Трансформатор

Wikipedia — ирекле энциклопедия проектыннан
Моңа күчү: навигация, эзләү
Трансформатор подстанциясе

Трансформа́тор (лат. transformo — әверелдерергә) — ике яки күбрәк индуктив бәйләнешле чолганышы булган, электромагнит индукция ярдәмендә бер яки берничә система алмаш токны бер яки берничә башка система алмаш токка әверелдерү өчен электрик җиһаз (ГОСТ Р 52002–2003).

Трансформатор күп төрле куллану өлкәләрендәэлектроэнергетикада, электроникада һәм радиотехникада алмаш токның әверлдерелүен һәм/яки гальваник чишелешне (аеруны) башкара.

Конструкциясе буенча трансформатор бер (автотрансформатор) яки берничә гомуми магнит агымы белән уратылган изоляцияләнгән чыбыклы, яки тасмалы чолганыштан (кәтүктән) тора. Кагыйдә буларак, чолганышлар ферромагнит магнит йомшак материалдан торган магнитүткәргеч (“үзәк”, сердечник) тирәли чолгана.

Эчтәлек

Тарих[үзгәртү]

Трансформаторларны ясау өчен неметаллик, металлик һәм магнит материалларны өйрәнеп, аларның теориясен булдыру кирәк булган.

Бу юнәлештә беренче адымнарны Александр Столетов (МУ профессоры) ясаган — ул гистерезис элмәген һәм ферромагнетикның доменлы структурасын тапкан (1880-нче еллар).

Бертуган Һопкинсоннар электромагнит челтәрләр теориясен эшләп чыгарганнар.

1831 елда инглиз физигы Майкл Фарадей электр өлкәсендә нигез салучы тикшеренүләр башкарганда, электр трансформаторның эшләү нигезендә ятучы электромагнит индукция күренешен ачкан. Киләчәк трансформаторның схематик сурәте 1831 елда Фарадей һәм Генри эшләрендә беренче мәртәбә барлыкка килгән. Әмма бу ике галимнең берсе дә, үзләрнең әсбапның көчәнешләр яки токлар үзгәртүен, ягъни алмаш токны трансформацияләү үзлеген билгеләп үтмәгәннәр.

1848 елда Франция механигы Г. Румкорф махсус конструкцияле индукцион кәтүкне уйлап чыгарган. Ул трансформаторның иң элеккеге үрнәге булган. 1876 елның 30 ноябре Павел Яблочков патент алу датасы беренче трансформаторның туу датасы булып санала. Бу ачык “үзәкле” (сердечник) трансформатор булган, сап тирәли чолганган чыбыктан гыйбарәт булган.

Беренче йомык “үзәкле” (сердечник) трансфоматорлар 1884 елда Англиядә бертуган Джон һәм Эдуард Һопкинсон тарафыннан булдырылган. 1885 елда «Ганц һәм К°» фирмасының Маҗарстан инженерлары Отто Блати, Кара Циперновский һәм Микша Дери йомык магнитүткәргечле трансформатор уйлап чыгарганнар, ул трансформаторларның алдагы үсешендә мөһим роль уйнаган.

Трансформаторларның ышанычлыгын арртыру өчен май суытуын кертү зур роль уйнаган (1880-нче еллар, Д.Свинберн). Свинберн трансформаторларны май белән тутырылган савытлар эченә урнаштырган һәм бу чолганыш изоляциясенең ышанычлыгын шактый арттырган.

Трансформаторны уйлап чыгару белән алмаш ток белән техник кызыксыну башланган. Рус электротехнигы Михаил Осипович Доливо-Добровольский 1889 елда өч үткәргечле (алты үткәргечле өч фазалы алмаш ток системасы Никола Тесла тарафыннан ачылган, 01.05.1888 дан АКШ патенты № 381968, 12.10.1887 дан уйлап табуга гариза № 252132) өч фазалы алмаш ток системасын тәкъдим иткән, роторда өч фазалы чолганышлы (өч фазалы асинхрон двигатель (хәрәкәтләндергеч) Никола Тесла тарафыннан ачылган, 01.05.1888 дан АКШ патенты № 381968, 12.10.1887 дан уйлап табуга гариза № 252132), чолганышы “тиен читлеге” тибында кыска ялганган беренче өч фазалы асинхрон двигатель (хәрәкәтлендергеч) төзегән, беренче магнит үткәргеченең өч сабы бер яссылыкта урнашкан өч фазалы трансформатор төзегән. 1891 елда Франкфурт-Майнада электротехник күргәзмәдә Доливо-Добровольский 175 км озынлыгында тәҗрибә югары вольтлы өч фазалы ток электр тапшыруын күрсәткән. Көчәнеше 95 В булган өч фазалы генераторның егәрлеге 230 кВт булган.

1928 елны СССРда көч трансформаторларының җитштерү башы итеп санарга була, бу вакытта Мәскәү трансформатор заводы эшли башлаган (соңрак – Мәскәү электрозаводы). 1900-нчы еллар башында инглиз тикшеренүче-металлургы Роберт Хедфилд тимер үзенчәлекләренә кушылмалар тәэсирен аңлау өчен тәҗрибәләр сериясен үткәргән. Ул кремний кушылган беренче тонна трансформатор корычын заказчикларга берничә елдан соң гына тапшыра алган.

“Үзәкләр” (сердечник) җитештерү технологиясендә киләсе зур сикереш XX гасырның 30-нчы елларында ясалган, бу вакытта Америка металлургы Норманн П.Гросс басып табаклап чыгару һәм җылытуның комбинирланган тәэсире булганда кремнийлы корычның басып табаклап чыгару тарафында гадәти булмаган үзенчәлекләр барлыкка килүен ачыклаган: магнит туендырылуы 50% ка арткан, гистерезиска югалтулар 4 мәртәбә кимегән, ә магнит үткәрүчәнлеге 5 мәртәбә арткан.

Трансформатор эшләвенең база принциплары[үзгәртү]

Трансформаторның схематик төзелеше. 1 – беренчел чолганыш, 2 - икенчел

Трансформаторның эше ике база принцибында нигезләнгән:

  1. Вакыт белән үзгәрүче электр тогы вакыт белән үзгәрүче магнит кырын (электромагнетизм) барлыкка китерә.
  2. Чолганыш аша үтүче магнит агымы үзгәрүе бу чолганышта (электромагнит индукция) электр хәрәкәткә китерүче көч, ЭХКК (ЭДС) барлыкка китерә.

Чолганышларның “беренчел чолганыш” дип аталган берсенә тышкы чыганактан көчәнеш куела. Беренчел чолганышта ага торган алмаш ток магнит үткәргечендә алмаш магнит агымы барлыкка китерә. Электромагнит индукция нәтиҗәсендә, магнит үткәргечендәге алмаш магнит агымы барлык чолганышларда да, шул исәптән беренчел чолганышта да, магнит агымының беренче чыгарылмасына пропорциональ ЭХКК, (ЭДС) барлыкка китерә, шул ук вакытта синусоидаль ток магнит агымына караганда 90° ка кире якка күчкән. Югары һәм аеруча югары ешлыкларда эшли торган кайбер трансформаторларда магнит үткәргече булмаска да мөмкин.

Фарадей законы[үзгәртү]

Икенчел чолганышта барлыкка килүче электр хәрәкәткә китерүче көчне (ЭХКК, ЭДС) Фарадей законы буенча исәпләргә мөмкин, ул түбәндәгечә яңгырый:


U_{2} =  N_{2} \frac{d\Phi}{dt}

Монда

U2 — Икенчел чолганышта көчәнеш,
N2 — Икенчел чолганышта борылмалар саны,
Φ — бер борылма чолганыш аша суммар магнит агымы. Борылмалар магнит кыры сызыкларына перпендикуляр рәвештә урнашкан булса, агым магнит кырга B һәм шул агым үзе шуның аша үтә торган мәйданга S пропорциональ була.

Үз чиратында беренчел чолганышта барлыкка килүче электр хәрәкәткә китерүче көч (ЭХКК, ЭДС):


U_{1} =  N_{1} \frac{d\Phi}{dt}

Монда

U1 — беренчел чолганыш очларында көчәнешнең моменталь зурлыгы,
N1 — беренчел чолганышта борылмалар саны.

U2 тигезләмәсен U1 ка бүлгәч түбәндәге нисбәтне табабыз:


\frac{U_{2}}{U_{1}} = \frac{N_{2}}{N_{1}}

Идеаль трансформатор тигезләмәләре[үзгәртү]

Идеаль трансформатор – ул чолганыш җылытуына һәм чолганышларның тарату агымнарына энергия югалтулары булмаган трансформатор. Идеаль трансформаторда барлык көч сызыклары ике чолганышның да барлык борылмалары аша үтә һәм үзгәрүче магнит кыры һәрбер борылмада шул ук электр хәрәкәткә китерүче көч (ЭХКК, ЭДС) барлыкка китергәнгә күрә, чолганышта индукцияләнгән суммар электр хәрәкәткә китерүче көч (ЭХКК, ЭДС) аның борылмаларның тулы санына пропорциональ. Мондый трансформатор беренчел чылбырдан керүче барлык энергияне магнит кырына әверелдерә һәм, аннан соң икенчел чылбыр энергиясенә әверелдерә. Бу очракта керүче энергия әвердерелгән энергиягә тигез:


P_{1} = I_{1} \cdot U_{1} = P_{2} = I_{2} \cdot U_{2}

Монда

P1 — трансформаторга беренчел чылбырдан керүче егәрлекнең моменталь зурлыгы,
P2 — икенчел чылбырга керүче трансформатор тарафыннан әверелдерелгән егәрлекнең моменталь зурлыгы.

Бу тигезләмәне чолганыш очларындагы көчәнешләр нисбәте белән берләштергәч, идеаль трансформатор тигезләмәсен табабыз:


\frac{U_{2}}{U_{1}} = \frac{N_{2}}{N_{1}} = \frac{I_{1}}{I_{2}}

Шулай итеп, икенчел чолганыш очларында көчәнеш артканда U2, икенчел чылбырда ток кимүен I2 күрәбез. Бер чылбырның каршылыгын башка чылбырның каршылыгына әверелдерү өчен, зурлыкны нисбәт квадратына тапкырларга кирәк. Мәсәлән, Z2 каршылыгы икенчел чолганыш очларына кушылган, аның беренче чылбырга китерелгән зурлыгы Z'_1 = Z_2\!\left(\!\tfrac{N_1}{N_2}\!\right)^2\!\! булачак. Бу кагыйдә шулай ук икенчел чылбыр өчен дә дөрес: Z'_2 = Z_1\!\left(\!\tfrac{N_2}{N_1}\!\right)^2\!\!.

Буш йөреш режимы[үзгәртү]

Икенчел чолганышлар бернәрсәгә дә кушылмаган булганда (буш йөреш режимы), беренчел чолганышта электр хәрәкәткә китерүче көч (ЭХКК, ЭДС) тулысынча диярлек (трансформаторның индуктивлыгы һәи токның ешлыгы җитәрлек булганда)туклану тәэмин итүче җайланманың көчәнешен компенсацияли, шуңа күрә беренчел чолганыш аша ток зур түгел. Магнит йомшак материалдан торган (мәсәлән, ферромагнит материалдан, мәсәлән, трансформатор корычтан) торган “үзәкле” (сердечник) трансформатор өчен буш йөреш тогы “үзәктә” (сердечник) “чоңгыл” токларына һәм гистерезиска югалтуларны тасвирлый. Югалтуларның егәрлеген буш йөреш тогын трансформаторга куела торган көчәнешкә тапкырлап исәпләп була.

Ферромагнит “үзәге” (сердечник) булмаган трансформатор өчен яңадан башкача магнитлаштыруга югалтулар юк, ә буш йөреш тогы алмаш токның ешлыгына һәм индуктивлыкның зурлыгына пропорциональ булган беренчел чолганышның индуктивлык каршылыгы белән билгеләнә.

Буш йөреш булганда һәм чолганышларның килештереп кушылганда трансформаторда көчәнешләрнең һәм токларның вектор диаграммасы 1.6 б рәсемендә күрсәтелгән. Икенчел чолганышта көчәнеш беренче якынлаштырда Фарадей законы белән билгеләнә.

Кыска ялганыш режимы[үзгәртү]

Кыска ялганыш режимында, трансформаторның беренчел чолганышына зур булмаган алмаш көчәнеш куела, ә икенчел чолганышның чыгышлары кыска ялгана. Керүдә көчәнеш зурлыгын кыска ялганыш тогы трансформаторның номиналь (исәпләнгән) тогына тигез итеп куела. Мондый шартларда кыска ялганышның көчәнеш зурлыгы трансформатор чолганышларында югалтуларны, омик каршылыкта югалтуларны тасвирлый. Югалтулар егәрлеген кыска ялганышның көчәнешен кыска ялганыш тогына тапкырлап табып була. Бу режим үлчәү ток трансформаторларында киң кулланыла.

Йөкләнеш белән режим[үзгәртү]

Икенчел чолганышка йөкләнеш кушылганда, икенчел чылбырда ток барлыкка килә, ул магнит үткәргечендә магнит агымы барлыкка китерә, ул беренчел чолганыш тарафыннан барлыкка китерелгән магнит агымына каршы юнәлгән. Нәтиҗәдә беренчел чылбырда индукция электр хәрәкәткә китерүче көчнең (ЭХКК, ЭДС) һәм туклану җайланмасының электр хәрәкәткә китерүче көчнең тигезлеге бозыла, бу беренчел чылбырда магнит агымы элеккеге диярлек зурлыгына җиткәнче ток артуына китерә. Схематик рәвештә, әверелдерү процессын түбәндәгечә сурәтләргә мөмкин:


U_{1} \to I_{1} \to I_{1} \cdot N_{1} \to \text{Ф} \varepsilon_{2} \to I_{2}

Трансформаторның магнит үткәргечендә моменталь магнит агымы беренчел чолганышта электр хәрәкәткә китерүче көчтән (ЭХКК, ЭДС) вакыт буенча беренче интеграл белән билгеләнә һәм синусоидаль көчәнеш очрагында электр хәрәкәткә китерүче көчкә (ЭХКК, ЭДС) караганда фаза буенча 90° ка күчкән. Икенчел чолганышларда барлыкка килгән электр хәрәкәткә китерүче көч (ЭХКК, ЭДС) магнит агымыннан беренче чыгарылмага пропорциональ һәм токның теләсә нинди формасы өчен беренчел чолганыштагы электр хәрәкәткә китерүче көч (ЭХКК, ЭДС) белән фаза һәм форма буенча туры килә.

Чолганышларның килештерелгән кушылуы булганда йөкләнеш белән трансформаторда көчәнешләрнең һәм токларның вектор диаграммасы 1.6 в рәсемендә күрсәтелгән.

Трансформаторлар теориясе[үзгәртү]

Сызыклы трансформатор тигезләмәсе[үзгәртү]

i1, i2 - санап үтелгән тәртиптә беренчел һәм икенчел чолганышта моменталь ток зурлыклары, u1 – беренчел чолганышта моменталь көчәнеш, RH – йөкләнеш каршылыгы. Шуннан чыгып

u_1=L_1 {di_1\over dt}+L_{12}{di_2\over dt}+i_1 R_1

L_2{di_2\over dt} + L_{12}{di_1\over dt}+i_2R_2=-i_2R_H

Монда L1, R1— беренчел чолганышның индуктивлыгы һәм актив каршылыгы, L2, R2 – икенчел чолганыш өчен шул ук зурлыклар, L12 – чолганышларның үзара индуктивлыгы. Беренчел чолганышның магнит агымы икенчел чолганышка тулысынча үтеп керсә, ягъни тарату кыры булмаса, L_{12}=\sqrt{L_1 L_2}. Чолганышларның индуктивлыгы беренче якынлаштыруда алардагы борылмаларның квадратына пропорциональ. Без чолганышлардагы токлар өчен сызыкча дифференциаль тигезләмәләр системасына ия булдык. Комплекс амплитудалар методын кулланып бу дифференциаль тигезләмәләрне гади алгебраик тигезләмәләргә әверелдереп була.

Моның өчен системаның синусоидаль сигналга кайтавазын тикшерик u1=U1 e-jω t (ω=2π f, монда f — сигнал ешлыгы, j — уйланма берәмлек). Моннан чыгып i1=I1 e-jω t һ.б., экспоненциаль тапкырлагычларны кыскарткач табабыз:

U1=-jωL1 I1 -jωL12 I2+I1 R1

-jωL2 I2 -jω L12 I1+I2 R2 =-I2 Zн

Комплекс амплитудалар методы актив гына түгел, ә теләсә нинди йөкләнешне тикшерергә мөмкинчелек бирә, бары тик йөкләнешнең каршылыгын Rн аның импедансы Zн белән алмаштырырга кирәк. Табылган сызыкча тигезләмәләрдән Ом законын кулланып – йөкләнештә көчәнеш, һ.б., токны йөкләнеш аша тасвирларга була.

Трансформаторның Т-сыман алмаштыру схемасы[үзгәртү]

Рәсемдә йөкләнеше кушылган трансформаторның эквивалент схемасы күрсәтелгән, беренчел чолганыш ягыннан күрелгәнчә. Монда T — трансформация коэффициенты, L12 – беренчел чолганышның «файдалы» индуктивлыгы, L1п, L2п – таратылу белән бәйләнгән беренчел һәм икенчел чолганышның индуктивлыклары, R1п, R2п – санап үтелгән тәртиптә беренчел һәм икенчел чолганышның каршылыклары, Zн — йөкләнеш импедансы.

Трансформаторларда югалтулар[үзгәртү]

Трансформаторда югалтулар дәрәҗәсе (һәм ФГК (КПД) кимүе) күбесенчә “траснформатор тимернең” (электротехник корычы) сыйфатына, конструкциясенә һәм материалына бәйле. Корычта югалтулар күбесенчә “үзәкне” (сердечник) җылытуга һәм гистерезиска һәм “чоңгыл” токларына югалтулардан тора. “Тимере” монолит булган трансформатордагы югалтулар, күп секцияле “тимерле” трансформатордагыдан (бу очракта “чоңгыл” токлары микъдары кими) кимрәк. Гамәлдә монолит “үзәкләр” (сердечник) кулланылмый. Трансформатор магнит үткәргечендә югалтуларны киметү өчен магнит үткәргече кремний кушылу белән махсус сорт трансформатор корычыннан ясалырга мөмкин, бу тимернең электр тогына шартлы каршылыгын арттыра, ә пластиналар бер-берсеннән изоляцияләнер өчен лак белән каплана.

Трансформаторның эш режимнары[үзгәртү]

1. Буш йөреш режимы. Бу режим трансформаторның “өзелгән” икенчел чылбыры белән сыйфатлана, шул сәбәпле анда ток акмый. Буш йөреш тәҗрибәсе ярдәме белән трансформаторның ФГК (КПД), трансформация коэффициентын, һәм шулай ук корычта югалтуларны табып була.
2. Йөкләнешле режим. Бу режим трансформаторның икенчел чылбырның йөкләнешкә кушылуы белән сыйфатлана. Бу режим трансформатор өчен төп эш режимы булып тора.
3. Кыска ялганыш режимы. Бу режим икенчел чылбыр кыска ялгану нәтиҗәсендә барлыкка килә. Аның ярдәме белән трансформатор чылбырында үткәргечләр җылытуга файдалы егәрлек югалтуларны табып була. Бу чын трансформаторның алмаштыру схемасында актив каршылык ярдәмендә исәпкә алына.

Габарит егәрлеге[үзгәртү]

Трансформаторның габарит егәрлеге түбәндәге формула буенча тасвирлана:

Pгаб=(P1 + P2)/2=(U1I1 + U2I2)/2

  • 1 — беренчел чолганышның
  • 2 — икенчел чолганышның

Әмма бу соңгы нәтиҗә түгел. Яки академик билгеләмә түгел. Баштан, габарит егәрлеге, атамысаннан билгеле булганча, “үзәкнең” (сердечник) габаритлары белән билгеләнә, аның магнит һәм ешлык үзлекләре белән билгеләнә.

Трансформаторның файдалы гамәл коэффициенты (ФГК, КПД)[үзгәртү]

Трансформаторның файдалы гамәл коэффициенты (ФГК, КПД) түбәндәге формула буенча табыла:

        \eta = \frac{1}{1+\frac{P_0+P_L \cdot n^2}{P_2\cdot n}}

монда

P0 — номиналь көчәнеш булганда буш йөреш югалтулары (кВт)
PL — номиналь токта йөкләнеш югалтулары (кВт)
P2 — йөкләнешкә бирелүче актив егәрлек (кВт)
n — чагыштырмача йөкләнеш дәрәҗәсе (номиналь ток булганда n=1).

Трансформатор төрләре[үзгәртү]

Көч трансформаторы[үзгәртү]

Көч трансформаторы — электр энергиясен кабул итү һәм куллану өчен кулланылган электрик челтәрләрдә һәм җайланмаларда электр энергиясен әверелдерү өчен кулланылган трансформатор.

Автотрансформатор[үзгәртү]

Автотрансформа́тор — беренчел һәм икенчел чолганышлары турыдан-туры тоташкан һәм шуның аркасында электромагнит бәйләнешкә генә түгел, ә электрик бәйләнешкә ия булган трансформатор варианты. Автотрансформаторның чолганышының берничә чыгышы бар (кимендә 3), аларга кушылып, төрле көчәнешләр алырга була. Автотрансформаторның отышлы ягы булып югарырак файдалы гамәл коэффициенты (ФГК, КПД) булып тора, бу егәрлекнең бер өлеше генә әверелдерүгә дучар булганга, керү һәм чыгыш көчәнеше әз аерылганда, аеручак мөһим.

Җитешмәгән ягы булып беренчел һәм икенчел чылбыр арасында электр изоляциясе (гальваник аеру) юклыгы булып тора. Гадәти трансформаторлар урынына автотрансформаторларны куллану трансформация коэффициенты 3-4 тән зуррак булмаган көчәнеше 110 кВ булган эффектив җиргә тоташкан челтәрләр өчен икътисади яктан отышлы. “Үзәк” (сердечник) өчен әзрәк корыч, чолганышлар өчен әзрәк бакыр китүе, кечкенәрәк авырлык һәм габаритлар, һәм нәтиҗәдә – азрак бәя булуы мөһим.

Ток трансформаторы[үзгәртү]

То́к трансформа́торы — ул ток чыганагыннан тукланучы трансформатор. Типик кулланышы – беренчел токны үлчәү, саклау, идарә һәм сигнализация чылбырларда кулланылган зурлыкка кадәр киметү өчен. Икенчел чолганышның номиналь дәрәҗәсе 1А, 5А. Трансформаторның беренчел чолганышы үлчәнә торган алмаш ток белән чылбырга ялгана, ә икенчелгә үлчәү җиһазлары кушыла. Ток трансформаторының икенчел чолганышында ага торган ток трансформация коэффициентына бүленгән беренчел чолганышның тогына тигез. ИГЪТИБАР! Ток трансформаторының икенчел чолганышы үлчәү җиһазының азомлы йөкләнешенә ышанычлы ялганган булырга тиеш яки кыска ялганган булырга тиеш. Чылбырны ялгыш яки юри өзгәндә техперсоналның гомере өчен, әйләнә-тирә электр җиһазлары өчен һәм изоляция өчен куркынычлы көчәнеш сикереше барлыкка килә.

Көчәнеш трансформаторы[үзгәртү]

Көчәнеш трансформаторы — ул көчәнеш чыганагыннан тукланучы трансформатор. Типик кулланылышы - Реле Саклавы һәм Автоматика чылбырларында, үлчәү чылбырларында һәм башка чылбырларда югары көчәнешне түбән көчәнешкә әверелдерү. Көчәнеш трансформаторын куллану мантыйк (логика) саклау чылбырларын һәм үлчәү чылбырларын югары көчәнештән изоляцияләргә мөмкин итә.

Импульслы трансформатор[үзгәртү]

Импульслы трансформатор — ул импульс формасының минималь бозылуы белән импульс озынлыгы уннарча микросекундларга кадәр импульслы сигналларны әверелдерү өчен трансформатор. Төп кулланылышы туры почмаклы электр импульсны тапшыру (максималь кискен фронт һәм киселеш (срез), чагыштырмача даими амплитуда). Ул гадәттә югары куышлылык (скважность) белән периодик рәвештә кабатланучы кыска вакытлы көчәнеш видеоимпульсларын трансформация өчен хезмәт итә. Күпчелек очракларда импульслы трансформаторларга куелучы төп таләп – трансформацияләнүче көчәнеш импульсларның формасын бозмыйча тапшыру; импульслы трансформатор керүенә теге яки бу формадагы көчәнеш тәэсир иткәндә, чыгышта шул ук формадагы, әмма, бәлки башка амплитуда белән яки башка котыплыклы (полярлыклы) көчәнеш импульсын алу хәерле.

Бүлүче трансформатор[үзгәртү]

Бүлүче трансформатор — беренчел чолганышы белән икенчел чолганышлар арасында электрик бәйләнеше булмаган трансформатор. Көч бүлүче трансформаторлар ялгыш җиргә һәм изоляция бозылу очрагында ток үткәрүче һәм ток үткәрмәүче өлешләргә тигәндә электр челтәрләрнең куркынчсызлыгын арттыру максаты белән ясала. ГОСТ 30030-93 Бүлүче трансформаторлар һәм имин бүлүче трансформаторлар. Техник таләпләр (МЭК 742-83). Сигнал бүлүче трансформаторлар электр чылбырларның гальваник аеруын тәэмин итә.

Пик-трансформатор[үзгәртү]

Пик-трансформатор — синусоидаль формалы көчәнешне һәр ярымпериод саен котыплыгы үзгәрүче импульслы көчәнешкә әверелдерүче трансформатор.

Икеләтелгән дроссель[үзгәртү]

Икеләтелгән дроссель (каршы индуктив фильтр) — конструктив яктан ике бертөрле чолганышлы трансформатор булып тора. Кәтүкләрнең үзара индукциясе сәбәпле ул шул ук үлчәмле булып, гади дроссельдән эффективрак. Икеләтелгән дроссельләр туклану блокларның керү фильтрлары буларак киң кулланылыш тапкан; шулай ук цифрлы сызыкларның дифференциаль сигнал фильтрларында һәм тавыш техникасында да кулланылыш тапкан.

Трансфлюксор[үзгәртү]

Трансфлюксор — мәгълүмат саклау өчен кулланылган трансформатор төре. Фильтр ролен башкаручы “трансфлюктор» белән бутамаска кирәк. Гади трансформатордан төп аермасы – магнит үткәргеченең калган магнитлыгының бик зур булуда. Башкача әйткәндә трансфлюксорлар хәтер элементлары ролен башкарырга мөмкин. Моннан тыш трансфлюксорлар еш өстәмә чолганышлар белән тәэмин ителгән, алар башлангыч магнитлануны һәм трансфлюксорларның эш режимнарын билгеләгән. Бу үзенчәлек (башка элементлар белән бергә) трансфлюксорлар нигезендә идарә ителүче генераторлар, чагыштыру элементлары һәм ясалма нейроннар схемаларын төзергә мөмкинчелек биргән.

Трансформатор конструкциясенең төп өлешләре[үзгәртү]

Трансформаторның гамәли конструкциясендә җитештерүче өч төп төрле концепция арасында сайлый:

  • Саплы
  • Бронялы
  • Тороидаль

Бу концепцияләрнең теләсә кайсысы трансформаторның эксплуатацион характеристикаларына яки эксплуатацион ышанычлыгына тәэсир итми, әмма аларны җитештерү процессында әһәмиятле аермалар бар. Һәрбер җитештерүче җитештерү ягыннан иң җайлы булганын сайлый һәм җитештерүнең бөтен күләмендә бу концепцияның кулланышына омтыла. Саплы тип трансформаторның чолганышлары эчендә “үзәк” (сердечник) булса, бронялы тип трансформаторның чолганышлары “үзәк” (сердечник) эчендә. Саплы тип актив компонентка (ягъни чолганышлы “үзәккә” (сердечник)) караганда, чолганышлар яхшы күренә, ләкин алар “үзәкнең” (сердечник) магнит системасының сапларын каплыйлар. “Үзәкнең” (сердечник) өске һәм аскы җигүлеге (ярмо) гына күренә. Бронялы тип трансформаторда “үзәк” (сердечник) чолганышларның төп өлешен үзендә яшерә.

Тагын бер аерма – ул саплы тип чолганышларның күчәре, гадәттә, вертикаль булуы, ә бронялы конструкциядә исә ул я горизонталь, я вертикаль булырга мөмкин. Трансформатор конструкциясенең төп өлешләре булып:

  • магнит системасы (магнит үткәргеч)
  • чолганышлар
  • суыту системасы тора

Магнит системасы (магнит үткәргече)[үзгәртү]

Трансформаторның магнит системасы (магнит үткәргече) — трансформаторның төп магнит кырын локализацияләү максаты белән билгеле геометрик формада җыелган электротехник корыч яки башка ферромагнит материалдан торган элементлар (ешрак пластиналар) комплекты. Аерым өлешләрне бердәм конструкциягә беркетү өчен хезмәт итә торган барлык төеннәр һәм детальләр белән тулысынча җыелган магнит системасы трансформаторның терәге (остов трансформатора) дип атала. Трансформаторның төп чолганышлары шуның өстендә урнашкан магнит системасы өлеше сап дип атала.

Төп чолганышларны тотып тормый торган һәм магнит чылбырын ялгау өчен хезмәт итүче трансформаторның магнит системасының өлеше җигүлек (ярмо) дип атала. Сапларның пространствода урнашуына карап түбәндәге төрләрне аералар:

  1. Яссы магнит системасы — барлык сапларның һәм җигүлекләрнең буй күчәрләре бер яссылыкта урнашкан магнит системасы
  2. Пространство магнит системасы — сапларның яки җигүлекләрнең яки сапларның һәм җигүлекләрнең буй күчәрләре төрле яссылыкларда урнашкан магнит системасы
  3. Симметрик магнит системасы — барлык саплар да бертөрле форма, конструкция һәм үлчәмле, ә теләсә нинди сапның башка җигүлекләргә караганда урнашуы барлык саплар өчен бертөрле булган магнит системасы
  4. Симметрик булмаган магнит система — аерым саплары башка саплардан форма, конструкция яки үлчәмнәре буенча аерылып тора торган яки кайсы булса да сапның башка сапларга яки җигүлекләргә караганда арасы теләсә нинди башка сапныкына караганда аерылып тора торган магнит системасы.

Чолганышлар[үзгәртү]

Чолганышның төп элементы булып борылма тора — ул трансформатор магнит системасының өлешен бер мәртәбә уратучы электр үткәргече, яки параллель тоташтырылган шундый үткәргечләр рәте (күп үткәргечле кыл (жила)); бу үткәргечнең электр тогы башка шундый үткәргеч һәм трансформаторның башка өлешләренең токлары белән бергә трансформаторның магнит кырын барлыкка китерә һәм шул магнит кыры тәэсире нәтиҗәсендә бу үткәргечтә электр хәрәкәткә китерүче көч барлыкка килә.

Чолганыш — шул челтәр эчендә борылмаларда барлыкка килгән электр хәрәкәткә китерүче көчләр кушыла торган электр челтәрен тәшкил иткән борылмалар берләшмәсе. Өч фазалы трансформаторда чолганыш дип гадәттә үзара тоташа торган бер көчәнеш өч фаза җыелмасын атыйлар.

Көч трансформаторларында чолганыш үткәргече гадәттә булган пространствоны эффектив куллану өчен (“үзәк” тәрәзәсендә тутыру коэффициентын арттыру өчен) квадрат формада була. Үткәргечнең мәйданы үсүе белән чолганышта “чоңгыл” токларына югалтуларны киметү һәм чолганыш функцияләвен җиңеләйтү максаты белән үткәргеч ике яки күбрәк параллель үткәрүче элементларга бүленергә мөмкин. Квадрат формадагы үткәрүче элемент кыл (жила) дип атала.

Һәрбер кыл я кәгазь чолганыш белән, я эмаль лакы ярдәмендә изоляцияләнә. Ике аерым изоляцияләнгән һәм параллель тоташкан кылларның уртак кәгазь изоляциягә ия булырга мөмкин. Уртак кәгазь изоляциядә ике шундый изоляцияләнгән кыл кабель дип атала.

Чолганыш үткәргеченең махсус төре булып өзлексез транспонирланган кабель булып тора. Бу кабель рәсемдә күрсәтелгәнчә, бер-берсенә карата күчәрле урнашкан, ике катлам эмаль лакы белән изоляцияләнгән кыллардан тора. Өзлексез транспонирланган кабель бер катламның тышкы кылын алдан килүче катламга даими адым белән күчерү ысулы белән һәм уртак тышкы изоляция кулланып ясала.

Кабельның кәгазь чолганышы кыл тирәли чолганган киңлеге берничә сантиметр булган нечкә (уннарча микрометр) кәгазь тасмалардан ясала. Кәгазь кирәкле калынлыкка ирешү өчен берничә катлам итеп төрелә. Чоганышларны түбәндәге үзенчәлекләре буенча бүләләр:

  1. Максаты буенча
    • Төп — әверелдереленүче алмаш токның энергиясе килүче яки шулардан әверелдерелгән алмаш токның энергиясе китә торган трансформатор чолганышлары
    • Регуляцияләүче — чолганыш тогы югары булмаганда һәм регуляция диапазоны бик киң булмаганда, чолганышта көчәнеш трансформациясенең коэффициентын регуляцияләү өчен чыгышлар каралган булырга мөмкин.
    • Өстәмә — мәсәлән, трансформаторның номиналь егәрлегеннән шактый кечкенәрәк егәрлекле үз ихтыяҗлары челтәрен тукландыру өчен, магнит кырының өченче гармоникасын компенсацияләү өчен, магнит системасын даими ток белән магнитлаштыру өчен, һ.б. булган чолганышлар.
  2. Ясалышы буенча
    • Рәтле чолганыш — чолганышның борылмалары күчәр юнәлеше буенча чолганышның бөтен буе эчендә урнашкан. Алдан килүче борылмалар бер-берсенә тыгыз, арасында бушлык калдырмыйча чолгана.
    • Винтлы чолганыш —винтлы чолганыш һәрбер борылма арасында ара белән яки чолганышның керүе белән күп катламлы чолганышның вариантыннан гыйбарәт булырга мөмкин.
    • Дисклы чолганыш — дисклы чолганыш бер-бер артлы тоташтырылган дисклар рәтеннән тора. Һәрбер дискта борылмалар радиаль юнәлештә күрше дискларда эчкә таба һәм тышка таба юнәлештә спираль рәвешендә чолгана.
    • Фольгалы чолганыш — фольгалы чолганышлар калынлыгы миллиметрның уннан бер өлешләреннән алып берничә миллиметрга кадәр булган киң бакыр яки алюминий табагыннан ясала.

Өч фазалы ике чолганышлы трансформаторларның кушылу схемалары һәм төркемнәре[үзгәртү]

Өч фазалы трансформаторның һәр якның фаза чолганышларның өч төп кушылу ысулы бар:

  • Y-кушылу, ул шулай ук бетмен дип атала, монда барлык өч чолганыш та бергә һәрбер чолганышның бер очы белән нейтраль нокта яки йолдыз дип аталган ноктада тоташа.
  • Δ-кушылу, дельта-кушылу, яки өчпочмаклы кушылу атамасы астында мәгълүм, монда өч фаза чолганышы бер-бер артлы тоташкан һәм боҗра (яки өчпочмак) тәшкил итә.
  • Z-кушылу, шулай ук зигзаг дип атала.

Трансформаторның беренчел яки икенчел яклары өстәрәк күрсәтелгән өч ысулның теләсә ниндие белән кушылган булырга мөмкин. Бу ысуллар шулай ук төрле характеристикалы берничә төрле комбинация кушылу тәкъдим итә, аларның сайлавы “үзәк” (сердечник) нинди тип булуына бәйле булырга мөмкин. Y-кушылу гадәттә иң югары көчәнешләр өчен, нейтраль нокта җиргә тоташтыру өчен булганда табигый сайлау булып тора. Теләсә нинди очракта да артык көчәнештән саклау өчен яки турыдан җиргә тоташтыру өчен нейтраль үтүле изолятор булуы каралган. Соңгы очракта экономия максатларында нейтраль изоляциясе дәрәҗәсе чолганышның фазы очының изоляция дәрәҗәсеннән кимрәк булырга мөмкин.

Йолдыз белән тоташтырылган чолганышның отышлы ягы шунда ки, трансформация коффициентын регуляциясен ялгау нейтраль очта куелырга мөмкин булуы, шунда ук борылмалар саны ялгаучы җайланмасын урнаштырырга мөмкин булуы. Шуңа күрә борылмалар саны ялгау җайланмасы түбән дәрәҗә мантыйк көчәнеше булганда функцияләргә мөмкин, ә фазалар арасында көчәнешләр аермасы әһәмияткә алмаслык кечкенә булачак. Югарырак дәрәҗә көчәнештә борылмалар санын үзгәртүче ялгаучы җайланма куюга сарыф ителгән акчага караганда бу очракта икътисади сарыф итүләр әзрәк булачак.

Йолдыз сыман тоташтыру трансформаторның бер ягында куллана, башка як өчпочмак ясап тоташтырылырга тиеш, бигрәк тә, йолдыз сыман тоташтыруның нейтрале корылма кую өчен планланган очракларда. Чолганышны өчпочмак сыман тоташтыру нейтраль буенча баручы нуль тәртипле (нулевой последовательности) ток өчен һәм йолдыз сыман тоташтыруның һәрбер фазасы өчен ампер-борылма балансын тәэмин итә, бу нуль тәртипнең (нулевой последовательности) тулы каршылыгының җитәрлек дәрәҗәсен бирә. Чолганышның өчпочмак сыман тоташтыруы булмаса, нуль тәртипле (нулевой последовательности) ток “үзәктә” (сердечник) нуль тәртипле (нулевой последовательности) ток кырларының барлыкка килүенә китерер иде. Әгәр дә “үзәкнең” (сердечник) өч сабы бар икән, бу җигүлектән җигүлеккә кадәр кыр бакның стеналары аша үтәчәк һәм җылылык чыгаруга китерәчәк. Бронялы “үзәк” (сердечник) белән очракта, яки “үзәкнең” биш сабы булганда, бу кыр әйләнүче ян саплар арасында үтәчәк һәм нуль тәртипле (нулевой последовательности) каршылык шактый артачак. Моның нәтиҗәсендә, ток җиргә ялгыш бәреп үтеп ялганса, саклау релесы эшләми торганга кадәр зәгыйфь булып китәргә мөмкин.

Өчпочмак сыман тоташтыруда һәрбер фаза чолганышында ага торган ток \sqrt{3}га бүленгән фаза тогына тигез, шул ук вакытта йолдыз сыман тоташтыруда һәрбер фаза чолганышының сызыклы тогы челтәрнең сызыклы тогына тиңдәш. Икенче яктан караганда, бер үк көчәнеш өчен өчпочмак сыман тоташтыру йолдыз сыман тоташтыруга караганда өч мәртәбә күбрәк борылма булуны таләп итә.

Чолганышны өчпочмак сыман тоташтыруны югары вольтлы трансформаторларда, ток зурлыгы зур булганда, ә көчәнеш чагыштырмача кечкенә булганда, мәсәлән, күтәрүче трансформаторларда иң түбән көчәнеш чолганышында кебек, кулланырга отышлы.

Чолганышны өчпочмак сыман тоташтыру өченче (һәм аңа тапкырлыларга) гармоникага бер-бер артлы фаза чолгынышарыннан гыйбарәт өчпочмак эчендә әйләнергә мөмкинчелек бирә. Өченче гармоника токлары магнит агымнарының, һәм нәтиҗәдә икенчел чолганышта барлыкка килгән электр хәрәкәткә китерүче көчнең синусоидальлегенең бозылуыннан арыну өчен кирәк. Токның өченче гармоникасының барлык өч фазада да бер төрле юнәлешкә ия, бу токлар йолдыз сыман тоташтырылган, нейтрале изоляцияләнгән чолганышта әйләнә алмыйлар.

“Үзәкнең” (сердечник) сабы 5 булганда, яки ул бронялы вариантта ясалган булса, магнитландыручы токта өченчел токларга кытлык барлыкка килгән көчәнешнең шактый дәрәҗәдә формасы бозылуына китерергә мөмкин. Трансформаторның өчпочмак сыман тоташтырылган чолганышы бу бозылуны бетерәчәк, чөнки өчпочмак сыман тоташтырулы чолганыш гармоник токларның сүнүен тәэмин итәчәк. Кайвакыт трансформаторларда өченчел Δ-тоташкан чолганыш каралган, бу чолганыш корылма бирү өчен түгел, ә көчәнешнең формасы бозылмасын өчен һәм нуль тәртипле (нулевой последовательности) тулы каршылыкны киметү өчен хезмәт итә. Мондый чолганышлар компенсацион дип атала.

Беренче контур ягында фаза һәм нейтраль арасында корылма бирү өчен хезмәт иткән бүлүче трансформаторлар, гадәттә өчпочмак сыман тоташтырылган чолганыш белән тәэмин ителгән. Шулай да, өчпочмак сыман тоташтырылган чолганышта ток номиналь егәрлекнең минимумына җитәр өчен бик зәгыйфь булырга мөмкин, ә чолганыш үткәргеченең теләнгән үлчәме заводта ясап чыгару өчен бик җайсыз булырга мөмкин. Мондый очракларда югары вольтлы чолганыш йолдыз сыман тоташтырылган булырга мөмкин, ә икенчел чолганыш – зигзаг сыман тоташтырылган булырга мөмкин. Зигзаг сыман тоташтырылган чолганышның ике чыгышында әйләнүче нуль тәртибендәге (нулевой последовательности) токлар бер-берсен компенсацияләчәк, ә икенчел якның нуль тәртибендәге (нулевой последовательности) тулы каршылык күбесенчә чолганышларның ике тармагы арасында магнит кырының таратылу кыры белән билгеләнә, һәм шактый әһәмияткә алмаслык цифр белән күрсәтелә.

Чолганышлар парын төрле тоташтыру ысулларын кулланып, трансформатор яклар арасында төле дәрәҗәдәге көчәнеш күчешен тәэмин итәргә була. Беренчел һәм икенчел чолганышлар арасында ЭХКК, ЭДСның фазалар күчешен гадәттә тоташтырулар төркеме ярдәмендә тасвирлыйлар. Беренчел һәм икенчел, яки беренчел һәм өченчел чолганышлар арасында көчәнеш күчешен тасвирлау өчен гадәттә сәгать циферблаты белән мисал кулланыла. Бу фазалар күчеше 0° дән 360° ка үзгәрә алганга, ә күчеш 30° адым белән булганга , тоташтырулар төркемен билгеләү өчен 1 дән алып 12 гә кадәр саннар рәте сайлана, биредә һәрбер берәмлек 30° почмак күчешенә тәңгәл килә. Беренчел чолганышның фазасы 12-гә күрсәтә, ә икенчел якның тәңгәл килүче фазасы циферблатның икенче санына күрсәтә. Мисал өчен, иң еш очрый торган Yd11 комбинациясе ике як көчәнешләре арасында 30° күчеш булуын күрсәтә. Тимер юл трансформаторларында шулай ук «ялганышы өзелгән өчпочмак — тулы булмаган йолдыз» тоташтырулар төркеме очрый.

Бак[үзгәртү]

Бак беренче чиратта май өчен резервуар булып тора һәм шулай ук актив компонент өчен физик саклауны тәэмин итә. Ул шулай ук ярдәмчел җайланмалар өчен һәм идарә җиһазлары өчен нигез конструкция сыйфатында хезмәт итә.

Эчендә актив компонент булган бакны май белән тутырганчы, аннан трансформатор изоляциясенең диэлектрик ныклыгын куркынычына яный торган барлык һава суырылып алына (шуңа күрә бак атмосфера басымын минималь деформация белән чыдау өчен ясала).

Бакларны проектлаганда тагын бер исәпкә алына торган күренеш - трансформаторның “үзәге” (сердечник) эшләп чыгара торган тавыш ешлыкларның һәм бак детальләренең ешлыклар резонансының тәңгәл килүе, бу әйләнә-тирә мохиткә нурландырыла торган чит тавышны көчәйтергә мөмкин.

Бакның конструкциясе майның температурага бәйле киңәюен рөхсәт итә. Күпчелек очракларда аерым киңәйтү бачогы куела, ул шулай ук киңәйтүче дип атала. Трансформаторның номиналь егәрлеге артканда трансформатор эчендә һәм тышында зур токлар йогынтысы конструкциягә тәэсир итә. Шул ук нәрсә бак эчендәге тарату магнит агымы белән була. Көчле ток узулы изоляторлар тирәли магнит булмаган материалдан кертелгән детальләр артык җылыту рискын киметәләр. Бакның югары үткәрүчәнлекле калканнардан эчке капланышы бак стеналары аша агымның узуын рөхсәт итми. Икенче яктан, магнит каршылыгы кечкенә булган материал агымны бак стеналары аша узганчы үзенә кертә.

Схемаларда билгеләнүе[үзгәртү]

Схемаларда трансформатор түбәндәгечә билгеләнергә мөмкин:

Trafo schema.svg

Трансформаторларның кулланылышы[үзгәртү]

Трансформаторлар ешрак электр челтәрләрендә һәм төрле җиһазларның туклану чыганакларында кулланыла.

Электр тапшырулар сызыгында трансформатор

Электр челтәрләрендә кулланылыш[үзгәртү]

Үткәргеч чыбыкны җылытуга югалтулар үткәргеч чыбык аша үтүче токның квадратына пропорциональ булганлыктан, электроэнергияне зур арага тапшырганда бик югары көчәнешләр һәм зур булмаган токларны куллану отышлы. Куркынычсызлык кагыйдәләрен истә тотып һәм изоляция массасын киметү өчен көнкүрештә бик үк югары булмаган көчәнешләрне куллану хәерле. Шуңа күрә иң отышлы электр энергиясен транспортлау өчен электр челтәрендә күп мәртәбә трансформаторлар кулланыла: башта электростанцияләрдә электр энергиясен транспортлау өчен генераторларның көчәнешен арттыру өчен, ә аннан соң кулланучыларга яраклы булган дәрәҗәгә электр тапшырулар сызыгының көчәнешен киметү өчен.

Электр челтәрендә өч фаза булганлыктан, көчәнешне әверелдерү өчен өч фазалы трансформаторлар, яки йолдыз яки өчпочмак схемасы буенча тоташтырылган өч бер фазалы трансформаторлар төркеме кулланыла. Өч фазалы трансформаторның “үзәге” (сердечник) барлык өч фаза өчен дә уртак.

Трансформаторның ФГК (КПД) югары булса да (югары егәрлек трансформаторлар өчен – 99% тан да артыграк), электр челтәрләрнең бик егәрле трансформаторларында җылылык формасында чыгарыла (мәсәлән, 1 ГВт электростанция блогының типик егәрлеге өчен трансформаторда берничә мегаваттка кадәр егәрлек чыгарылырга мөмкин). Шуңа күрә электр челтәрләре трансформаторларында махсус суыту системасы кулланыла: трансформатор трансформатор мае яки махсус янмый торган сыеклык белән тутырылган бакта урнаштырыла. Май конвекция тәэсирендә яки бак белән егәрле радиатор арасында мәҗбүри рәвештә циркуляцияли. Кайвакыт майны су белән суыталар. “Коры” трансформаторлар чагыштырмача кечкенә егәрлектә (16000 кВт ка кадәр) кулланалар.

Электр туклану чыганакларында куллану[үзгәртү]

Компакт челтәр трансформаторы

Электр җиһазларның төрле төеннәрен тукландыру өчен күп төрле көчәнешләр кирәк. Төрле зурлыктагы берничә көчәнешкә мохтаҗ җиһазлардагы электр тукландыру блоклары эчендә берничә икенчел чолганышлы трансформаторлар бар яки аларның схемаларында өстәмә трансформаторлар бар. Элек күбесенчә көнкүреш челтәре ешлыгында, ягъни 50-60 Гц та эшләүче трансформаторлар кулланылган.

Хәзерге заман радиотехник яки электрон җайланмаларның (мәсәлән шәхси компьютерларның туклану блокларында) туклану схемаларында югары ешлык импульс трансформаторлары киң кулланыла. Импульс туклану блокларында челтәрнең алмаш көчәнешен башта турылайталар, ә аннан соң инвертор ярдәмендә югары ешлыктагы импульсларга әверелдерәләр. Киңлек-импульс модуляциясе (КИМ (рус. ШИМ)) ярдәмендә идарә системасы көчәнешне тотрыкландырырга мөмкин итә. Моннан соң югары ешлык импульслары импульслы трансформаторга бирелә, һәм турылайту һәм фильтрациядән соң тотрыклы даими көчәнеш алалар.

Элек челтәр трансформатор (50-60 Гц та эшли торган) күп җайланмаларның иң авыр детальләрнең берсе булып торган. Моның сәбәбе – трансформаторның сызыкча үлчәмнәре тапшырган егәрлеге белән билгеләнә, шул ук вакытта челтәр трансформаторының сызыкча үлчәме якынча ¼ дәрәҗәдәге егәреккә пропорциональ. Алмаш токның ешлыгын арттырып, трансформаторның үлчәмен киметергә мөмкин. Шуңа күрә хәзерге заман импульслы тукландыру блоклары шул ук егәрлектә сизелерлек дәрәҗәдә җиңелрәк. Югары ешлык комачауларның минималь дәрәҗәсен тәэмин итәргә кирәк булганда, мәсәлән, югары сыйфатлы тавыш уйнатуда кимчелекле яклары булуына кармастан 50-60 Гц та эшләүче трансформаторларны тукландыру схемаларында кулланырга дәвам итәләр.

Трансформаторның башка кулланылышлары[үзгәртү]

  • Бүлүче трансформаторлар (трансформаторлы гальваник чишелеш). Электр челтәренең нейтраль чыбыгы«җир» белән контактка ия булырга мөмкин, шуңа күрә кеше бер үк вакытта фаза чыбыгын (һәм шулай ук начар изоляцияле җайланманың корпусын) һәм җиргә тоташтырылган әйбергә тотынса, кешенең тәне электр чылбырын ялгый, бу электр тогы белән бәрү куркынычын барлыкка китерә. Әгәр дә җайланма чылбырга трансформатор аша кушылган икән, җайланмага кул белән тотыну куркынычсыз, чөнки трансформаторның икенчел чылбырының җир белән бернинди дә контакты юк.
  • Импульслы трансформаторлар (ИТ). Аларның төп кулланышы турыпочмаклы электр импульсын тапшыруда (максималь текә фронт һәм киселеш (срез), чагыштырмача даими амплитуда). Ул гадәттә югары куышлылык белән периодик кабатланучы кыска вакытлы көчәнеш видеоимпульсларны трансформация өчен эшләнгән. Күпчелек очракларда импульслы трансформаторларга куелган төп таләп – ул трансформацияләнүче көчәнеш импульсларның формасын бозмыйча тапшыру; импульслы трансформаторларның керүенә теге яки бу форма көчәнеш йогынтысы булганда, чыгышта шул ук формадагы көчәнеш импульсын алырга кирәк, ләкин ул башка амплитудалы яки башка котыплыклы булырга мөмкин.
  • Үлчәү трансформаторлары. Реле саклавы һәм автоматика челтәрләрендә бик зур яки бик кечкенә алмаш көчәнешләрне үлчәү өчен кулланалар.
  • Даими ток үлчәү трансформаторы. Чынлыкта магнит көчәйткеченнән гыйбарәт, ул кечкенә егәрлекле даими ток ярдәмендә көчле алмаш ток белән идарә итә. Турылайткыч кулланганда чыгыш тогы даими булачак, һәм керү сигналының зурлыгына бәйле булачак.
  • Үлчәү-көч трансформаторлары. Кечкенә һәм урта егәрлек (мегаваттка кадәр) алмаш ток генераторлары схемаларында киң кулланалар, мәсәлән, дизель-генераторларында. Андый генератор беренчел чолганышы генератор йөкләнеше белән бер-бер артлы тоташтырылган үлчәү ток трансформаторыннан гыйбарәт. Икенчел чолганыштан алмаш көчәнеш алына, ул турылайткычтан соң роторның магнитлау чолганышына бирелә. (Әгәр дә генератор – өч фазалы икән, мәҗбүри рәвештә өч фазалы трансформатор кулланыла). Шулай итеп, генераторның чыгыш көчәнеше тотрыклыгына ирешеп була – йөкләнеш зуррак булган саен, магнитлау тогы зуррак һәм киресенчә.
  • Килештерүче трансформаторлар. Беренчел һәм икенчел чолганышның көчәнеш һәм токны әверелдерү законнарыннан (I1=I2w2/w1,U1=U2w1/w2) күренгәнчә, беренчел чолганыш чылбыры ягыннан теләсә нинди икенчел чолганыштагы каршылык (w1/w2 мәртәбә зуррак булып күренә. Шуңа күрә килештерүче трансформаторлар югары керү яки чыгыш каршылыгына ия электрон җайланмалар каскадларына түбән омлы йөкләнеш тоташтыру өчен кулланыла. Мәсәлән, югары чыгыш каршылыгына тавыш ешлыгы көчәйткеченең чыгыш каскады ия булырга мөмкин, бигрәк тә лампаларда җыелган булган очракта, шул ук вакытта динамиклар бик түбән каршылыкка ия. Килештерүче трансформаторлар шулай ук югары ешлык сызыкларында үтә файдалы, чөнки монда сызыкның һәм йөкләнешнең каршылыклары аермасы сызык ахырыннан чагылышка китерер иде, һәм, нәтиҗәдә, зур югалтуларга китерер иде.
  • Фазоинвертлаучы трансформаторлар. Трансформатор сигналның алмаш компонентасын гына тапшыра, шуңа күрә чылбырда барлык даими көчәнешләр дә уртак чыбыкка караганда да бер тамгага ия булган очракта да, трансформаторның икенчел чолганыш чыгышындагы сигналда уңай һәм тискәре ярымдулкын да булачак, шулай ук, әгәр дә трансформаторның икенчел чолганышның үзәген уртак чыбыкка тоташтырсак, бу чолганышның ике кырый чыгышларындагы көчәнешләр капма-каршы фазаларга ия булачак. Киң алырга булырлык npn тибындагы үткәрүчәнлекле транзисторлар чыкканчы, фаза инвертлаучы трансформаторлар каскадның ике транзистор базаларына капма-каршы котыплыклы сигналлар бирү өчен көчәйткечләрнең ике тактлы чыгышларында кулланылган. Шуңа өстәп, «электронның каршы корылмасы лампалар» булмаганлыктан, фаза инвертлаучы трансформатор ике тактлы чыгышлы лампа көчәйткечләрендә кирәк.

Эксплуатация[үзгәртү]

Эшләү дәвере[үзгәртү]

Transformator 1.JPG
Transformator 2.JPG

Трансформаторның эш дәверен ике категориягә бүләргә мөмкин:

  1. Икътисади эш дәвере — булган трансформаторның туктаусыз эшнең капиталлаштырылган бәясе бу трансформаторны эксплуатациядән капиталлаштырган табышлар бәясеннән артык була башлагач, икътисади эш дәвере тәмамлана. Башка сүзләр белән әйткәндә, аның ярдәмендә энергия трансформациясенә шартлы чыгымнар энергия трансформациясе базарында шундый ук хезмәтнең шартлы бәясеннән югарырак була башлагач, трансформаторның (актив буларак) икътисади гомер дәвере ахырга җитә.
  2. Техник эш дәвере

Параллель режимда эш[үзгәртү]

Трансформаторларның параллель эше бик гади сәбәп өчен кирәк. Йөкләнеш кечкенә булганда, кечкенә трансформаторның буш йөреш югалтулары зур була, шуңа күрә аның урынына берничә кечкенәрәк егәрлекле трансформаторлар тоташтыралар, алар кирәге булмаганда схемадан өзеләләр. Ике яки күбрәк трансформаторны параллель тоташтырганда кирәк булган шартлар:

  1. Параллель рәвештә фәкать беренчел һәм икенчел көчәнешләр арасында почмак гөнаһлыгы (погрешность) бер үк булган трансформаторлар эшли ала.
  2. Югары һәм түбән көчәнеш якларында бер котыплыклы котыплар параллель тоташтырылган булырга тиеш.
  3. Трансформаторлар якынча бер үк көчәнеш буенча тапшыру коэффициентына ия булырга тиеш.
  4. Кыска ялганышның тулы каршылыгы көчәнеше бер үк булырга тиеш, ±10 % чикләрендә.
  5. Трансформатор егәрлекләре нисбәте 1:3 тән тайпылырга тиеш түгел.
  6. Борылмалар санын күчереп ялгаучы җайланмалар көчәнеш буенча тапшыру коэффициентын мөмкин кадәр якынрак бирүче торышларда булырга тиеш.

Башка сүзләр белән әйткәндә, иң охшаш трансформаторларны кулланылырга кирәк дигән сүзне аңлата. Иң яхшы вариант бер үк модель трансформаторлар. Өстәрәк китерелгән таләпләрдән тайпылышлар шул өлкәгә карый торган белемнәрне кулланганда булырга мөмкин.

Ешлык[үзгәртү]

Трансформаторның беренчел чолганышының көчәнешләре бер үк булганда, 50 Гц ешлыгы өчен эшләнгән трансформатор, 60 Гц челтәр ешлыгы өчен кулланырга мөмкин, әмма киресенчә түгел. Шуңа өстәп куела торган электр җиһазларын алмаштырырга кирәк булырга мөмкин икәненә игътибар бирергә кирәк. Номиналь ешлыгыннан артык булган ешлыкта магнит үткәргечендә зыянлы токларның зурлыгы арта, магнит үткәргеченең һәм чолганышның җылынуы зур була һәм моннан килеп чыга торган хәлләр урын ала.

Трансформатор көчәнешен регуляцияләү[үзгәртү]

Электр челтәренең йөкләнешенә карап, аның көчәнеше үзгәрә. Кулланучыларның электр алгычларының нормаль эше өчен көчәнешнең бирелгән дәрәҗәдән рөхсәт ителгән чикләрдән күбрәк тайпылмавы кирәк, шул сәбәпле челтәрдә төрле регуляция ысуллары кулланыла.

Ватылу сәбәпләренең диагностикасы[үзгәртү]

Ватылу төре Сәбәп
Артык җылыну Артык йөкләнеш
Артык җылыну Түбән май дәрәҗәсе
Артык җылыну Кыска ялганыш(лар)
Артык җылыну Җитәрлек булмаган суыту
Бәреп үтү Артык йөкләнеш
Бәреп үтү Майның пычрануы
Бәреп үтү Түбән май дәрәҗәсе
Бәреп үтү Борылмалар изоляциясенең искерүе
Өзелү Начар эретеп ябыштыру сыйфаты
Өзелү Кыска ялганыш вакытында каты электромеханик деформацияләр
Артык гөжләү Шихтланган магнит үткәргеченең бастыруы зәгыйфьләнүе
Артык гөжләү Артык йөкләнеш
Артык гөжләү Симметрик булмаган йөкләнеш
Артык гөжләү Чолганышта кыска ялганыш

Трансформаторның артык көчәнешләре[үзгәртү]

Артык көчәнешләр төрләре[үзгәртү]

Куллану процессында трансформаторлар эш параметрларыннан артык көчәнешкә дучар ителергә мөмкин. Бу артык көчәнешләр озынлыгы буенча ике төркемгә классификацияләнә:

  • Кыска вакытлы артык көчәнеш — чагыштырмача озынлыгы 1 секундтан кимрәктән берничә сәгатькә кадәр тирбәнүче сәнәгать ешлыгындагы көчәнеш.
  • Узу артык көчәнеше — наносекундлардан алып берничә миллисекундка кадәр чикләрдәге кыска вакытлы артык көчәнеш. Үсү периоды берничә наносекундтан алып берничә миллисекундка кадәр тирбәнергә мөмкин. Узу артык көчәнеше тирбәнүче яки тирбәнмәүче булырга мөмкин. Гадәттә аларның тәэсире бер юнәлешле.

Трансформатор шулай ук кыска вакытлы һәм узу артык көчәнешләре комбинациясенә дучар булырга мөмкин. Кыска вакытлы артык көчәнешләр узулы артык көчәнешләрдән соң барырга мөмкин. Артык көчәнешләр, аларның килеп чыгышын сыйфатлаучы төп ике төркемгә классификацияләнә:

  • Атмосфера тәэсирләре килеп чыгарган артык көчәнешләр. Күпчелек очракларда узу артык көчәнешләре трансформаторга тоташтырылган югары вольтлы тапшыру сызыклары янында яшен сугу нәтиҗәсендә барлыкка килә, әмма кайбер очракларда яшен импульсы трансформаторга яки тапшыру сызыгының үзенә сугарга мөмкин. Көчәнешнең пик зурлыгы яшен импульсының тогына бәйле һәм статистик алмаш зурлык булып тора. 100 кА дан артык яшен импульсы токлары теркәлгән. Югары вольтлы электр тапшыру сызыкларында үлчәүләрдә күрсәтелгәнчә, 50% очракта яшен импульсының токларының пик зурлыгы 10 нан алып 20 кА га кадәр чикләрдә урнашкан. Трансформатор һәм яшен импульсы тәэсире ноктасы арасында озынлык трансформаторны суккан импульс үсү вакытына йогынты ясый, трансформаторга кадәр ара азрак булган саен, вакыт кыскарак була.
  • Көч системасы эчендә формалашкан артык көчәнешләр. Бу төркем эксплутация шартлары яки көч системасын хезмәт итү шартлары үзгәрүе нәтиҗәсендә килеп чыккан кыска вакытлы да, узулы артык көчәнешләрне дә үзе эченә ала. Бу үзгәрешләр коммутация процессы бозылуы яки ватылу нәтиҗәсендә килеп чыгарга мөмкин. Вакытлы артык көчәнешләр җиргә кыска ялганыш, йөкләнешне бетерү яки түбән ешлык резонансы феномены тарафыннан китерелгән булырга мөмкин. Узу артык көчәнешләре системага тоташтыруларны еш ялгаганда һәм өзгәндә килеп чыга. Шулай ук алар тышкы изоляция янганда барлыкка килергә мөмкин. Реактив йөкләнешне күчереп ялгаганда, узу артык көчәнеше 6-7 мәртәбә артырга мөмкин, бу импульс үсүенең вакыты берничә өлеш микросекундларга кадәр автоматик өзгечтә күп мәртәбә узу тогының өзелүе нәтиҗәсендә килеп чыга.

Трансформаторның артык көчәнешләрне кичерү сәләте[үзгәртү]

Трансформаторлар заводтан чыгарылу алдыннан изоляциянең электр ныклылыгының билгеле сынауларын үтәргә тиеш. Бу сынауларны узу трансформаторның туктаусыз эксплуатациясе турында шаһит булып торалар. Сынаулар халыкара һәм милли стандартларда тасвирланган. Сынауларны узган трансформаторлар, эксплуатациянең югары ышанычлыгын раслыйлар. Югары дәрәҗә ышанычлыкның өстәмә шарты булып артык көчәнешләрнең җитәрлек чикләләүне тәэмин итү булып тора, чөнки трансформатор эксплуатация процессында тест сынауларына караганда җитдирәк артык көчәнешләргә дучар ителергә мөмкин. Системада барлыкка килергә мөмкин барча тип артык көчәнешләрнең дә үтә әһәмиятле икәнен ассызыкларга кирәк. Бу шартны нормаль үтәү өчен төрле тип артык көчәнешләрнең барлыкка килүен аңлау кирәк. Төрле тип артык көчәнешләрнең зурлыгы статистик үзгәрүче зурлык булып тора. Изоляциянең артык көчәнешләргә түзү сәләте шулай ук статистик үзгәрүче зурлык булып тора.

Шулай ук карагыз[үзгәртү]

Әдәбият[үзгәртү]

  1. Основы теории цепей, Г. И. Атабеков, Лань, С-Пб.,-М.,-Краснодар, 2006.
  2. Электрические машины, Л. М. Пиотровский, Л., «Энергия», 1972.
  3. Силовые трансформаторы. Справочная книга/Под ред. С. Д. Лизунова, А. К. Лоханина. М.:Энергоиздат 2004. — 616 с ISBN 5-98073-004-4
  4. Электрические машины: Трансформаторы: Учебное пособие для электромех. спец. вузов/Б. Н. Сергеенков, В. М. Киселёв, Н. А. Акимова; Под ред. И. П. Копылова. — М.: Высш. шк., 1989—352 с ISBN 5-06-000450-3
  5. Электрические машины, А. И. Вольдек, Л., «Энергия», 1974.
  6. Электромагнитные расчеты трансформаторов и реакторов. — М.: Энергия, 1981—392 с.
  7. Конструирование трансформаторов. А. В. Сапожников. М.: Госэнергоиздат. 1959.
  8. Расчёт трансформаторов. Учебное пособие для вузов. П. М. Тихомиров. М.: Энергия, 1976. — 544 с.
  9. Расчёт и оптимизация тороидальных трансформаторов. С.В.Котенев, А.Н.Евсеев. - М.: Горячая линия - Телеком, 2011. - 287 с.

Сылтамалар[үзгәртү]