Mavzu: Bir fazali transformatorlar Tuzilishi va ishlash prinsipi Reja

Transformatorning yuklama rejimi. Agar transformatorning ikkilamchi cho‘lg‘amiga yuklama ulansa, u holda transformator ishchi rejimda ishlaydi (2.7-rasm). Bu rejimda transformatordagi fizik jarayonlar yuklama xususiyatiga bog‘liq bo‘ladi. Ikki asosiy aktiv-induktiv va aktiv-sig‘imli yuklamali hollarni ko‘rib chiqamiz.

2.7--rasm. Yuklangan rejimdagi bir fazali transformator

Agar birlamchi cho‘lg‘amga U₁ kuchlanish berilsa, ikkilamchi cho‘lg‘am esa yuklamaga ulansa, u holda har ikkala cho‘lg‘amlardan mos ravishda İ₁ va İ₂ toklar oqib o‘tadi. Ular transformatorda F_1S va F_2S magnit oqimlarini hosil qiladi. Ularning ko‘p qismi transformator o‘zagida tutashadi, qolgan kam qismi esa cho‘lg‘amlar atrofida F_1S va F_2S tarqalish oqimlarini hosil qilib, havoda tutashadi. Bu oqimlar transformator cho‘lg‘amlarida Ė_1s va Ė_2s tarqalish EYuKlarini hosil qiladi, ular birlamchi va ikkilamchi cho‘lg‘amlar x₁ va x₂ induktiv tarqalish qarshiliklariga sarflanadi, ya’ni

, (2.12)
, (2.13)

Bu holda yuklangan transformator uchun muvozanat tenglamasi quyidagi ko‘rinishga ega bo‘ladi:

, (2.14)
, (2.15)

F_2S oqimning hosil bo‘lishi uchun F_1S oqim xizmat qilganligi uchun Lens qonuni bo‘yicha ular qarama-qarshi yo‘naladi, ya’ni transformator o‘zagida natijaviy yig‘indi oqim vujudga keladi. Bu oqim Ė₁ va Ė₂ EYuKlar manbai hisoblanadi. Agar İ₂ yuklama toki ortsa, F_2S oqim ortadi, u holda F₀ kamayadi, demak, Ė₁ va Ė₂ EYuKlar ham kamayadi. (3.15) tenglamadan ko‘rinib turibdiki Ė₁ kamayganda tenglikni saqlash uchun İ₁ ortishi kerak, bu esa F_1S oqimni va F₀ yig‘indi oqimni orttiradi. İ₁ tok F_2S oqimni magnitsizlovchi ta’sirini kompensatsiyalaguncha ortadi, ya’ni F oqim qiymati tiklanadi. Agar İ₂ kamaya boshlasa (0 gacha), F₀ oqim va unga mos ravishda Ye₁ va Ye₂ EYuKlar ortadi. Lekin Ė₁ ortganda (3.13) İ₁ tok, ya’ni F_1S oqim kamaya boshlaydi va mos ravishda F oqim F₀ oqimga teng bo‘lib qoladi. Shunday qilib, transformatorda yig‘indi magnit oqimi yuklama o‘zgarishining keng chegaralarida deyarli o‘zgarishsiz qoladi va salt ishlash oqimiga teng bo‘ladi, ya’ni

, (2.16)

Demak, magnitlovchi kuchni hosil qiladigan bu oqim ham o‘zgarishsiz qoladi, magnitlovchi kuch quyidagi ifoda orqali aniqlanadi: F₀=İ₀×W₁, F₀ –transformator salt ishlaganidagi magnitlovchi kuch.

Transformator yuklamada ishlaganida uning magnit o‘tkazgichida F₁=İ₁×W₁ va F₂=İ₁×W₂ magnitlovchi kuchlar mos ravishda F₁ va F₂ magnit oqimlarini hosil qiladi. U holda natijaviy magnitlovchi kuch F_n = F₁yoF₂ = I₁×W₁+ I₂ ×W₂ bo‘ladi.
Yig‘indi magnitlovchi kuch F_n=F₀ ,bo‘lganligi uchun quyidagini yozish mumkin:
, (2.17)

Bu tenglama magnitlovchi kuchlar muvozanat tenglamasi deyiladi. Shunday qilib, transformator yuklama rejimida ishlaganida (2.14) va (2.15) tenglamalar orqali tavsiflanadigan bir-birlaridan elektr jihatdan mustaqil bo‘lgan ikkita birlamchi va ikkilamchi tarmoqlar konturlari ko‘rib chiqiladi. Ular asosida transformatorning vektor diagrammasi va ekvivalent sxemasini qurish mumkin. Lekin bunda birlamchi va ikkilamchi zanjirlarga taaluqli bo‘lgan kattaliklarni taqqoslash zarur bo‘ladi. Agar transformatsiyalash koeffitsiyenti n¹1 bo‘lsa, u holda bu kattaliklar turlicha bo‘ladi. Vektor diagrammalar va ekvivalent sxemalarni qurishda qulaylik uchun transformator ikkilamchi cho‘lg‘amini birlamchi cho‘lg‘amga keltirish qabul qilingan, ya’ni birlamchi cho‘lg‘am o‘ramlari soniga teng bo‘lgan o‘ramlar sonili cho‘lg‘am bor deb shartli hisoblash mumkin, u holda E^’₂=E₁=n×E₂=E₂ (W₂/W₁) bo‘ladi.

(2.17) tenglamani W₁ ga bo‘lish mumkin, u holda u I₀=I₁+I₂×W₁/W₂ ko‘rinishga, birlamchi cho‘lg‘amga keltirilgani esa, I₂=W₂/W₁=1/n×I₂=I^’₂ ko‘rinishga ega bo‘ladi. Bu holda, cho‘lg‘amlar orasidagi elektromagnit aloqani faqat elektr aloqaga almashtirish mumkin. U holda transformatorning aktiv, induktiv va to‘liq qarshiliklarini aniqlash mumkin. Transformatorning yuklama rejimidagi vektor diagrammasini qurishni F₀ vektordan boshlaymiz. Transformatorning vektor diagrammasini aktiv-induktiv yuklama holati uchun quramiz. Keyin İ₀ va Ė₁=Ė₂ vektorlarni qo‘yamiz. So‘ngra (2.17) tenglamaga muvofiq İ₁=İ₀–İ₂ ga teng bo‘lgan İ₁ vektorni qidiramiz. Aktiv-induktiv yuklamada İ₂ vektor Ė₂^’ vektordan ma’lum burchakka ortda qoladi, birlamchi cho‘lg‘amga keltirilgan Ė_2s tarqalish EYuKi vektori İ₁^’ vektordan 90⁰ ga ortda qoladi. Ikkilamchi zanjir parametrlarini birlamchi zanjirga keltirilishida barcha quvvat yo‘qotishlari va elektr kattaliklar orasidaga fazaviy burchaklar keltirishdan keyin o‘zgarishsiz qolishi sharti bajariladi. Ikkilamchi cho‘lg‘amning keltirilgan aktiv qarshiligi I₂²×r₂=(I¢₂)²×r^’₂=(I₂/n)²×r shartdan aniqlanadi. Bundan r₂=n²×r₂ bo‘ladi. Cho‘lg‘amning induktiv qarshiligi o‘ramlar sonining kvadratiga proporsional, bundan x¢₂=W₁/W₂×x₂=n²×x₂ bo‘ladi.
Birlamchi cho‘lg‘am uchun muvozanat tenglamasi quyidagi ko‘rinishda yoziladi:
, (2.18)
ya’ni, I₁= –I^’₂ deb olamiz va diagrammani quramiz (2.8-rasm).

2.8-rasm. Transformatorning yuklangan rejimidagi vektor diagrammasi

İ₁ vektor yo‘nalishini bilgan holda, (2.15) ga muvofiq Ė₁ vektorni İ₁×r₁ vektorga qo‘shamiz, keyin Ė_1S vektorni ayirib Ū₁ vektorni hosil qilamiz. Vektor diagrammasidan ko‘rinib turibdiki, ikkilamchi cho‘lg‘am kuchlanishing Ū₂ qiymati İ₂ yuklama tokiga va yuklama xarakteriga (ya’ni Ψ ga) bog‘liq bo‘ladi. Aktiv-induktiv yuklamada Ū₂ absolyut qiymati bo‘yicha Ė₂ EYuKdan kichik ( êŪ^’₂ ê< êĖ^’₂ ê), aktiv-sig‘im yuklamada esa katta ( êŪ^’₂ ê> êĖ^’₂ê) bo‘ladi.

Yuklangan transformatorning ekvivalent sxemasini asosiy muvozanat tenglamalarini tahlil qilgan holda qurish mumkin (2.9-rasm).
Ularni quyidagi ko‘rinishda yozish mumkin:


, (2.19)
, (2.20)

bu yerda z₁ va z₂-birlamchi cho‘lg‘amning to‘la qarshiligi va ikkilamchi cho‘lg‘amning keltirilgan to‘la qarshiligi.

2.9-rasm. Transformatorning yuklangan rejimidagi ekvivalent sxemasi

deb belgilaymiz, bu yerda İ₀–salt ishlash tokining vektori, z₀–magnitlovchi konturning to‘la qarshiligi. Transformator ikkilamchi cho‘lg‘amining kuchlanishi yuklama bo‘lganida Ū₂=İ^’₂×Z^’_yu bo‘ladi, bu yerda Z^’_yu=n²×Z_yu–tashqi yuklamaning keltirilgan to‘la qarshiligi.
Muvozanat tenglamasidan İ^’₂=İ₀–İ₁ ga egamiz. U holda transformatorning ikkilamchi cho‘lg‘ami uchun EYuKlar muvozanat tenglamasi quyidagi ko‘rinishga ega bo‘ladi:


(2.21)

U holda salt ishlash toki quyidagiga teng bo‘ladi:

, (2.22)

Uning qiymatini (3.19) ifodaga qo‘yib quyidagi ko‘rinishdagi ifodani olamiz:

(2.23)

U holda yuklama bo‘lganda transformatorning ekvivalent qarshiligi quyidagicha bo‘ladi:

(2.24)

ya’ni u ikki ketma-ket ulangan qarshiliklardan tashkil topadi, bu yerda Z₁–birlamchi cho‘lg‘amning to‘la qarshiligi, ikkinchi qo‘shiluvchi esa Z_0, (konturning magnitlanishi) ikkilamchi zanjir to‘la qarshiligi (ya’ni ikkilamchi cho‘lg‘am va transformator yuklamasi to‘la qarshiliklarining ketma-ket ulanishi) parallel ulanishidir.