Mavzu: Bir fazali transformatorlar Tuzilishi va ishlash prinsipi Reja

Transformatorning salt ishlash rejimi. Salt ishlash rejimida transformatorning birlamchi cho‘lg‘ami o‘zgaruvchan tok manbaiga ulanadi, ikkilamchi cho‘lg‘amining uchlari esa ochiq qoladi, ya’ni ikkilamchi cho‘lg‘am toki nolga teng bo‘ladi. U₁ kuchlanish sinusoidal qonun bo‘yicha o‘zgaradi deb olaylik. Uning ta’sirida birlamchi cho‘lg‘amdan salt ishlash tokiga teng bo‘lgan I₁=I₀ sinusoidal tok oqib o‘tadi. I₀ tokning qiymati transformator quvvatiga bog‘liq; kichik quvvatli transformatorlarda I₁ tok nominal qiymatining 25-30 foiziga, katta quvvatli transformatorlarda esa I₁ tok nominal qiymatining 3-10 foizigacha yetadi. I₁ tok ta’sirida F₀=I₀×W₁ magnitlovchi kuch vujudga keladi va bu kuch transformator o‘zagida F₀ magnit oqimini hosil qiladi. Uning katta qismi transformator magnit o‘zagida tutashadi va birlamchi (o‘ramlari soni W₁ bo‘lgan) va ikkilamchi (o‘ramlar soni W₂ bo‘lgan) cho‘lg‘amlarning barcha o‘ramlarini kesib o‘tadigan F₀ asosiy magnit oqimini hosil qiladi. F₀ magnit oqimining unga katta bo‘lmagan qismi birlamchi cho‘lg‘am atrofida havoda tutashadi va faqat birlamchi cho‘lg‘amga bog‘langan F_1S tarqalish oqimini tashkil qiladi.
F_1s oqim birlamchi cho‘lg‘amda tarqalish EYuKini induksiyalaydi:


, (2.1)

Asosiy magnit oqimi F₀ esa birlamchi va ikkilamchi cho‘lg‘amlarda mos EYuKlarni induksiyalaydi.

, (2.2)
, (2.3)

Agar F₀ oqimni sinusoidal deb hisoblasak, ya’ni F₀=F_0msinw bo‘lsa, u holda induksiyalangan EYuKlar (2.2) va (2.3) larga muvofiq quyidagi tarzda yoziladi:

, (2.4)
, (2.5)

bu yerda ωW₁F_0m=E_1m, ωW₂F_0m =E_2m, ya’ni ye₁ va e₂ ham sinusoial qonun bo‘yicha o‘zgaradi, lekin faza bo‘yicha π/2 burchakka orqada qoladi. Amalda EYuKlarning oniy qiymatlariga emas, ta’sir etuvchi qiymatlariga tayanilib, ular quyidagi ifodalar orqali aniqlaniladi:

birlamchi cho‘lg‘am EYuKining ta’sir etuvchi qiymati


, (2.6)
ikkilamchi cho‘lg‘am EYuKining ta’sir etuvchi qiymati
, (2.7)

(2.2) va (2.3) ifodalardan ko‘rinadiki, birlamchi va ikkilamchi cho‘lg‘amlar EYuKlari bu cho‘lg‘amlar o‘ramlari sonlariga to‘g‘ri proporsional, ya’ni o‘ramlar soni qancha katta bo‘lsa, cho‘lg‘am EYuKi shuncha katta bo‘ladi.

Transformatorlarni W₁/W₂=E₁/E₂=n nisbati bilan xarakterlash qabul qilingan. Bu nisbat transformatsiya koeffitsiyenti deyiladi. U birlamchi va ikkilamchi cho‘lg‘amlari EYuKlari o‘zaro necha marta farq qilishini ko‘rsatadi. Ko‘p sonli o‘ramlarga ega bo‘lgan cho‘lg‘am yuqori kuchlanishli cho‘lg‘am, kam sonli o‘ramga ega bo‘lgan cho‘lg‘am esa past kuchlanishli cho‘lg‘am deyiladi.
Agar W₁>W₂ bo‘lsa, transformator kamaytiruvchi, W₁2 bo‘lsa, transformator orttiruvchi transformator deyiladi. Transformator tarmoqdan S₁=U₁×I₁ quvvatni iste’mol qiladi, u ikkilamchi tomondagi S₂=U₂×I₂ quvvatdan katta yoki unga teng bo‘ladi, ya’ni S₂1. Shuning uchun transformator cho‘lg‘amidagi kuchlanish qancha katta bo‘lsa, undagi tok shuncha kichik bo‘ladi, ya’ni
, (2.8)

Agar transformator birlamchi cho‘lg‘amidagi va o‘zakdagi energiya isrofi hisobga olinmasa va butun F₀ magnit oqim bo‘yicha tutashadi, deb hisoblasak, Ye₁ EYuK Lens qonuni bo‘yicha U₁ berilgan kuchlanishga qiymat bo‘yicha teng, ishora bo‘yicha esa qarama-qarshi bo‘ladi, ya’ni –É₁=Ú₁ bo‘ladi. Lekin amalda o‘zakdagi va magnit oqimi tarqalishi isroflarini hisobga olmasa bo‘lmaydi. Shuning uchun real transformatorlarda İ₀ salt yurish toki İ_0a aktiv va İ_0r reaktiv tashkil etuvchilarga ega bo‘ladi, ya’ni

, (2.9)

İ_0a aktiv tashkil etuvchi transformator magnit o‘tkazgichlaridagi quvvat yo‘qotish uchun sarf bo‘ladi (gisterezis va uyurma toklarga), İ_0r reaktiv tashkil etuvchi magnit o‘zakda F₀ asosiy magnit oqimini hosil qilishga sarf bo‘ladi.

Bundan tashqari real transformatorning birlamchi cho‘lg‘ami r₁ aktiv qarshilikka ega, bu qarshilikda İ₀ tok ta’sirida Ū₀a=İ₀r₁ kuchlanish kamayadi. Bundan tashqari F_1S tarqalish oqimining mavjudligi uchun birlamchi cho‘lg‘amda Ė₁s=-jx₁İ₀ tarqalish EYuKi vujudga keladi, bu yerda x₁-birlamchi cho‘lg‘am tarqalish induktiv qarshiligi. Kirgxofning ikkinchi qonuniga binoan berilgan Ū₁ kuchlanish transformator birlamchi zanjiridagi barcha kuchlanishlar pasayishiga teng bo‘lishi kerak, ya’ni


, (2.10)

Ushbu munosabatlarga asoslanib salt ishlash rejimida transformatorning vektor diagrammasini qurish mumkin (2.5-rasm).

Vektor diagrammani qurishni gorizontal yo‘nalishda F₀ magnit oqimining vektorini qo‘yishdan boshlaymiz. Biz sinusoidal ideal oqim holatini ko‘rib chiqayotganligimiz uchun ular induksiyalaydigan Ė₁ va Ė₂ EYuKlar oqimdan faza bo‘yicha 90⁰ ga orqada qoladi (cos ishorasi almashgani uchun). Musbat aylanish yo‘nalishi sifatida soat mili yo‘nalishiga qarama-qarshi yo‘nalish qabul qilinadi.
Tokning reaktiv tashkil etuvchisi İ_0r F_o oqimning yo‘nalishiga mos tushadi, aktiv tashkil etuvchisi İ_0a esa, F_o oqimni 90⁰ ga orqada qoldiradi. İ₀ tok geometrik (İ_0a+ İ_0r) yig‘indi kabi aniqlanadi. F_o va İ₀ orasidagi burchak magnit kechikish burchagi yoki magnit yo‘qotishlar burchagi deyiladi va po‘lat o‘zakdagi quvvat yo‘qotilishi qiymatiga bog‘liq bo‘ladi. Tarqalish oqimining vektori F_s İ₀ tokning yo‘nalishiga mos tushadi, Ė_1s vektor esa undan 90 foizga ortda qoladi. Keyin (3.10) tenglamadan foydalanamiz.
0 nuqtadan –Ū₁ vektorni qo‘yamiz va uning oxiriga İ₀ r₁ vektorni İ₀ vektorga parallel qo‘yamiz.
Vektor diagrammadan ko‘rinib turibdiki, salt ishlash rejimida Ė₁ va Ė₂ vektorlar Ū₁ vektorga nisbatan 180⁰ foizga yaqin burchakka surilgan.

2.5-rasm. Transformatorning salt ishlash rejimidagi vektor diagrammasi

(2.10) ifodada r₁+j x₁ =z₁ belgilash mumkin, u holda

, (2.11)

Bu kompleks qarshilikning moduli birlamchi cho‘lg‘amning to‘liq qarshiligi hisoblanadi. (2.10) ifodada –Ė₁=İ₀z₀ almashtirish mumkin, bu yerda z₁ – po‘lat o‘zak kiritadigan to‘liq qarshilik. İ₀ tok –Ė₁ vektordan faza bo‘yicha ortda qolayotganligi uchun z₀ qarshilik faqat aktiv (r₀) tashkil etuvchiga emas, induktiv (x₀) tashkil etuvchiga ham ega bo‘ladi, ya’ni z ₀=r₀+jx₀ bo‘ladi.

x₀ va r₀ larda ajraladigan energiya o‘zakda asosiy magnit oqimini hosil qilish va unda vujudga keladigan yo‘qotishlarni qoplash uchun sarflanadi. Buni hisobga olib (2.11) ifoda Ū₁=İ₀z₁+İ₀z₀=İ₀(z₁+z₀) tenglik ko‘rinishiga o‘zgartiriladi. Bu tenglamaga asoslanib salt ishlash rejimidagi transformatorning ekvivalent sxemasi chiziladi (3.6-rasm).
Transformatorning parametrlarini aniqlash uchun salt ishlash tajribasi o‘tkaziladi. Ko‘p transformatorlarda salt ishlash rejimida birlamchi cho‘lg‘amdagi quvvat yo‘qotishlari kam, ikkilamchi cho‘lg‘amdagi quvvat yo‘qotishlari esa 0 ga teng bo‘lganligi uchun Ė₁»Ū₁, Ė₂=Ū₂ deb hisoblash mumkin. Shunday qilib, salt ishlash rejimida n»U₁/U₂ transformatsiyalash koeffitsiyenti, o‘zakdagi quvvat isrofi (boshqacha qilib aytganda salt ishlash yo‘qotishlari yoki doimiy yo‘qotishlar) va salt ishlashdagi z₁ va z₀ kirish qarshiliklari aniqlanadi.







to‘liq qarshilik

2.6-rasm. Salt ishlash tajribasini o‘tkazish sxemasi va uning ekvivalent sxemasi