинни изоляторлари: а-бино ичида ўрнатилган трансформатор учун, б-очиқ жойда ўрнатиладиган трансформаторлар учун, 1-ток ўтказадиган стержен, 2-қалпоқ, 3-чинни изолятор, 4-металл фланец.
Чулғамлар изоляциясини мустаҳкамлаш мақсадида улар орасига қоғоз бакелит цилиндрлар ўрнатилади. Турли фазалардаги юқори кучланиш чулғамлари орасига ҳам изоляцион тўсиқлар қўйилади. Чулғамларни ярмодан изоляциялашда изоляцион мате­риал картон шайба ва қистирмалардан фойдаланилади.
Трансформатор ишлатилганда у доим қизийди. Ишлаш давомида муҳит температураси Қ35°С бўлганда трансформатор чулғамларининг температураси 70°Сдан; ферромагнит ўзакники 75°Сдан; мойнинг устки қатламида 60°Сдан ортиб кетмаслиги лозим.

11-расм. Бир фазали икки чулғамли (я), бир фазали уч чулғамли (б) ва уч фазали трансформаторнинг (в) принципиал схемаси ва шартли белгилари.


Амалда совитиш усулига қараб қуруқ (С маркали), мойли (М маркали) ва ёнмайдиган суюқ диэлектрик билан тўлдирилган катта токли трансформаторлар кенг ишлатилади. Куруқ бўшлиқлар ва вентиляцион каналлар каттароқ қилинади. Қуруқ трансформаторларнинг қуввати 1600 ... 2500 кВА, юқори кучланиши 15 ... 20 кВ гача бўлиши мумкин.

Трансформаторларнинг магнитланиш жараёнлари.

Трансформаторларнинг магнит ўзакларини магнитланиш жараёнида алоҳида ўрганишни талаб қилувчи ҳолатлар вужудга келади. Магнитланиш жараёнини ўрганиш учун бирламчи чулғами манбага уланган, иккиламчи чулғами истеҳмолчига уланмаган, яҳни трансформаторнинг салт ишлаш режимини кўрамиз (6-расм).