Режа: Бир фазали трансформаторлар. Трансформаторларнинг тузилиши. Трансформаторларнинг салт ишлаш режими. Трансформаторларнинг қисқа туташув режими. Трансформаторларнинг юклама режими. Трансформаторнинг фойдали иш коэффициенти

Трансформаторнинг салт ишлаш режими. Салт ишлаш режимида трансформаторнинг бирламчи чўлғами ўзгарувчан ток манбаига уланади, иккиламчи чўлғамининг учлари эса очиқ қолади, яъни иккиламчи чўлғам токи нолга тенг бўлади. U₁ кучланиш синусоидал қонун бўйича ўзгаради деб олайлик. Унинг таъсирида бирламчи чўлғамдан салт ишлаш токига тенг бўлган I₁=I₀ синусоидал ток оқиб ўтади. I₀ токнинг қиймати трансформатор қувватига боғлиқ; кичик қувватли трансформаторларда I₁ ток номинал қийматининг 25-30 фоизига, катта қувватли трансформаторларда эса I₁ ток номинал қийматининг 3-10 фоизигача етади. I₁ ток таъсирида F₀=I₀×W₁ магнитловчи куч вужудга келади ва бу куч трансформатор ўзагида Ф₀ магнит оқимини ҳосил қилади. Унинг катта қисми трансформатор магнит ўзагида туташади ва бирламчи (ўрамлари сони W₁ бўлган) ва иккиламчи (ўрамлар сони W₂ бўлган) чўлғамларнинг барча ўрамларини кесиб ўтадиган Ф₀ асосий магнит оқимини ҳосил қилади. Ф₀ магнит оқимининг унга катта бўлмаган қисми бирламчи чўлғам атрофида ҳавода туташади ва фақат бирламчи чўлғамга боғланган Ф_1S тарқалиш оқимини ташкил қилади.
Ф_1s оқим бирламчи чўлғамда тарқалиш ЭЮКини индукциялайди:


, (2.1)

Асосий магнит оқими Ф₀ эса бирламчи ва иккиламчи чўлғамларда мос ЭЮКларни индукциялайди.

, (2.2)
, (2.3)

Агар Ф₀ оқимни синусоидал деб ҳисобласак, яъни Ф₀=Ф_0msinw бўлса, у ҳолда индукцияланган ЭЮКлар (2.2) ва (2.3) ларга мувофиқ қуйидаги тарзда ёзилади:

, (2.4)
, (2.5)

бу ерда ωW₁Ф_0m=E_1m, ωW₂Ф_0m =E_2m, яъни е₁ ва e₂ ҳам синусоиал қонун бўйича ўзгаради, лекин фаза бўйича π/2 бурчакка орқада қолади. Амалда ЭЮКларнинг оний қийматларига эмас, таъсир этувчи қийматларига таянилиб, улар қуйидаги ифодалар орқали аниқланилади:

бирламчи чўлғам ЭЮКининг таъсир этувчи қиймати


, (2.6)
иккиламчи чўлғам ЭЮКининг таъсир этувчи қиймати
, (2.7)

(2.2) ва (2.3) ифодалардан кўринадики, бирламчи ва иккиламчи чўлғамлар ЭЮКлари бу чўлғамлар ўрамлари сонларига тўғри пропорционал, яъни ўрамлар сони қанча катта бўлса, чўлғам ЭЮКи шунча катта бўлади.

Трансформаторларни W₁/W₂=E₁/E₂=n нисбати билан характерлаш қабул қилинган. Бу нисбат трансформация коэффициенти дейилади. У бирламчи ва иккиламчи чўлғамлари ЭЮКлари ўзаро неча марта фарқ қилишини кўрсатади. Кўп сонли ўрамларга эга бўлган чўлғам юқори кучланишли чўлғам, кам сонли ўрамга эга бўлган чўлғам эса паст кучланишли чўлғам дейилади.
Агар W₁>W₂ бўлса, трансформатор камайтирувчи, W₁2 бўлса, трансформатор орттирувчи трансформатор дейилади. Трансформатор тармоқдан S₁=U₁×I₁ қувватни истеъмол қилади, у иккиламчи томондаги S₂=U₂×I₂ қувватдан катта ёки унга тенг бўлади, яъни S₂1. Шунинг учун трансформатор чўлғамидаги кучланиш қанча катта бўлса, ундаги ток шунча кичик бўлади, яъни
, (2.8)

Агар трансформатор бирламчи чўлғамидаги ва ўзакдаги энергия исрофи ҳисобга олинмаса ва бутун Ф₀ магнит оқим бўйича туташади, деб ҳисобласак, Е₁ ЭЮК Ленц қонуни бўйича U₁ берилган кучланишга қиймат бўйича тенг, ишора бўйича эса қарама-қарши бўлади, яъни –É₁=Ú₁ бўлади. Лекин амалда ўзакдаги ва магнит оқими тарқалиши исрофларини ҳисобга олмаса бўлмайди. Шунинг учун реал трансформаторларда İ₀ салт юриш токи İ_0а актив ва İ_0р реактив ташкил этувчиларга эга бўлади, яъни

, (2.9)

İ_0а актив ташкил этувчи трансформатор магнит ўтказгичларидаги қувват йўқотиш учун сарф бўлади (гистерезис ва уюрма токларга), İ_0р реактив ташкил этувчи магнит ўзакда Ф₀ асосий магнит оқимини ҳосил қилишга сарф бўлади.

Бундан ташқари реал трансформаторнинг бирламчи чўлғами r₁ актив қаршиликка эга, бу қаршиликда İ₀ ток таъсирида Ū₀a=İ₀r₁ кучланиш камаяди. Бундан ташқари Ф_1S тарқалиш оқимининг мавжудлиги учун бирламчи чўлғамда Ė₁s=-jx₁İ₀ тарқалиш ЭЮКи вужудга келади, бу ерда х₁-бирламчи чўлғам тарқалиш индуктив қаршилиги. Киргхофнинг иккинчи қонунига биноан берилган Ū₁ кучланиш трансформатор бирламчи занжиридаги барча кучланишлар пасайишига тенг бўлиши керак, яъни


, (2.10)

Ушбу муносабатларга асосланиб салт ишлаш режимида трансформаторнинг вектор диаграммасини қуриш мумкин (2.5-расм).

Вектор диаграммани қуришни горизонтал йўналишда Ф₀ магнит оқимининг векторини қўйишдан бошлаймиз. Биз синусоидал идеал оқим ҳолатини кўриб чиқаётганлигимиз учун улар индукциялайдиган Ė₁ ва Ė₂ ЭЮКлар оқимдан фаза бўйича 90⁰ га орқада қолади (cos ишораси алмашгани учун). Мусбат айланиш йўналиши сифатида соат мили йўналишига қарама-қарши йўналиш қабул қилинади.
Токнинг реактив ташкил этувчиси İ_0р Ф_о оқимнинг йўналишига мос тушади, актив ташкил этувчиси İ_0а эса, Ф_о оқимни 90⁰ га орқада қолдиради. İ₀ ток геометрик (İ_0а+ İ_0р) йиғинди каби аниқланади. Ф_о ва İ₀ орасидаги бурчак магнит кечикиш бурчаги ёки магнит йўқотишлар бурчаги дейилади ва пўлат ўзакдаги қувват йўқотилиши қийматига боғлиқ бўлади. Тарқалиш оқимининг вектори Ф_s İ₀ токнинг йўналишига мос тушади, Ė_1s вектор эса ундан 90 фоизга ортда қолади. Кейин (3.10) тенгламадан фойдаланамиз.
0 нуқтадан –Ū₁ векторни қўямиз ва унинг охирига İ₀ r₁ векторни İ₀ векторга параллел қўямиз.
Вектор диаграммадан кўриниб турибдики, салт ишлаш режимида Ė₁ ва Ė₂ векторлар Ū₁ векторга нисбатан 180⁰ фоизга яқин бурчакка сурилган.

2.5-расм. Трансформаторнинг салт ишлаш режимидаги вектор диаграммаси

(2.10) ифодада r₁+j x₁ =z₁ белгилаш мумкин, у ҳолда

, (2.11)

Бу комплекс қаршиликнинг модули бирламчи чўлғамнинг тўлиқ қаршилиги ҳисобланади. (2.10) ифодада –Ė₁=İ₀z₀ алмаштириш мумкин, бу ерда z₁ – пўлат ўзак киритадиган тўлиқ қаршилик. İ₀ ток –Ė₁ вектордан фаза бўйича ортда қолаётганлиги учун z₀ қаршилик фақат актив (r₀) ташкил этувчига эмас, индуктив (х₀) ташкил этувчига ҳам эга бўлади, яъни z ₀=r₀+jх₀ бўлади.

х₀ ва r₀ ларда ажраладиган энергия ўзакда асосий магнит оқимини ҳосил қилиш ва унда вужудга келадиган йўқотишларни қоплаш учун сарфланади. Буни ҳисобга олиб (2.11) ифода Ū₁=İ₀z₁+İ₀z₀=İ₀(z₁+z₀) тенглик кўринишига ўзгартирилади. Бу тенгламага асосланиб салт ишлаш режимидаги трансформаторнинг эквивалент схемаси чизилади (3.6-расм).
Трансформаторнинг параметрларини аниқлаш учун салт ишлаш тажрибаси ўтказилади. Кўп трансформаторларда салт ишлаш режимида бирламчи чўлғамдаги қувват йўқотишлари кам, иккиламчи чўлғамдаги қувват йўқотишлари эса 0 га тенг бўлганлиги учун Ė₁»Ū₁, Ė₂=Ū₂ деб ҳисоблаш мумкин. Шундай қилиб, салт ишлаш режимида n»U₁/U₂ трансформациялаш коэффициенти, ўзакдаги қувват исрофи (бошқача қилиб айтганда салт ишлаш йўқотишлари ёки доимий йўқотишлар) ва салт ишлашдаги z₁ ва z₀ кириш қаршиликлари аниқланади.







тўлиқ қаршилик

2.6-расм. Салт ишлаш тажрибасини ўтказиш схемаси ва унинг эквивалент схемаси