6-ma’ruza. Mavzu: Elektromagnit qurilmalar. Transformatorlar

E n	d
(9.2)
	dt

Magnit oqimining o‘zakdagi isroflarini hisobga olmasak, birinchi va ikkinchi chulg‘amlardagi hosil bo‘lgan sinusoidal o‘zgaruvchan e.yu.k. lar uchun (9.1) va (9.2) ifodalarga asosan quyidagilarga ega bo‘lamiz:

E1  n1m  n1m cost

E2  n2 m  n2 m cost ,

bunda   2f o‘zgaruvchan tokning burchak tezligi,

f - o‘zgaruvchan tokning chastotasi. Bu o‘zgaruvchan e.yu.k. larning

ta’sir etuvchi qiymatlari E



E

m

munosabatga ko‘ra

ef

2

E

 n 



2fn

1^m

 4,44 fn 

(9.3)

m

m

1

1

2

1

E

 n





2fn

2 ^m

 4,44 fn 

(9.4)

2

m

m

2

2

2

(9.3) va (9.4) ifodalardan ko‘rinadiki transformator chulg‘amlarida hosil bo‘lgan induksion e.yu.k. lar o‘ramlar soniga to‘g‘ri proporsional. Kirish va chiqish chulg‘amlaridagi kuchlanishlar nisbati esa, kirish va chiqish chulg‘amlaridagi o‘ramlar soni nisbatiga teng

E1		n1	 k	yoki		U1		n1	 k	(9.5)
^E2		^n2			^U 2			^n2

Bu yerda k – transformatorning asosiy ko‘rsatkichlaridan bir bo‘lib, transformatsiya koeffitsienti deb ataladi.


k 1 bo‘lganda transformatorlar pasaytiruvchi (chiqish kuchlanishi kirish kuchlanishidan kichik) va aksincha k 1 bo‘lganda transformator kuchaytiruvchi bo‘ladi.
Transformatordagi quvvat isrofi. Barcha elektr mashinalarida quvvat isrof mavjud. Foydali ish

koeffitsienti eng yuqori bo‘lgani bilan transformatorlarning ishlashi ham energiya isrofidan xoli emas.

Transformatorlarda energiya isroflari quyidagilardan iborat:

Chulg‘amlarning aktiv qarshiliklari hisobiga yuzaga keluvchi

Ri issiqlik isroflari. Bu isroflar Joul-Lens qonuniga ko‘ra chulg‘amlarning R₁ va R₂ aktiv qarshiliklari, hamda chulg‘amlardan o‘tayotgan I₁ va I₂ toklarning kvadratiga to‘g‘ri proporsional

P_i  I₁²R₁  I₂²R₂.

Odatda bu isroflar kam quvvatli transformatorlarda yuqor bo‘ladi. Chunki kam quvvatli transformatorlarning mis simlari juda ingichka bo‘lib qarshiligi katta bo‘ladi.

Magnit oqimining o‘zgaruvchanligi tufayli po‘lat o‘zakdagi Rp isroflar. Bu isroflar gisterezis tufayli yuzaga keluvchi quvvat isroflari Rg, hamda uyurmali toklar tufayli yuzaga keluvchi Ru isroflardan tashkil topadi

P_p R_ R_U.

Transformatorning konstruksiyasi bilan bog‘liq bo‘lgan Rk quvvat isroflari.

Qayd etilgan isroflar ichida issiqlik istroflari Ri va magnit oqimi isroflari Rp transformatorning

asosiy quvvat isrofini tashkil qiladi Risrof = Ri + Rp. Shunday qilib transformatorning foydali ish koeffitsienti

• 
  _ ^Pfoydvli ^Pumumiy

bu yerda

• 
  umumiy ^{ P}foydvli ^{ P}isrofi ^.

Amalda transformatorlarning foydali ish koeffitsienti uning qay darajada yuklanganligiga va transformatorning quvvatiga ham bog‘liq. Nominal yuklamada ishlaganda transformatorning f.i.k. eng yuqori bo‘ladi. Katta quvvatli transformatorlarning f.i.k. 0,97-0,99% gacha, kichik quvvatli transformatorlarda esa 0,82-0,90 % bo‘lishi mumkin.

3. Uch fazali transformatorlar

Elektr uzatish liniyalarida va katta quvvatli elektr qurilmalarida uch fazali elektr toki ishlatiladi. Bu uch fazali sistemalarning transformatorlari ham albatta uch fazali bo‘ladi. Uch fazali transformator tuzilishiga ko‘ra

bitta o‘zakda yig‘ilgan, uchta bir fazali transformatorlar sistemasidan iborat (5.15a-rasm). Har uchchala fazaning kirish va chiqish chulg‘amlari mavjud. Natijada uch fazali transformatorda uchta alohida chulg‘am va ularning uchlari, jami 12 ta ochiq uchlar mavjud (5.15 b-rasm). Kirish chulg‘amlarining faza uchlari, uch fazali tok sistemasidagi kabi, A, V, S bosh harflar bilan belgilanadi.

Transformatorlardan foydalanishda elektr uzatish liniyalarining pasaytiruvchi transformatorlarini

nazarda tutish odatga aylangan. Shuning uchun ham ―kirish va chiqish chulg‘amlari‖ o‘rnida ―yuqori kuchlanish va past kuchlanish chulg‘amlari‖ iboralari keng tarqalgan.

Chiqish chulg‘amlarining faza uchlari esa mos holda a, v, s kichik harflar bilan belgilanadi. Kirish (yuqori kuchlanish) chulg‘amining transformator ichidaga oxirlarini mos holda X, U, Z deb, chiqish chulg‘amlarining xuddi shunday transformator ichidagi oxirlarini x, u, z deb belgilaymiz. Demak uch fazali transformatordan foydalanganimizda, transformatorning A, V, S uchlari uch fazali tarmoqqa, a, v, s uchlari esa uch fazali iste’molchiga ulanadi. Natijada, transformator ichidagi X, U, Z va x, u, z ochiq qolgan fazalar (15-b rasm) uchlarining o‘zaro ulanishi masalasi yuzaga keladi. Ular uch fazali tokdagi singari o‘zaro uchburchak , yoki yulduz sxemada ulanishi mumkin. Aynan shu ulanishning turlariga qarab uch fazali transformator chulg‘amlarining turli ulanish sxemalari mavjud.

15-rasm. Uchta bir fazali transformatorlar sistemasi (a) va uch fazali

transformator (b)

Chulg‘amlar ulanishlarini kasr ko‘rinishda belgilash qabul qilingan, masalan ―uchburchak/yulduz‖, bunda kasrning surati kirish chulg‘amining ulanish sxemasini, kasrning maxraji esa chiqish chulg‘amining ulanish sxemasini bildiradi. Umuman uch fazali transformator chulg‘amlari ―uchburchak/yulduz‖, ―yulduz-uchburchak‖, ―yulduz/yulduz‖ va uchburchak/uchburchak sxemalarda ulanishi mumkin. 16- a rasmda transformator chulg‘amlari oxirlari va ularning belgilanishlari keltirilgan.

16-rasm. Uch fazali transformator chulg‘amlarining o‘ralishi va o‘zaro ulanishi.

Rasmdagi chulg‘amlarning o‘ralishiga e’tibor beradign bo‘lsak shu narsa ko‘rinadiki, fazalarning chulg‘amlari, ular o‘zaro qanday tutushtirilishidan qatiy nazar, bir tomonga qarab o‘ralgan. 16-b rasmda esa chulg‘amlar yulduz/yulduz (Y/Y) sxemada ulangan. Demak bu transformator, chulg‘amlari (Y/Y) sxemada ulangan transformator deyiladi.

Transformator chulg‘amlarining ulanish sxemalari. Uch fazali transformatorlarda chulg‘amlarning o‘zaro ulanish sxemalari va chulg‘amlarni o‘ralish yo‘nalishlariga qarab transformator gruppalarga ajratiladi. Bunday gruppalash amaliy jihatdan juda katta ahamiyatga ega. Ayniqsa elektr uzatish liniyalarida trasnformatorlarning parallel ishlashida ulanishlarning amaliy ahamiyati beqiyos. Masalan, uch fazali tok sistemasidan ma’lumki, faza

va liniya kuchlanishlarining nisbati ulanish turiga bog‘liq. Nol nuqtasi yerga ulangan yulduz sxemada, faza

kuchlanishi liniya kuchlanishidan marta kichik. Shuning uchun, katta kuchlanishli (odatda 35 kV dan yuqori) elektr uzatish liniyalari pasaytiruvchi transformatorining kirish chulg‘amlarini yulduz sxemada ulash fazalarda kuchlanish kamroq bo‘lishini va mos holda izolyatsiyaning ham arzonroq bo‘lishini ta’minlaydi.

Bundan tashqari transformatorning asosiy ko‘rsatkichi-transformatsiya koeffitsienti kirish va chiqish kuchlanishlarining nisbatiga teng bo‘lib, (9.5) munosabatga ko‘ra faza va liniya kuchlanishlari bo‘yicha transformatsiya koeffitsientlari bir xil

^U1



n1

 k yoki

^U1L



n1

 k L

^U 2 

^U 2 L

n2

n2

ya’ni

k  kL



k . Chulg‘amlar (Δ /Y) sxemada ulanganda esa



k



.

Chulg‘amlar (Y/ Δ) sxemada ulanganda kL

3

k L

3

Chulg‘amlarning ulanish sxemalaridan tashqari bu chulg‘amlarning o‘zakda qanday yo‘nalishda o‘ralgani ham ahamiyatlidir. Kirish va chiqish chulg‘amlarining o‘zakdagi o‘ralishi yo‘nalishiga va chulg‘amlarning ulanish sxemalariga qarab qarab transformatorlar ulanish turkumlarlariga (gruppalarga) ajratiladi. Bu turkumlarda kirish va chiqish kuchlanishlari fazalari bilan farqlanadi. Bu farq esa, chulg‘amlarning o‘ralish yo‘nalishlarini va chulg‘am uchlarini qanday tanlashga qarab yuzaga keladi. Masalan 17- a rasmdagi o‘zakda chulg‘amlar bir tomonlama o‘ralgan va chulg‘am uchlarining belgilanish tartibi ham bir tomonlama A, X, a, x tartibda (tepadan pastga qarab). Bu chulg‘amlardagi kuchlanishlar (kirish kuchlanishi U₁, chiqish kuchlanishi U₂ ) ham bir tomonga yo‘nalgan (17-b rasm). O‘zakdan magnit oqimi har ikki (kirish va chiqish) chulg‘amni bir tomonga qarab kesib o‘tadi. Demak xar ikki chulg‘amdagi elektromagnitik jarayonlar bir fazada kechadi. Ya’ni hosil bo‘lgan Ye₁ va Ye₂ induksion e.yu.k. larning fazalari ham bir xil (bir tomonga yo‘nalgan), 17- b rasmga qarang. Elektromagnitik induksiya qonuniga ko‘ra Ye₁ va Ye₂ induksion e.yu.k.lar U₁ , U₂ kuchlanishlarga nisbatan 180° burchakka siljigan (qarama-qarshi).

Ulanish sxemalarida turkumlarni belgilash uchun soatning minut va soat strelkalaridan foydalanish qulay. Bunda soat va minut strelkalari orasidagi burchak kirish va chiqish kuchlanishlari orasidagi faza siljishni bildiradi. Masalan faza siljishi 30° bo‘lsa 11 bilan belgilanadi, chunki soat 11⁰⁰ da strelkalar orasidagi burchak 30° bo‘ladi, 180° bo‘lsa soat 6⁰⁰ ga mos keladi va hokazo.

17 rasmdagi ulanish gruppasida chulg‘amlar (Y/ Y ) sxemada ulangan bo‘lsa, bunday gruppalash Y/ Y-12 deb, agar chulg‘amlar ( / ) sxemada ulangan bo‘lsa, bunday gruppalash / -12 deb belgilanadi, chunki soat 12⁰⁰ da minut va soat strelkalari ustma- ust tushadi, yoki ular orasidagi burchak 0° ga (yoki 360° ga) teng.

17-rasm. Chulg‘amlarning ulanishini gruppalashga doir:

a-chulg‘amlarning o‘ralishi va chulg‘am uchlarining belgilanishi; b-chulg‘amlar dagi kuchlanish va e.yu.k. lar yo‘nalishi; v-gruppani
o‘zgartirish.

Gruppa 6 gruppa 11 gruppa 5

18-rasm. Gruppalashni soat millari bo‘yicha belgilash.

Bunday gruppalar amalda ko‘p bo‘lib ulardan 12 tasini aloxida ajratib ko‘rsatish mumkin. Bu ulanish

turkumlari Y/ -1, Y/ -1, Y/ Y -2, / -2, va 12 gacha. To‘la burchak 360°, uning 1/12 qismi 30°, shuning uchun gruppalarda kirish va chiqish kuchlanishlari faza siljishlari gruppa raqamini 30° ga ko‘paytirib hosil qilinadi.