N o: 2 Reja: Bir fazali transformatorlar

1.1. Transformator haqida umumiy tushincha.
Transformatorlar haqida umumiy tushunchalar, uning tuzilishi va ishlash prinsipi .Elektrotexnikaning asosiy vazifalaridan biri elektr energiyasini bir joydan ikkinchi joyga uzatishdir. Chunki elektr energiyasining iste’molchilari aksariyat hollarda yoqilg‘i va gidroresurslar tabiiy joylashgan rayonlarga qurilgan elektr stansiyalaridan bir necha o‘nlab va yuzlab kilometr masofalarda joylashadi. Elektr energiyasini uzatish liniyalarida esa quvvatning issiqlikka sarf bo‘ladigan isrofi ΔP= I Rl va kuchlanishning pasayuvi ΔU=IRl doimo mavjuddir. Liniyaning uzunligi ortgan sari bu ko‘rsatkichlar ham ortadi. Elektr tokining to‘la quvvati (S=I ·U) ni o‘zgartirmagan holda uni turli kuchlanish va tok bilan uzatish mumkin. Quvvat formulasidan ko‘rinib turibdiki, uzatishda kuchlanish qanchalik yuqori bo‘lsa S = const tok kuchi shunchalik kichik bo‘lib, u bilan bog‘liq isroflar ham shunchalik kam bo‘ladi. Tok kuchini kamaytirish uzatish simining ko‘ndalang kesimini kichik olishga va rangli metallarni tejashga imkon beradi.

1. 
   b)
   

4.1 Transformatorning a) tuzilishi; b) shartli belgilanishlari bu yerda:
Vp - Boshlang‘ich kuchlanish bo‘ladi (U1)
VS - Chiqish kuchlanishi bo‘ladi (U2)
Np - Birlamchi o‘ram simlarining soni (w1)
NS - Ikkilamchi o‘ram simlarining soni (w2)
Hozirgi vaqtda o‘zgaruvchan tokning 35, 110, 220, 500, 750 va 1150 kV kuchlanishli uzatish liniyalari mavjud. Ammo o‘ta yuqori kuchlanishlarni bevosita generatorlardan olib bo‘lmaydi. Odatda, elektr stansiyalaridagi generatorlaming nominal kuchlanishi ko‘pi bilan 21 kV dan oshmaydi. Elektr energiyasining iste’molchilari esa bir fazali 220 V; va uch fazali 380 V nominal kuchlanishlarga mo‘ljallangan. Shuning uchun generatorlar ishlab chiqaradigan elektr energiyasining nisbatan past kuchlanishli, ammo katta tok kuchiga ega bo‘lgan quvvatini (hozirgi vaqtda 150, 300, 500, 800 va 1200 ming kVt li generatorlar ishlab chiqariladi) yuqori kuchlanishli va nisbatan kichik tok kuchiga ega bo‘lgan quvvatga o‘zgartirish kerak.
Bu vazifa transformatorlar yordamida oddiygina hal etiladi. Transformatorning ixtirochisi rus olimi P.N. Yablochkov hisoblanadi. U 1876 yilda elektr yoy lampasi uchun manba sifatida ilk bor trasformatordan foydalangan. Elektr energiyasining bir pog‘onada bo‘lgan u1, i1 kuchlanish va tokini boshqa pog‘onadagi u2, i2 kuchlanish va toka aylantirib beradigan statik (harakatlanuvchi qismlari bo‘lmagan) elektromagnit apparati transformator deyiladi. Yoki bir xil chastotali o‘zgaruvchan tok kuchlanishining qiymatini o‘zgartirib beruvchi elektrostatik apparat transformator deyiladi. Transformatorlar energetik sistemalarda qo‘llanilishidan tashqari, kuchsiz toklarda ishlovchi hisoblash mashinalari, avtomatika, telemexanika, aloqa, radiotexnika va televidenie qurilmalari zanjirlarida va umuman, elektr kuchlanishini o‘zgartirib berish kerak bo‘lgan barcha joylarda ishlatiladi. Transformatorlar bajaradigan vazifasiga ko‘ra quyidagi turlarga bo‘linadi:
- elektr energiyasini uzatish va taqsimlash uchun mo‘ljallangan katta quvvatli (uch fazali) transformatorlar;
- kerakli joylarda kuchlanishni keng doirada o‘zgartirib berish va dvigatellarni ishga tushirish uchun mo‘ljallangan avtotransformatorlar;
- taqsimlash tarmoqlaridagi kuchlanishni rostlab turish uchun mo‘ljallangan induksion rostlagichlar:
- o‘lchov asboblari va himoya vositalarini sxemalarga ulash uchun mo‘ljallangan o‘lchov transformatorlari;
- payvandlash, qizdirish pechlari sinov, to‘g‘rilash va hokazolar uchun mo‘ljallangan maxsus transformatorlar.
Transformator turlarining ko‘p bo‘lishiga qaramay, ularda bo‘ladigan elektromagnit jarayonlar umumiy o‘xshashlikka ega bo‘lib, ularning ishlash prinsipi bir xildir.
4.1 - rasmda bir fazali ikki chulg‘amli transformatorning sxemasi va shartli
belgilanishi ko‘rsatilgan. Transformator po‘lat o‘zak (magnit o‘tkazgich) 1 dan va ikkita mis chulg‘amlar 2 dan iborat. Po‘lat o‘zakning induksion toklar hisobiga qizib ketishini kamaytirish maqsadida u qalinligi 0,35‚0,5 mm bo‘lgan elektrotexn po‘lat plastinalardan yig‘iladi. Plastinalarning ikki tomoniga izolyatsion lok surtiladi yoki ular tegishlicha qizdiriladi
4.2 - rasm. Po‘lat o‘zak plastinalarni yig‘ish tartibi
Qatlam plastinalarining choklari ustma-ust tushmasligi kerak. Po‘lat o‘zak magnit zanjirini hosil qilish uchun xizmat qiladi va shu tufayli assosiy magnit oqimi Ф po‘lat o‘zak bo‘ylab harakatlanadi. Po‘lat o‘zakning miss chulg‘amlar o‘ralgan qismi sterjen deyiladi. Shuning uchun birlamchi chulg‘amga (zanjirga) oid kattaliklar 1 indeksiga ega, masalan, birlamchi chulg‘amning o‘ramlar soni w1 qismlaridagi kuchlanish zanjirdagi tok i va h.k. shuningdek, ikkilamchi chulg‘amga oid kattaliklar 2 indeksiga ega, masalan, w2, u2, i2 va h.k.
Transformatorning birlamchi chulg‘amiga berilgan sinusoidal kuchlanish (u1 = Um sinωt) ta’sirida chulg‘amdan o‘zgaruvchan tok oqib o‘tadi. Bu tok transformatorning po‘lat o‘zagida o‘zgaruvchan magnit oqimi (Ф) ni hosil qiladi. Chulg‘amlarning o‘ramlarini kesib o‘tayotgan bu asosiy magnit oqimi birlamchi chulg‘amda o‘zinduksiya, ikkilamchi chulg‘amda esa o‘zaro induksiya hodisasiga binoan tegishlicha e1 va e2 elektr yurituvchi kuchlarni induksiyalaydi. Mazkur EYuK larning ta’sir etuvchi qiymatlari:
E1 = 4,44 · f · w1 · Ф (4.1)
E2 = 4,44 · f · w2 · Ф (4.2)
bu yerda f - o‘zgaruvchan tokning chastotasi, Gs; w1 w2 - birlamchi va ikkilamchi chulg‘amlarning o‘ramlari soni;
Demak, (4.1) va (4.2) ifodalardan ko‘rinadiki, chastota 1 va magnit oqimi Ф o‘zgarmas bo‘lganda chulg‘amlarda induksiyalangan EYuK E1 va E2 lar ularning o‘ramlari soniga prporsional ekan, ya’ni
Bu nisbat transformatorning transformatsiya koeffitsienti hisoblanadi, ya’ni Mazkur koeffitsient transformatorga berilgan kuchlanishning necha marta o‘zgarishini ko‘rsatadi. Agar W1 > W2 va k>1 bo‘lsa, transformator kuchlanishini pasaytirib beruvchi, agar W1 < W2 va k<1 bo‘lsa, kuchlanishni orttirib beruvchi hisoblanadi.
4.5- rasm
Agar 4.5-rasm, a da ko‘rsatilgan transformatorning ikkilamchi chulg‘amiga yuklama (Z2n ) ulasak, EYuK ta’sirida undan tok (i2 ) o‘ta boshlaydi. Shunday qilib, kuchlanishi u1 tok kuchi i1 bo‘lgan manbaning elektr energiyasi transformator yordamida kuchlanishi u2 va tok kuchi i2 bo‘lgan elektr energiyasiga aylantirib,
Transformatorning manbadan (tarmoqdan) olayotgan birlamchi quvvati P1 = U1 · I1 · cosφ1 bo‘lsa, uning iste’molchiga berayotgan ikkilamchi quvvati
P2 = U2 · I2 · cosφ2 Agar transformatordagi quvvat isrofi hisobga olinmasa, bo‘ladi. Birlamchi va ikkilamchi zanjirlardagi faza siljish burchaklarini taxminan bir xil desak, U1 · I1 = U2 · I2 deyish mumkin. Agar kuchlanishlar bir-birlari bilan xuddi EYuK lar kabi nisbatda bo‘ladi desak, transformatsiya koeffitsientini quyidagicha qayta yozish mumkin: Demak, transformator chulg‘amlaridagi toklar kuchlanishlarga teskari proporsional.
Transformatorlarning asosiy turlari:
1. Bir fazali va uch fazali kuchli transformatorlar - ular elektr energiyani olisga uzatishda, iste’molchilarni elektr energiya bilan ta’minlashda ishlatiladi.
2. Avtotransformatorlar - iste’molchiga beriladigan kuchlanishni biroz o‘zgartirish yoki noldan boshlab oshirish uchun ishlatiladi.
3. O’lchov transformatorlar yuqori kuchlanishni va kata toklarni oddiy o‘lchov asboblari bilan lchashga imkon beradi.
4. Payvandlash transformatorlari. Metall buyumlarni, konstruktsiyalarni va hokazolarni eritib, o’zaro ulash uchun xizmat qiladi.
2. Transformatordagi quvvat isroflari va uning foydali ish koeffitsienti .Har qanday elektr mashinalaridagi kabi transformatorlarda ham keltirilgan energiyaning bir qismi uning o‘zida isrof bo‘ladi. Bu quvvat isroflari quyidagilardan iborat:
1. Tokning issiqlik ta’siri tufayli mis chulg‘amlarda yuzaga kelgan quvvat isrofiElektr manbai ishlari o`quvchilarni umumtexnik tizimida tayyorlashda muhim ahamiyatga ega, chunki ularni o`rganish jarayonida mehnat ta`limining asosiy vazifalarini bajarish uchun qulay sharoit yuzaga keladi. Chunonchi elektr bilan ish ko`ruvchi kasb egalari haqida suhbatlar uyushtirib, kasb tanlashga yo`llash ishlarini muvafaqqiyat bilan amalga oshirish mumkin. Elektr energiyasidan xalq xo`jaligida tabora keng foydalanilayotganligi sababli u bilan bog`liq bo`lgan kasblar ham ammoviy hisoblanadi. Masalan, bularga elektromontyor, slesar`-elektromontajchi kabi kasblar kiradi. Ular haqida o`quv materialida uzviy tarzda bayon qilib ketiladi.
«Elektr energiya» , «Elektr jihoz» zamonaviy ishlab chiqarishning ramzi
bo`lib, uning muhim belgilari hisoblanadi.Shuning uchun ham bu tushunchalar bilan tanishish orqali zamonaviy ishlab chiqarish asoslari haqida to`la tasavvurga ega bo`lish, yani politexnik ta`limni amalga oshirish mumkin. O`quvchilarni elektrotexnika ishlarini bajarish hamda o`rganishlari jarayonida ular bilan keng ko`lamda tarbiyaviy ishlarni olib borishga imkoniyat yaratiladi. Agar o`qituvchi etarlicha e`tibor bersa, davlatimizning bu sohada erishgan yutuqlari asosida vatanparvarlik to`yg`isi hamda kam rivojlangan davlatlarga berayotgan yordamimiz negizida internatsionalizm to`yg`usini kamol toptirishda muvafaqqiyatga erishish mumkin. Elektr energiyasini tejash haqidagi tasavvurlarni shakllantirish negizida iqtisodiy ta`lim berish uchun keng imkoniyatlar yuzaga keladi. Yuqoridagi aytib o`tilganlardan elektrotexnika ishlarini o`rganish nima uchun V-VII sinflar o`quv programmalarining barcha variantlariga kiritilganligining sababi ayon bo`ladi. Bularga kam vaqt ajratilgan, biroq beriladigan bilim va o`quvlar hajmi esa katta. Shu boisdan ta`lim mazmunini tanlashga va mashg`ulotlarni o`tkazish metodikasini ishlab chiqishga chuqur yondashish talab qilinadi. O`qituvchi bu masalalarni hal eta borib, elektrotexnika ishlari fizika kursida elektrni o`rganishdan oldiniroq bajarilishini e`tiborga olinishi kerak. Shuning uchun o`quvchilar tegishlicha nazariy bilimga ega bo`lmaydilar va mashg`ulotlar mutloqa amaliy tarzda o`tkaziladi. Bularni fizika kursi bilan almashtirmaslik lozim. Bu erda bir hol yuz beradiki, mehnat ta`limi jarayonida o`quvchilar amaliy javob olib, keyinchalik bu javoblar fan asoslarini o`rganishda ilmiy jihatdan tushintiriladi. Programmaning «Elektrotexnika ishlari va avtomatika elementlari» bo`limining yana bir xarakterli tomoni bor. Bunda faqat «sof» elektrotexnika ishlari bajarilmay, balki turli buyumlarning detallarini tayyorlash, shuningdek sularni elektrlashtirish nazarda tutiladi. Elektrotexnika ishlari asosan uning mazmuni, maktablarning ish tajribalaridan kelib chiqqan. programmaning tegishli bo`limlari, faqatgina elektromontaj ishlari uchun mo`ljallangan davrlar ham bo`lgan. Bunda o`quvchilarning amaliy faoliyatlari o`quv stentlarida turli elektr zanjirlarni montaj qilishdan iborat bo`lgan. Har bir o`quvchi avval elektr zanjirini montaj, keyin esa demontaj qilgan. Kelgusi darslarda yana aynan shular takrorlangan.
Shunday qilib, elektromontaj ishlari o`quv xarakterda bo`lgan. Bu hol o`zini oqlamadi., chunki bunday mehnatga o`quvchilarning qiziqishi past edi, mehnatning o`zidan esa hesh qanday amaliy samara chiqmasdi. Ko`rsatilgan kamchiliklar, ayniqsa ta`limni unumli mehnat bilan qo`shib olib borishga nisbatan mehnat islohoti qo`ygan katta talablar munosabati bilan, programmani o`zgartirishga taqoza etadi. Bunday shartlarda elektrotexnika ishlarining ijtimoiy-foydali xarakterga ega bo`lgan ma`lim bir buyumlarni elektrlashtirish bilan qo`shib olib borish g`oyasi to`g`iladi. Bular otaliqqa olingan bolalar bog`chasi uchun o`yingohlar, o`quv maketlari va modellari, maktab o`quvchilari uchun o`yinlar vash u kabilar bo`lishi mumkin. O`quvchilar mehnat shu tarzda tashkil qilinsa, elektrotexnika ishlari hamda avtomatika elementlaridan ta`lim berish o`quv programmasining mehnatga oid boshqa bo`limlari bilan uzviy bog`lanadi, hamda o`quvchilarning faoliyati amaliyxarakterda bo`lishi ta`minlanadi. Albatta ayni buyum detallarini metall va yog`oshdan to`la-to`kis tayyorlash ishlarini bu bo`limda bajarish shart emas. Buni o`qituvchining o`zi hal qiladi. Yarim favrikatlardan foydalansa ham bo`ladi. Bevosita elektrotexnikaga oid ishlar hajmi qancha ko`p bo`lsa, shuncha yaxshi bo`ladi. Maktabda elektr manba bilan ishlaydigan darslarda o`qitishda asosiy uchta qismga ajratish mumkin. Elektr zanjirlari, buyumlarni elektrlashtirish va avtomatika elementlari elektrotexnika ishlaridan ta`lim berish metodikasini ko`rib chiqa turib, ularning har biri haqida alohida gapirib o`tish maqsadga muvofiqdir, shuni e`tiborga olish kerakki, elektrotexnika ishlaridan ta`lim berish metodikasi umuman olganda o`quv programmasining boshqa bo`limlariga nisbatan o`z xususiyatlariga ega.Avvalo bu hafvsizlik qoidalariga talluqlidir. O`quvchilar hafvsiz kuchlanishli elektr toki bilan ishlaydilar, ammo shuni e`tiborga olish kerakki, o`quvchilarda ayni vaqtda shakllanayotgan ko`nikma va ishga bo`lgan munosabatlar keyinchalik, masalan, 220vol`t kuchlanishga duch kelganlarida ham saqlanib qoladi. Buni nazarda tutib o`quvchilar mehnat hafvsizligi qoidalariga alohida e`tibor beradilar.
Masalan,elektromontaj ishlarini bajarish jarayonida o`quvchilarning qo`yidagi qoidalarga roya qilishlariga erishish zarur.
1. Elektromontaj ishlarini bajarishda faqat ishga yaroqli asboblardan foydalanish;
2. Izolyatsiya qoplamalarini o`tkazgichdan o`zingizdan nariga qaratib pichoq bilan ajratib, (qalam ochish kabi) bunda albatta taxta taglikdan foydalanish;
3. Elektr zanjiri yig`ishdan izolyatsiyasi shikastlanmagan simlardan foydalaning, o`zingiz izolyatsiyani shikastlab qo`ymasdan;
4. Simlarni puxta ulang, ulangan joylarni yaxshilab izolyatsiyalang;
5. Elektr armaturalarning ishga yaroqliliga-kontaktlarning ishonchli biriktirilishi,izolyatsiyasining tuzikligi va shu kabilarni tekshirib ko`rish;
6. Yig`ilgan zanjirni faqat o`qituvchining ruxsati bilan elektr tarmog`iga ulash;
7. Tok manba ulanganda elektr zanjirning yalong`och sim va tok o`tkazuvchi detallariga tegmang. Elektrotexnika ishlari bo`limini o`rganishning o`ziga xos jihati- o`quvchilar mehnatini tashkil qilish diqqatga sazavordir.Odatda, bu ishlarni bajarish uchun ustaxonalarda alohida bo`limlar yo`q. Bundan tashqari, o`quvchilarga yoppasiga ta`lim berish uchun etarli miqdorda asbob va materiallar ham bo`lmaydi. Shuning uchun odatda, o`quvchilar mehnatni tashkil qilishning zveno formasin qo`llaniladi. Boshqacha aytganda, maktab ustaxonasining kerakli asbob-uskunalar bilan jihozlanganligiga qarab, grafik tuziladi, o`quvchilar zvenolarga birlashadilar hamda tartibi bilan elektrotexnika ishlarin o`rganadi. O`qituvchi elektr zanjirlarini montaj qilish izolyatsiya materiali bilan qoplangan gorizontal qoqpoqli stolda bajarilishini ma`lum qiladi. Bu stol doimo belgilangan tartibda bo`lishi kerak. Elektromontajchi chap tomonga materiallar (sim, lampa, kapron, vklyuchetel` va h.k) old tomonga montaj paneli va montaj qilinishi lozim bo`lgan zanjirning elektr sxemasi, o`ng tomonga elekrtomontaj asboblarini joylashtiriladi. Bunda boshqalarga nisbatan tez-tez foydalaniladigan asboblarni o`ziga yaqiniroq joylashtiradi. Detallarni montaj qilishga tayyorlash bilan bog`liq bo`lgan ishlar teglik taxtada bajariladi.