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

РЕЖА:

1. Трансформаторларни салт ишлаш ҳолатлари.

2. Трансформаторларни қисқа туташув режимида ишлаши.
3. Трансформаторнинг юклама билан (нормал шароитда) ишлаши.


Трансформаторнинг салт ишлаши.
Агар трансформаторнинг бирламчи чулғами синусоидал куч­ланиш ( )га уланса, лекин иккиламчи чулғам қисмаларига истеъмолчи уланмаса, бунда трансформатор салт ишлайди. Бунда трансформаторнинг иккиламчи чулғами қисмалари очиқ ҳолда бўлади, яъни иккинчи чулғам бўлади (15-расм). Трансформаторнинг салт ишлаши ўзгарувчан ток занжирига уланган ферромагнит ўзакли ғалтакнинг ишлашидан фарқ қилмайди. Трансформатор салт ишлаганда унинг бирламчи чулғам токи салт ишлаш токи дейилади. Салт ишлаш токини билан белгилаймиз, яъни бунда бўлади.
Трансформатор салт ишлаганда бирламчи чулғам токи, яъни салт ишлаш токи бирламчи чулғамнинг магнитловчи кучи ни ҳосил қилади. Бу магнитловчи куч трансформаторнинг асосий магнит оқими Ф ни ҳосил қилади. Асосий магнит оқимининг максимал қийматини магнит занжири учун Ом қонуни асосида қуйидагича аниқланади:

бу ерда — трансформатор ферромагнит ўзагининг магнит қаршилиги.
Магнитловчи куч / да, асосий магнит оқими Ф ни ҳосил қилади.

15-расм.
Магнит оқимининг қиймати бирламчи чулғам ўрамлари сони га ва частотага боғлиқ бўлади, яъни Ф_т = . Магнит оқими трансформатор чулғамларида Е₁ ва Е₂ асосий ва сочилма ЭЮК Е_с1 ни ҳосил қилади. Оқимнинг бир қисми қисман бирламчи чулғам ўралган стержень (ўзак) ва ҳаво билан қуршалади. Бу оқимни бирламчи чулғамнинг сочилма оқими дейилади ва Ф_сl билан белгиланади. Сочилма магнит оқимининг қиймати жуда кичкина бўлади, асосий магнит оқими Ф нинг бир неча процентинигина ташкил қилади. Сочилма магнит оқими бирламчи чулғамда сочилма ЭЮК E_cl ни ҳосил қилади. Сочилма ЭЮК нинг қиймати бирламчи чулғамнинг сочилма индуктив қаршилигида кучланиш пасайиши билан эътиборга олинади, яъни Е_с1 = -jI₀х₁. Трансформатор салт ишлаганда иккиламчи чулғам кучланиши (U₂) иккиламчи чулғам ЭЮК Е₂ га тенг бўлади, яъни Е₂ = U₂. Салт ишлаш шароитида трансформаторга тармоқдан бериладиган кучланиш, асосан, бирламчи чулғамда ҳосил бўладиган ўзиндукция ЭЮК Е₁ билан ҳамда жуда оз қисми, бирламчи чулғам­нинг актив ва индуктив қаршиликларида кучланишнинг пасайи­ши (I₀R₁ ва j x₁) билан мувозанатлашади. Шундай экан, трансформаторнинг салт ишлаши учун ЭЮКлар ва токлар тенгламасини қуйидагича ёзиш мумкин:

Энди трансформаторнинг салт ишлаш режими учун вектор диаграммасини қурамиз. Вектор диаграммани қуришда векторнинг учи ва охири тушунчаси киритилади. Одатда, векторнинг йўналишини кўрсатувчи томони унинг охири, вектор бошланадиган нуқта унинг боши деб қабул қилинган. Вектор диаграммани қуришдан олдин унда қатнашувчи катталиклар учун масштаб танланади. Салт ишлаш режими учун вектор диаграмма қуришни асо­сий магнит оқими Ф_т нинг векторини танланган масштабда бирор О нуқтадан исталган йўналишда, масалан, горизонтал йўналишда чизамиз (16-расм).





16-расм.


Трансформаторларнинг салт ишлаш токи бирламчи чулғамнинг номинал токига нисбатан жуда кичкина бўлади ва амалда номи­нал токнинг 2 ... 10% идан ошмайди. Салт ишлаш токи икки кисмдан иборат
бўлади: салт ишлаш токининг реактив қисми I_0p ва салт ишлаш токининг ак­тив кисми I_0a салт ишлаш токининг реактив қисми трансформаторнинг ферромагнит ўзагида унинг магнит оқимини ҳосил қилади. Шунинг учун токнинг бу қисмини кўпинча магнитловчи ток ( ) дейилади. Магнитловчи ток салт ишлаш токи­нинг асосий қисмини ташкил қила­ди. Магнитловчи токнинг қиймати трансформаторнинг магнит занжирини ҳисоблаш йўли билан аниқланади. Вектор диаграммада эса бу ток­нинг (яъни, I_0p ёки ) вектори маг­нит оқими вектори йуналишида чизилади.
Трансформатор ишлаши учун салт ишлаш режимида ўзгарувчан ток манбаидан қандайдир актив қувватни қабул қилади. Бу қувват, асосан, магнитланиш жараёнига сарфланади. Ферромагнит ўзакда магнит оқими доимо ўзгариб турганлиги учун бу актив қувват қайта магнитланишга (гистерезисга) ҳамда уюрма токлар ҳосил бўлишига сарфланади. Бу қувват трансформаторнинг пўлатида сарфланадиган ёки исроф бўладиган қувват дейилади. Салт ишлаш қуввати, тахминан пўлатда исроф бўлади­ган қувватга тенг, яъни Р_о қ бўлади. Пўлатда исроф бўлади­ган қувват қанча катта бўлса, салт ишлаш токининг актив қисми ҳам шунча катта бўлади. Агар ферромагнит ўзак қалинлиги 0,35 ... 0,5 мм бўлган айрим пластинкалардан йиғилиб частота 50 Гц бўлса, салт ишлаш токи I_0a I₀нинг кўпи билан 10% ини ташкил этади. I_0a нинг қиймати гистерезис ва уюрма токлар таъсирида сарфла­надиган актив қувват қиймати билан аникданади. Салт ишлаш токининг актив қисми I_0a нинг вектори фазаси бўйича I_0Р векторидан 90° олдинда келадиган қилиб чизилади. Бунда салт ишлаш токи I₀ вектори I_0a ва I_0Р векторларининг геометрик йиғиндиси билан аниқланади. Вектор диаграммадан I₀ нинг эффектив қийматини қуйидагича аниқлаш мумкин:

Демак, I₀ вектори магнит оқими Ф_т векторидан бурчакка олдинда келадиган бўлади. бурчак магнитавий орқада қолиш бурчаги дейилади.
Асосий магнит оқими бирламчи ва иккиламчи чулғамларда Е_х ва Е₂ ЭЮК ни ҳосил қилади. Илгари айтилганидек, бу ЭЮК нинг векторлари фазалари жиҳатидан магнит оқими векторларидан 90° орқада келадиган қилиб чизилади. Трансформаторга электр тармоғидан бериладиган кучланиш векторини аниқлаш учун бир­ламчи чулғам учун ЭЮК тенгламасига мурожат қиламиз. Бунда (- ) вектор миқдор жиҳатидан векторга тенг ва йуналиши жиҳатидан унга қарама-қарши чизилади. Бирламчи чулғамнинг актив қаршилигида кучланиш пасайиши, яъни , вектор (- ) вектор охиридан вектор йўналишида чизилади. Чулғамнинг индуктив қаршилигида кучланиш пасайиши, яъни j x₁ вектор фазаси жиҳатидан I₀ вектордан 90° олдинда қилиб чизилади. Бу вектор R₁ вектор охиридан I₀ векторга тик қилиб чизилади. j x₁ ва I₀R₁ векторларнинг геометрик йиғиндиси бирламчи чулғам­нинг тўла қаршилигида кучланиш пасайиши, яъни I₀z₁ векторни беради. Шундай қилиб, диаграммада бирламчи чулғамнинг актив, индуктив ва тўла қаршиликларида кучланишлар пасайиши
учбурчагини ҳосил қиламиз (16-расм). Чулғам қаршиликлари ва улардаги кучланиш пасайиши жуда кичкина бўлгани учун вектор диаграммада бу учбурчак жуда кичкина бўлади.
Трансформаторга тармоқдан бериладиган кучланиш вектори
(- ) ва z₁ векторларнинг йиғиндиси билан аниқланади ёки век­тор x₁ учини нуқта О билан туташтириб векторни оламиз.
Трансформатор салт ишлаганда унинг иккиламчи чулғамидан олинадиган фойдали қувват (Р₂) нолга тенг. Лекин трансформа­тор ишлаши учун тармоқдан қандайдир қувват қабул қилади. Бу қувват салт ишлаш қуввати (Р_о) дейилади. Салт ишлаш қуввати магнитланиш жараёнига сарфланадиган қувватдан (бу хақда юқорида айтиб ўтилди) ҳамда бирламчи чулғамдан ток ўтганда унинг актив қаршилигида иссиқлик энергиясига айланадиган қувват ( ) дан иборат. Салт ишлаш токи I₀ ва чулғамнинг актив қаршилиги R₁ кичкина бўлганлиги учун бирламчи чулғамда иссиқликка айланадиган қувват ( ) миқдори жуда озгина бўла­ди; шунинг учун ҳисоблашларда кўпинча у эътиборга олинмайди. Бу шароитда тармоқдан олинадиган қувват фақат магнитланиш жараёнида сарфланади дейилса бўлади. Лекин аслида:

Салт ишлаш қуввати P_о нинг қиймати, трансформаторнинг салт ишлаш параметрлари ва бошқалар салт ишлаш тажрибасидан аниқланади. Салт ишлаш тажрибаси хақида кейинчалик тўхталамиз.

Трансформаторнинг бирламчи чўлғами ўзгарувчан ток тармоғига уланиб, U₁ кучланиш берилса ва иккиламчи чўлғам истеoмолчига уланмаган бўлса, бу режим трансформаторнинг салт ишлаш режими дейилади. Трансформаторнинг салт ишлаш режимининг аҳамияти катта, чунки унинг ёрдамида тажриба усули билан трансформаторнинг муҳим қийматларидан бўлган: а)трансформациялаш коэффициенти; б) салт ишлаш токи: ва в) салт ишлаш қувват исрофларини аниқлаш мумкин.

Трансформаторнинг салт ишлаш режими, айниқса, қисқа туташув режими билан биргаликда алоҳида аҳамиятга эга. Бу режимлар ёрдамида трансформаторнинг ф.и.к. ва юклама остида ишлаш режимларидаги маoлумотларни трансформаторларнинг юклама остида ишлашини тажрибада текширмасдан туриб, аналитик усуллар ёрдамида аниқлаш имконини беради. Биз салт ишлаш режимини, анча содда бўлган бир фазали трансформаторнинг салт ишлаш режимини ўрганишдан бошлаймиз. Бир фазали трансформаторнинг салт ишлаш режимини ўрганишда қўлланган усулларини уч фазали трансформаторни салт ишлаш режимини ўрганишда татбиқ этиб, уларнинг салт ишлаш режимларини хусусий томонларини алоҳида кўриб чиқамиз. Бошқа режимлардан фарқлаш учун трансформаторнинг салт ишлаш қийматлари «0» индекси билан белгиланади. Масалан, U`₂₀, I₀, I₁₀, Р₀ ва ҳоказолар.
Трансформаторнинг бирламчи чўлғам клеммалари А-Х га f₁ частотали кучланиши U₁₀ га тенг бўлган ўзгарувчан ток манбага улаймиз. Иккиламчи чўлғамнинг а-х учларига юк уланмаган (10-расм), шу сабабли I₂=0.
U₁₀ кучланиш таoсирида бирламчи чўлғамдан салт ишлаш токи оқиб ўтади. Бу ток бирламчи чўлғамлардаги катталиги i₀W₁ га тенг бўлган магнит юритувчи кучини ҳосил қилади. Магнит юритувчи куч салт ишлаш магнит майдони Ф₀ ни ҳосил қилади.