O'zgaruvchan tok zanjiridagi sig'im va induktiv qarshilik. O'zgaruvchan tok zanjiri uchun Om qonuni

Transformator. Elektr energiyasi
hosil qilish. O'zgaruvchan tok generator}. Elektr
energiyasini ishlab chiqarish va uzatish


Ma'lum chastotali va kuchlanishli o'zgaruvchan tokni shunday chastotali, ammo boshqa kuchlanishli o 'zgaruvchan tokka aylantirib beradigan qurilma transformator deyiladi. Uning ishlash prinsipi elektromagnit induksiya hodisasiga asoslangan. Transformator 1875- yili rus olimi P. Yab-lochkov (1847—1894-y.) tomonidan kashf etilgan bo'lib, 1882- yilda I. F. Usagin (1845-1915- y.) uni takomillashtirdi. Transformator berk temir o'zakdan va unga Transformatorning ishlash prinsipi bilan tanishib chiqaylik. ^2.3- rasmda uning elektr zanjiriga ulanish sxemasi keltirilgan bo'-lib, unda quyidagi belgilashlardan foydalanilgan: N_{ va r, -birinchi chulg'amdagi o'ramlar soni va shu chulg'amning qar-shiligi, N₂ va r₂ — ikkinchi chul-- rasm. g'amdagi o'ramlar soni va shu
chulg'amning qarshiligi, R — ik-
kilamchi zanjir (iste'mol) tashqi qismining qarshiligi, £/, — birinchi chulg'amdagi kuchlanish. Transformator ikki xil rejimda ishlaydi: yuklamasiz (saltyurish) rejim, yuklamali (ishchi) rejim.
Yuklamasiz, ya'ni salt yurish rejimi ikkilamchi zanjir (iste'molchi) uzuq bo'lgan holda amalga oshiriladi. Bu holda ikkilamchi zanjirda tok mavjud bo'lmaydi (7₂ = 0), birlamchi chulg'amdan esa saltyurish toki deb ataluvchi I_x tok o'tadi (bu yerda / o'zgaruvchan tokning ta'sir etuvchi qiymati). Birlamchi chulg'am orqali o'zgaruvchan tok o'tayotganda o'zakda o'zgaruvchan magnit oqimi yuzaga keladi, u har bir chulg'amda induksiya EYKni hosil qiladi. Transfor-matordagi po'latdan tayyorlangan o'zakda magnit oqimi uning barcha kesimlarida bir xil bo'ladi. Induksiya EYKning oniy qiymati birlamchi yoki ikkilamchi chulg'amning istalgan o'ramida bir xil bo'ladi va u quyidagicha topiladi:
•1 '2

bo'ladi, bu yerda ^₀= O₀co — bitta o'ramdagi EYKning amplitudasi. Har bir chulg'amda o'ramlar soni har xil bo'lgani uchun ulardagi to'liq induksiya EYKlari bir-biridan farq qiladi. Ikkala chulg'amdagi to'liq induksiva EYK mos ravishda <
kelib chiqadi. Ushbu ifoda EYKning amplitudaviy qiymatlari uchun ham o'rinlidir:

U holda EYKning har bir chulg'amdagi ta'sir etuvchi qiymatlari uchun

deb yozish mumkin.
Berk zanjir uchun Om qonuniga muvofiq, birlamchi chulg'am uchun quyidagi munosabat o'rinli bo'ladi:
Transformatorning salt yunshida tok manbayidan kam miqdorda energiya olib, iste'mol qilgani sababli, salt yurish toki juda kichik bo'ladi (/= 0). Shu tufayli U_l=B'_]. Transformatorning ikkilamchi chulg'ami uzib qo'yilgan'i uchun bu chulg'amdagi kuchlanish undagi induksiya EYKiga teng bo'ladi: U₂ = g₂. Demak, transformatorning salt yunshida chulg'amlardagi induksiya EYKining ta'sir etuvchi qiymati ulardagi kuchlanishga teng bo'lar ekan. Yuqorida aytilganlarni hisobga olgan holda,
ifodalarni quyidagi shaklda

yozish mumkin. Bu ifodadan chulg'amlardagi kuchlanish ulardagi q^ramlar soniga to'g'ri proporsional ekanligi kelib chiqadi. (42.4) ifodadagi k koeffitsient berilgan transfor-mator uchun transformatsiya koeffitsienti deyiladi.

Agar birlamchi chulg'amdagi o'ramlar soni ikki-lamchidagidan kam bo'lsa (k < 1), ikkilamchi chulg'amdagi kuchlanish birlamchi chulg'amdagi kuchlanishdan katta bo'ladi. Bunday transformator kuchaytiruvchi transfor-mator deyiladi. Agar birlamchi chulg'amdagi o'ramlar soni ikkilamchidagidan ko'p bo'lsa (k > 1), ikkilamchi chul­g'amdagi kuchlanish birlamchi chulg'amdagi kuchla­nishdan kichik bo'ladi. Bunday transformator pasaytiruvchi transformator deyiladi. Transformatorning salt yurishida tok manbayidan olingan kam miqdordagi energiya uning o'zagini qayta magnitlashi uchun sarf bo'lgani tufayli, bunday ish rejimida birlamchi chulg'amdan ikkilamchisiga energiya uzatilmaydi.
Transformatorning yuklamali, ya'ni ishchi rejimi unga ikkilamchi elektr zanjiri (iste'molchi) ulanganda amalga oshiriladi. Bu holda ikkilamchi chulg'am orqali 1₂ tok o'tadi. Bu tok ikkilamchi chulg'amga ulangan iste'molchilar soni va quwati orqali aniqlanib, birlamchi chulg'amdagi tokka ta'sir ko'rsatadi. Ushbu fikrni quyidagicha tushuntirish mumkin. I₂ tokning magnit maydoni va uning magnit oqimi Lens qoidasiga binoan birlamchi chulg'amdagi tok hosil qilgan o'zakdagi magnit maydon oqimining o'zgarishiga qarshilik qiladi. Magnit oqimining o'zgarish tezligining kamayishi har bir o'ramdagi EYKning kamayishiga sababchi bo'ladi. Buning natijasida birlamchi chulg'amdagi o'zinduksiya EYK kamayadi. Uning kamayishi esa o'z
navbatida formulaga asosan birlamchi
chulg'amdagi tok kuchining qiymatini / salt yurish tok kuchi qiymatidan /, yuklama tok kuchining qiymatigacha ortishiga olib keladi. Bu esa, o'z navbatida, 7₂ tokning transformator o'zagida yuzaga keltirilgan qarshi magnit oqimining ta'sirini kompensatsiyalaydi. Buning hisobiga transformatorni o'zgaruvchan tok manbayidan oladigan energiyasi ortadi va bu energiya iste'molchiga ikkilamchi chulg'am orqali uzatiladi. /, va /₂ yuklama toklarining transformator o'zagida hosil qilgan magnit oqimlari mos ravishda
(^.5)

ga teng, bu yerda / —chulg'am uzunligi, S — transfor­mator induktiv g'altaklarining ko'ndalang kesim yuzi.
Berilgan yuklamada ishlayotgan transformatorning ish rejimida birlamchi va ikkilamchi chulg'amdagi magnit oqimlari bir xil bo'ladi: O, = O_r U holda va (ifodalarga asosan
deb yozsa bo'ladi. Demak, transformator chulg'amlaridagi yuklama toklarshu chulg'amlardagi o'ramlar soniga teskari proporsional bo'lar ekan.
Energiyaning saqlanish qonuniga binoan iste'molchiga uzatiladigan energiya birlamchi chulg'amning o'zgaruvchan kuchlanish manbayidan oladigan energiyaga teng bo'ladi. Energiya yo'qotilishi hisobga olinmaganda birlamchi chulg'amdaei auwat (P. = T.U^} ikkilamchi chulg'amdagi quwat I
Shunday qilib, transformator yordamida o'zgaruvchan tok kuchlanishi necha marta orttirilsa, tok kuchi shuncha marta kamaytiriladi yoki aksincha.
formula, yuklama toklarining chulg'amlar orqali o'tishi, o'zakning uyurmali toklar hisobiga isishi va o'zakning o'zgaruvchan magnit oqimi tufayli qayta magnit-lanishi natijasida yuzaga keladigan energiya isroflarini hisobga olmagan holda hosil qilingan. Nagruzka qarshiligi to'g'ri tanlanib, yaxshi balanslashgan transformatorlarda bu energiya sarfi minimumga keltirilgan bo'lib, 2—3% ni tashkil qiladi. Ammo ushbu energiya sarfini umuman yo'qotib bo'lmaydi. Shu tufayli transformatorni iste'mol-chiga uzatadigan quvvati, ya'ni P₂ foydali quwat, uni o'zgaruvchan kuchlanish manbayidan oladigan P, umumiy quvvatidan kichik bo'ladi: P_2
{. Bu degan so'z har bir transformator ma'lum FIK (foydali ish koeffitsienti)ga ega degan ma'noni anglatadi. Transformatorning foydali quvvati uning umumiy quvvatining qanday qismini tashkil qilishini ko'rsatuvchi kattalikka transformatorning FIKi deyiladi:

Hozirgi zamon transformatorlarida FIK 97—98% gacha yetadi.
Elektr energiya boshqa turdagi energiyalarga qaraganda katta afzalliklarga ega. Uni simlar orqali deyarli energiya isrof qilmasdan uzoq masofalarga uzatish mumkin, iste'molchilar o'rtasida taqsimlash qulay. Eng asosiysi, bu energiyani oddiygina qurilmalar yordamida energiyaning boshqa turlariga — mexanik, ichki, yorug'lik energiyalariga va shu kabi energiyalarga aylantirish mumkin.
Eng awalo, elektr tokini ishlab chiqaruvchi qurilma-larni ko'rib chiqaylik. Elektr tokini generatorlar ishlab
chiqaradi. Generator biror turdagi energiyani elektr energiyasiga aylantiruvchi qurilmadir. Galvanik elementlar, elektrostatik mashinalar, termobatareyalar, kosmik kema-larda qo'llaniladigan quyosh batareyalari va shu kabilar generatorlar jumlasiga kkadi. Hozirgi vaqtda generatorlarning prinsipial jihatdan yangi turlarini yaratish imkoniyatlari ustida tadqiqiotlar olib borilmoqda. Masalan, yoqilg'i elementlari deb ataluvchi generatorlar ishlab chiqilmoqda. Ularda vodorod bilan kislorod o'rtasidagi kimyoviy reaksiya energiyasi bevosita elektr energiyasiga aylantiriladi.
Elektr energiya generatorining yuqorida aytib o'tilgan turlarining qo'llanilish sohasi ularning xususiyatlariga bog'liq. Masalan, elektrostatik mashinalar yuqori kuch­lanish hosil qila oladi, lekin zanjirda ancha katta tok hosil qila olmaydi. Galvanik elementlar esa yetarlicha katta tok hosil qila oladi, lekin uzoq vaqt ishlay olmaydi.
Hozirgi paytda o'zgaruvchan tokning elektromexanik-induksion generatorlari muhim o'rin tutadi. Ana shunday generatorlardan biri o'zgaruvchan tok generatoridir. Elektromagnit induksiya hodisasidan foydalanib, mexanik energiyani o 'zgaruvchan elektr toki energiyasiga aylantirib beruvchi mashina yoki qurilma o 'zgaruvchan tok generatori deyiladi. magnit maydon hosil qiluvchi elektromagnit yoki doimiy magnit (induktor), o'zgaruv­chan EYK induksiyalanadigan chulg'am (yakor) dan iborat bo'lgan o'zgaruvchan tok generatorining ko'ndalang ke-simi keltirilgan. Bunday gene-ratorning yakori unda yuqori kuchlanish hosil qilish uchun bitta o'ramdan emas, balki juda ko'p (hatto minglab) o'ram-lardan tashkil topgan. Bunday kuchlanishni yakorni aylantirib hosil qilish mumkin. Ammo bunday generator kam quv-vatga ega. Sababi: ushbu gene- ratordan yuqori kuchlanishli . energiyadan foydalanilishi hammaga ma'lum. O'zbekiston qishloq xo'jaligidagi barcha jamoa xo'jaliklari elektr energiyani davlat elektr stansiyalaridan oladi va undan ishlab chiqarish va maishiy ehtiyojlar uchun foydalaniladi.
Hozir iste'mol qilinadigan elektr energiyaning ko'p qismi mexanik energiyaga aylantiriladi. Sanoat ishlab chiqarishidagi mexanizmlarning deyarli barchasini elektr dvigatellari harakatga keltiradi. Bu dvigatellar qulay, ixcham bo'lib, ishlab chiqarishni avtomatlashtirishga imkon beradi. Sanoatda iste'mol qilinadigan elektr energiyaning 1/3 qismiga yaqini elektr bilan payvandlash, metallarni elektr bilan qizdirish va eritish, elektroliz qilish va shu kabi maqsadlar uchun sarflanadi.
Elektr energiya katta-kichik elektr stansiyalarda, asosan, elektromexanikaviy induksion generatorlar yordamida ishlab chiqiladi. Elektr stansiyalarining ikkita asosiy turi bor: issiqlik elektr stansiyalari va gidroelektr stansiyalar. Bu stansiyalar bir-biridan generatorlarning rotorini aylantiruvchi dvigatellarning xarakteri bilan farq qiladi.
Issiqlik elektr stansiyalarida energiya manbayi sifatida ko'mir, torf, neft, mazut, yonuvchi slaneslar va gaz singari yoqilg'ilardan foydalaniladi. Bu stansiyalarda elektr generatorlarning rotorlarini bug' va gaz turbinalari yoki ichki yonuv dvigatellari aylantiradi. Bug' turbinali yirik issiqlik elektr stansiyalari (qisqacha TES) eng tejamli stansiyalardir. TESlarning ko'pchiligida yoqilg'i sifatida ko'mir kukunidan foydalanish mumkin. Ularda IkW • soat elektr energiya ishlab chiqarish uchun bir necha yuz gramm ko'mir yoqiladi. Bug' qozonida yoqilg'idan chiqadigan energiyaning 90% gacha qismi bug'ga o'tadi. Turbinada bug' oqimining kinetik energiyasi rotorga uzatiladi. Turbinaning vali generatorning vali bilan mahlcam biriktiriladi. Bug' turbinalari ancha katta tezlik bilan ishlaydigan generatordir, ularda valning aylantirishlar soni minutiga bir necha mingni tashkil qiladi.
Bug' turbinalari issiqlik dvigatellari bo'lgani uchun ularning ishchi jismining boshlang'ich temperaturasi ortgan sari turbinaning FIK ortadi. Shu tufayli turbinaga keladigan bug'ning parametrlari mumkin qadar yuqori ko'tariladi: temperaturasi 600°C ga, bosimi 25 MPa ga yetkaziladi. Buning natijasida TESlarning FIK 40% ga yetadi. Ularda sarflanadigan energiyaning ko'p qismi ishlab bo'lgan bug' bilan birga chiqib ketadi.