Электротехника фанида трансформатлар ва уларнинг уланиш гуруҳини аниқлашни ўргатишда янги ўқув усулларидан фойдаланиш

Transformatorning ish rejimlari.

1. 
   Salt ishlash rejimi. Transformatorlarni ishlatish jarayonida ko`pgina vaqt ularning birlamchi chulg`ami manbaga ulanib, ikkilamchi chulg`am uchlari bo`sh qoladi. Bunday rejim transformatorning sal (nagruzkasiz) rejimi deyiladi.
   

Salt ishlash rejimida
^U1 ^U1ном ^va
I₂ 0

bunga mos sxema 4-rasmda ko`rsatilgan.
Transformatorning birlamchi chulg`amiga berilgan sinusoidal kuchlanish U₁ ta`sirida chulg`amdan salt ishlash toki I₀ oqib o`tadi. Bu tokning magnitlovchi kuchi

I₀W₁ ^{po`lat o`zak bo`ylab tutashuvchi asosiy}

4. 
   rasm
   

^{magnit oqimi} Ф
Ф_m sin
t ^{ni va qisman havo}
transformatorning salt ishlash

hamda po`lat o`zak orqali tutashib tarqalgan
rejimi.

magnit oqimi F_1S ni hosil qiladi. Bu o`zgaruvchang magnit oqimlari o`zining chulg`amlarida induktsiyalangan EYuK lari bilan qo`yidagi bog`lanishga ega:

_{e W} dФ
W Ф sin( t
90⁰ )

1 1 _dt 1 m

_{e W} dФ
W Ф sin( t
90⁰ )
(4)

2 2 _dt 2 m

_{e W} dФ


W Ф sin( t
90⁰ )

¹S ¹ _dt
1 1S

Demak, EYuK lar ularni induktsiyalagan magnit oqimlaridan faza bo`yicha 90<sup>0</sup> ga kechikadi. Bu EYuK larning ta`sir etuvchi qiymatlari:

E W Ф

1
E₁ E₂ ^E1S
m 1 m
yoki
4,44f₁W₁Ф_m
4,44fW₂Ф_m
4,44f₁W₁Ф_1S

^{Birlamchi chulg`amga berilgan kuchlanish U} 1
^{EYuK ( E} 1 ^va
E1S ^{) larni,}

shuningdek, chulg`amning aktiv qarshiligi R<sub>1</sub> kuchlanishning pasayishini kompensatsiya qiladi. U holda Kirxgofning 2-qonuniga binoan birlamchi chulg`am zanjirining elektr muvozanat holati:

^U 1 ^E1
^E1S
^I 0 ^R1

Agar EYuK
^E1S ^{ni chulg`amdagi kuchlanishning induktiv pasayishi
I}0 ^XL1

bilan kompensatsiya qilinadi desak va

^I 0 ^R1
U R1 ^bo`lsa:

yoki
^U 1 ^E1
^U R1
^U L1

^{U E}1
^I 0 ^R1
I 0 ^{X L}₁ ^(5.6)

(6) tenglama yordamida transformator salt ishlash rejimining vektor diagrammasini qo`ramiz (5-5.rasm). Bosh vektor sifatida ixtiyoriy O nuqtadan asosiy magnit oqimining vektori F ni gorizontal yo`nalishda chizamiz. Undan faza bo`yicha 90⁰

ga kechikuvchi burchak ostida
^E 1 ^va
E 2 ^{lar chiziladi. Tok
I} 0 ^{po`lat o`zakdagi}

quvvat (magnit) isroflari tufayli magnit oqimi ^Ф dan α burchakka ilgarilab keladi.

Magnit oqimi

^Ф1S
tok
^I 0 ^{bilan bir xil yo`nalishda bo`ladi. EYuK
E}1S <sup>oqim

Ф</sup>1S ^dan

^{900 ga kechikadi. Kuchlanish U} 1
vektorini (5.6) tenglamadagi
^E 1 ^{ning davomiga}

vektor

^I 0 ^R1 ni tok
^I 0 ^{yo`nalishida chizamiz.}

So`ngra vektor

^I 0 ^R1
ga nisbatan 90⁰ ga ilgarilovchi burchak ostida vektor

^I 0 ^X
_L1 ni

chizamiz. Vektor

^I 0 ^{X L1}
ning oxirgi uchini 0 nuqta bilan tutashtirib, kuchlanish

^{vektori U} 1
ni hosil qilamiz. Vektor

^I 0 ^R1
ning bosh uchini vektor

^I 0 ^{X L1} ning oxiri

bilan birlashtirib, birlamchi chulg`amdagi kuchlanishning to`la ichki pasayishi
^I 0 ^z1 ni hosil qilinadi.

5-rasm Vektor diagrammasi.

Tok I₀ birlamchi chulg`am nominal tokining (3÷10) % ini tashkil etgani uchun vektor diagrammada hosil bo`lgan kuchlanishlar uchburchagi real masshtablarda

qurilsa, juda kichik bo`ladi. Shuning uchun
^U1 ^E1
deyish mumkin. U holda

^{olingan nisbat va} E₁ 4,44fW₁Ф_m ^{ga binoan asosiy magnit oqimi F ni kuchlanishga}
proportsional deyish mumkin. Salt ishlash rejimida transformatorning quvvat

koeffitsienti
cos
0,2
0,3
ikkilamchi chulg`amdagi tok
I<sub>2</sub> 0
bo`lgani uchun

^U20 ^E2
bo`ladi.

2. 
   ^{Nagruzka rejimi. Bu rejimda kuchlanish U} 1 ^{nagruzkaga bog`liq emas.}
   

Transformatorning ikkilamchi chulg`amini biror nagruzka
^z2Н
ga ulaganimizda

EYuK E₂ ta`sirida undan I<sub>2</sub> nagruzka toki o`ta boshlaydi. Bu tok hosil qilgan

magnitlovchi kuch ^I 2^W2 po`lat o`zak va havo orqali tutashgan, tarqalgan magnit

oqimi F_2S ni hosil qiladi (5.6-rasm). Bu oqim asosiy magnit oqimiga qarama-qarshi yo`nalgani uchun uni, shuningdek, elektr yurituvchi kuch E<sub>1</sub> ni ham kuchsizlantirmoqchi bo`ladi. U holda transformator elektrik muvozanat holatini
buzilishiga yo`l qo`yiladi. Ammo birlamchi chulg`amning magnitlovchi kuchi <sup>I</sup> 1<sup>W1</sup>
shunday o`zgaradiki, natijada transformatorning muvozanat holati saqlanib, o`zakdagi asosiy magnit oqimi F miqdor jihatidan o`zgarishsiz qoladi. Bu holda magnitlovchi kuchlar muvozanati quyidagicha ifodalanadi:

^I 1^W1
I 2^W2
I ₀W₁
yoki


^I 1^W1
I 0^W1
I 2^W2
(7)

6-rasm Transformatorning ish rejimlari.
Demak, birlamchi tokning magnitlovchi kuchi ikkilamchi tokning magnitsizlash ta`sirini kompensatsiyalaydi. Agar (7) ifodaning ikkala tomonini O`₁ ga bo`lsak, magnitlovchi kuchlar tenglamasidan toklar tenglamasiga o`tish mumkin:

^I 1 ^I 0
^{( I} 2 ^{W2 )}
W₁
(8)

2
Bu erda I 1
2 ^{W2 kattalik ikkilamchi tokning magnitsizlash ta`sirini}
W₁

muvozanatlovchi birlamchi tokning tashkil etuvchi hisoblanadi. Shuning uchun bu kattalik ikkilamchi tok deyiladi. U holda birlamchi tok:

I

2
^I 1 ^I 0 ¹
(9)

ya`ni slat ishlash toki bilan keltirilgan ikkilamchi tokning geometrik yig`indisiga teng. Nagruzka toki I₂ noldan boshlab, tok I₁ esa salt ishlash toki I₀ dan boshlab

^{ortadi. Salt ishlash toki nominal tokning} I₀
(2,5
10%)
^I1ном
ulushini tashkil etadi.

Taxminiy hisoblashlarda
1
^I 1 ^I 2
deyish mumkin.

Nagruzka toki I₂ ning o`zgarishi bilan tok I<sub>1</sub> ning tashqi ta`sirisiz o`z-o`zidan o`zgarishi transformatorning o`z-o`zidan rostlanishi deyiladi. Buni nagruzka rejimi uchun qurilgan vektor diagrammadan ko`rish qulay. U holda ikkilamchi zanjirning nagruzka rejimidagi elektr muvozanati tenglamasi Kirxgofning ikkinchi qonuniga binoan

^U 2 ^E2
^U R2
^E2S

bu erda: U₂ –ikkilamchi chulg`am uchlaridagi kuchlanish;
^I 2 ^R2
^U R 2 ^{- ikkilamchi}

chulg`amdagi kuchlanishning aktiv pasayishi; E<sub>2S</sub>- tarqalgan magnit oqimi F<sub>2S</sub> tufayli induktsiyalangan EYuK.
F<sub>2S</sub> ikkilamchi chulg`amdagi kuchlanishning induktiv pasayishi

^U L 2
^I 2 ^{X L2} bilan kompensatsiya qilinadi, u holda

^U 2 ^E2
^U R2
^U L2

^U 2 ^E 2
yoki
^I 2 ^R2
I ₂ X _L
(10)

Salt ishlash rejimi uchun chizilgan vektor diagrammani (5.rasm) asos diagramma hisoblab, unga (9) va (10) tenglamalar yordamida transformatorning nagruzka rejimidagi vektor diagrammasini qo`shib qo`ramiz (7. rasm).

Nagruzkani induktiv xarakterga ega desak, tok
^I 2 ^{EYuK E} 2
ga nisbatan faza

7. 
   rasm Transformatorning nagruzka rejimidagi vektor diagrammasi.
   

^{bo`yicha ψ3 burchakka siljiydi. Endi kuchlanish U} 2 ^{vektorini (10) ifodaga binoan}

aniqlash uchun vektor

^I 2 ^{X L} ₂
ni vektor
^{E 2} ning oxirgi uchidan tok
^I 2 ^ga

perpendikulyar ravishda chizamiz. Chunki ikkilamchi chulg`amdagi

kuchlanishning induktiv pasayishi tok
^I 2 ^{dan 900 ga ilgarilab keladi. So`ngra}

kuchlanishning aktiv pasayishi

^I 2 ^R2
ni tok
^I 2 <sup>bilan bir xil yo`nalishda

I</sup> 2 ^{X L} ga

^{perpendikulyar qilib joylashtiramiz. Vektor I 2 R2 ning boshlanishini E} 2 <sup>va


I</sup> 2 ^{X L} vektorlarning oxirgi uchlari bilan birlashtirib ikkilamchi chulg`amdagi

kuchlanishning to`la ichki pasayishi vektori

^I 2 ^{z 2}
ni va koordinati boshi 0 nuqta

^{bilan birlashtirib, kuchlanish U} 2 ^{ni aniqlaymiz. Tok
I} 2 ^{bilan kuchlanish U} 2
orasida

faza siljish burchagi φ₂
hosil bo`ladi. Agar
I <sup>desak, (9) ifodadan

I</sup> 1 ⁿⁱ

^{aniqlaymiz. Kuchlanish U} 1
tok

^I 1 ^{dan φ1 burchakka ilgarilab keladi, ammo φ1}

^{burchak φ2 burchakdan katta. Vektorlar diagrammasidan ko`rinib turibdiki, I} 2 <sup>ning


ortishi bilan I</sup> 1 ^{ham ortib, φ1 tobora kichraymoqda. Demak, transformatorning}
quvvat koeffitsienti cos φ₀ dan to coφ_i gacha ortishi mumkin.
Transformatorning o`z-o`zidan rostlanish xususiyati faqat nominal nagruzka
^{doirasida o`rinlidir. Boshqa hollarda I</sup> 2 <sup>ning magnitsizlash ta`siri ortib ketadi.}