Elektr energiyasi poezdlarni tortish uchun qo'llangan ilk tajribalarda energiya manbai va elektr dvigatel` harakatlanuvchi birlikda joylashar edi

2. Трансформаторнинг цисқа туташиш шароитида ишлаши
Трансформатор нормал нагрузка билан узоқ йиллар ишлашга мўлжаллаб тайёрланади. Ўта нагрузка билан узоқ вақт ишлай олимайди, Чунки бунда унинг бирламчи ва иккиламчи чулғам токлари номинал қийматдан ортиб кетади, бу шароитда трансформатор тез қизийди ва ҳатто ишдан чиқиши ҳам мумкин. Лекин амалда шундай ҳоллар ҳам бўладики, иккиламчи чулғам қисмалари ёки истеъмолчилар тармоғи қисқа туташиб қолиши натижасида трансформатор қисқа муддат қисқа туташиш шароитида ишлайди (I8–расм). Бошқача айтганда, трансформаторнинг иккиламчи чулғами қисмалари қисқа туташтирилиб унинг бирламчи чулғамига кучланиш U₁ берилса, трансформатор қисқа туташиш шароитида ишлайди ва тез ишдан чиқади. Бунда истеъмолчининг қаршилиги z_н = 0 бўлгани учун иккиламчи чулғам токи I₂ жуда катта бўлади. Иккиламчи чулғам кучланиши эса U₂ = I₂ . z_п = 0 бўлади. Трансформатор бундай шароитда ишлай олмайди. Чунки бу шароитда бирламчи ва иккиламчи чулғам токлари уларнинг номинал қийматларидан 8 ... 25 баравар ёки ундан ортиқ кўпайиб кетади. Қисқа туташиш шароитида бирламчи ва иккиламчи чулғамдан ўтадиган токлар қисқа туташиш токлари дейилади ва I_1қ, I_2қ билаи белгиланади. Катта қисқа туташиш токлари чулғамларни тез қиздириб юборади. уларнинг изоляцияларини бузади. Бундан ташқари, қисқа туташиш токлари чулғамларда шундай электродинамик кучлар ҳосил қиладики, бу кучлар таъсирида трансформатор бузилади ва ҳатто портлаб кетиши ҳам мумкин. Номинал кучланишда қисқа туташиш токининг қиймати:

билан аниқланади.

Бу ерда U_к% — қисқа туташиш кучланиши.
Шунинг учун ҳар бир трансформатор бошида анча мустаҳкам ва пишиқ тайёрланиши лозим. Шу билан бирга ишлатилаётганда чулғамларда токнинг кўпайиб кети шидан, яъни қисқа. туташиш токларидан сақлаш учун трансформаторлар махсус сезгир сақлагич аппаратлар билан жиҳозланиши лозим. Сезгир сақлагич аппаратлар қисқа туташиш шароити вужудга келиши билан трансформаторни электр тармоғидан жуда қисқа (0,5 с ва ундан ҳам кам)

вақт ичида узиб қўяди ва уни бузилишдан сақлайди. Агар сақлагич аппаратлар ишламай қолса, трансформатор бутунлай ишдан чиқади. Шундай қилиб, қисқа туташиш шароити трансформатор учун жуда хавфли авария шароитидир.

Магнитловчи кучлар тенгламаси
Салт ишлаш шароитида трансформаторнинг бирламчи чулғамига тармоқ кучланиши берилса, салт ишлаш токи I_о бирламчи чулғамда магнитловчи куч I₀ω₁ ни ҳосил қилади. Бу магнитловчи куч ферромагнит ўзак орқали туташадиган асосий магнит оқими Ф_т ни ҳосил қилади. Магнит оқимининг қиймати магнит занжири учун Ом қонуни формуласи бўйича (1-9) ифодадан аниқланади.
Трансформаторнинг иккиламчи чулғамига нагрузка уланганда, яъни у нормал шароитда ишлаганла, иккинчи чулғамдан нагрузка токи I₂ ўта бошлайди, Нагрузка уланиши билан бирламчи чулғам токи I₀ I₁ гача кўпаяди. Бунда ток I₂ қанча бўлса, ток I₀ шунча кўпаяди. Шу асосда трансформаторда ЭЮК лар мувозанати сақланади ҳамда турли шароитларла магнит оқими деярлик бир хилда қолиши таъминланади,
Трансформатор бирламчи ва иккиламчи чулғамларининг токлари (I₁ ва I₁) мос чулғамларда магнитловчи кучлар I₁ω₁ ва I₂ω₂ ни ҳосил қилади. Бу шароитда трансформаторларнинг магнит оқимини магнитловчи кучлар I₁ω₁ ва I₂ω₂ биргаликда ҳосил қилади. Магнит оқимининг қиймати энди қуйидагича аниқланади:

Юқоридаги мулоҳазалар асосида бизга маълумки, трансформатор турли шароитларда ишлаганда унда магниг оқими деярли ўзгармайди. Бу хусусиятни яна бошқача тушунтириш мумкин. Буиинг учун (1-6) ифодадан магнит оқимини қуйидагича аниқлаймиз:

агар Е₁ ≈U₁ бўлса, унда

(1-21)

Бу формулада ω₁ ва f ўзгармасдир; тармоқ кучланиши U₁ нагрузка қиймати ҳар қандай ўзгарганда ҳам деярли бир хил бўлади. Электр энергиясининг сифати тармоқда кучланиш қиймати ва частотасининг бир хил бўлиши билан аниқланади. Юқоридаги формула трансформаторда ҳосил бўладиган магнит оқими нагрузка тури ва қийматига деярли боғлиқ эмаслигини кўрсатади, Лекин, аслида, истеъмолчи токи ортиши билан трансформаторнинг магнит оқими бир оз ўзгаради.

Бу мулоҳазалар асосида (1-9) ва (1-20) ифодаларни тенглаштириш мумкин:

ёки (1-22)

бу ерда I₀ω₁ - ферромагнит ўзакда трансформаторнинг асосий магнит оқимини ҳосил қилувчи йиғинди магнитловчи куч.
(1-22) ифода нагрузка билан ишлаётган трансформатор учун магнитловчи кучлар тенгламасидир.
Нагрузка билан ишлаётган трансформаторнинг магнитловчи кучлар тенгламасидан шу шароит учун токлар тенгламасини ёзиш мумкин. Бунинг учун (1-22) ифоданинг ҳар икки томонини бирламчи чулғам ўрамлари сони ω₁ га бўламиз:


ёки
(1–23)
бу ерда бирламчи чулғам ўрамлари сонига келтирилган иккиламчи чулғам токи.
Келтирилган электр катталиклар ҳақида кейинроқ батафсил тўхталиб ўтамиз. Энди (1—23) ифодадан бирламчи чулғам токи ни аниқлаймиз:

(1–24)

Бу тенглама нагрузка билан ишлаётган трансформатор учун токлар тенгламасидир.

Демак, нагрузка билан ишлаётган трансформаторнинг бирламчи чулғам токи икки қисмдан иборат экан: салт ишлаш токи ва иккинчи чулғам токининг магнитсизлаш таъсирини компенсацияловчи қисми. Бу тенгламадан кўриниб турибдики, агар I₂ = 0 бўлса, ток ҳам нолга тенг бўлади. Бу ҳолда бўлади. Бу шароит эса салт ишлаш шароитидир.
Агар иккиламчи чулғам қисмаларига нагрузка уланса, бу занжирдан ток ўта бошлайди. Ток ҳосил қиладиган магнитловчи куч пўлат ўзакда асосий магнит оқими Ф га тескари йўналган магнит оқимини ҳосил қилади. Бу шароитда асосий магнит оқими камайиши лозим. Агар трансформаторнинг асосий магнит оқими камайса, бирламчи ва иккиламчи чулғам ЭЮК ларининг мувозанати бузилади. Лекин амалда бундай бўлмайди. Чунки бу шароитда магнит оқиминииг (ва бунинг натижасида ЭЮК нинг) камайиши ўз–ўзидан бирламчи чулғам токининг ортишига олиб келади. Шунинг учун ҳам агар бўлса, бўлади. Нагрузка токи қанча катталашса, бирламчи чулғам токи ҳам мос равишда шунча катталашади. Агар ток қанча камайса, ток ҳам шунча камаяди. Шундай қилиб, ток нинг ҳар қандай ўзгариши ток нинг худди шундай ўзгаришига олиб келади. Бирламчи чулғам магнитловчи кучининг бир қисми (яъни, - ) тескари оқим ҳосил қилувчи иккиламчи чулғам магнитловчи кучи нинг таъсирини йўқотади, яъни компенсациялаб туради ва шу асосда ферромагнит ўзакда магнит оқими нагрузка қийматининг ҳар қандай ўзгаришига қарамай деярли бир хилда қолади. Демак, бирламчи чулғам токининг иккинчи қисми ҳосил қиладиган магнитловчи куч (яъни - ) магнитловчи куч га тенг ва йўналиши бўйича унга қарама–қарши бўлади.
Олдин айтиб ўтганимиздек, трансформаторнинг салт ишлаш токи бирламчи чулғам номинал токининг жуда оз қисмини (амалда 2 . . . I0% ини) ташкил қилади. Шунинг учун, кўпинча, тақрибий ҳисоблашларда токлар тенгламасида 4 эътиборга олинмайди. У ҳолда:

бўлади.
Бундан:

Маълумки, кучланишни пасайтирувчи траисформаторларда U₁>U₂ бўлади. Лекин трансформатор ишлаётганда унинг ишлаши учун (ўзида) сарфланадиган қувват жуда кичик бўлади. Шунинг учун трансформаторнинг бирламчи ва иккиламчи чулғами қувватлари деярли тенг дейиш мумкин. Демак, трансформаторнинг катта кучланишли чулғамида ток кучи кичкина; кучланиши кичик бўлган чулғамида ток кучи катта бўлар экан. Шундай экан, трансформаторнинг трансформациялаш коэффициентини унинг бирламчи ва иккиламчи токлари нисбати билан ҳам аниқлаш мумкин, яъни

(I–25)

Трансформаторда бирламчи чулғам токининг иккинчи қисми, яъни нинг қуввати трансформатор орқали истеъмолчига узатиладиган қувватга тенгдир, яъни:

Шундай қилиб, нагрузка уланганда бирламчи чулғамда ҳосил бўладиган ток иккиламчи чулғамнинг магнитловчи кучини
мувозанатлайди ҳамда иккиламчи чулғам орқали истеъмолчига узатилаётган қувватни электр тармоғи орқали трансформаторнинг бирламчи чулғамига келишини таъминлайди.
Юқорида келтирилган ифодалар ва мулоҳазалар асосида нагрузка билан ишлаётган трансформатор учун ЭЮК лар ва токлар тенгламасини қуйидагича ёзиш мумкин:

(I–26)