Трансформатордың пайдалы әсер коэффициенті.

Трнасформатордың электр машинасы ретінде белгілі пайдалы әсер коэффициенті болады, ол кернеуді бір орамадан екіншісіне трансформацияланған кездегі электрлік және магниттік шығындарының қосндысына байланысты.

Шығындар қосындысы трансформатордың орамадағы, магниттік өткізгіштегі басқа да болат бөлшектеріндегі шығындардан құралады:

SP =P_м1+ P_м2 +P_см, (1.78)

мұндағы P_м1 мен P_м2 – трансформатордың бірінші және екінші орамаларының мыс өткізгіштіктердегі шығын, P_см - болатта гистерезис құбылысымен құйынды тоқтан болатын шығын.

Құрылысының жетілдіруіне қазіргі трансформаторлардың ПӘК-тері өте жоғары, 99 % және одан да жоғары.

Ол жалпыға белгілі өрнек арқылы анықталады:

h = P₂ 100% / P₁ (1.79)

мұндағы P₁ – трансформатордың желіден алатын активті қуаты, P₂ – трансформатордың тұтынушыға беретін активті қуаты:

Р₂ = Р₁- SP (1.80)

ПӘК-ін 1.79 өрнекпен тікелей анықтау дәл болмайды, себебі трансформатордың беретін және тұтынатын қуатын өлшейтін аспаптың табиғи қателіктері де болады.

Инженерлік есептеуде трансформатордың ПӘК-ін жанама жолмен, шығынның жүктелу коэффициентіне тәуелділігін пайдаланып мына өрнекті қолданылады:

h = (1- P₀ + k²_н P_к / (k_н P_н cosj₂ + P₀ + k²_н P_к))100% (1.81)

мұндағы k_н = P₂ /P_н

Трансформатордың ПӘК-ін ең жоғары мәніне оның жүктелуі қалыпты жүктелудің (0,5...0,7) кезінде жетіп, жүктелудің өсуі барысында қалыпты жүктелуге жеткенше іс жүзінде ешқандай өзгермейді.

1.8. Үш фазалы трансформаторлар. Үш фазалы трансформаторлар фазалық құрылымы жағынан екі немесе үш орамалы болады да, оларға екі немесе үш орамалы дейді.

1.8.1. Үш фазалы трансформаторлардың магнит өткізгіштігінің құрылыс ерекшеліктері. Үш фазалы кернеуді (ЭҚК) трансформациялау үшін үш фазалы трансформатор қолданылады. Ең көп тарағандары өзекшелері бір жазықтықта орналасқан 1.11-сурет үш фазалы үш өзекшелі трансформаторлар.

1.11-сурет. Өзекшелері бір жазықтықта орналасқан үшфазалы үшөзекшелі кернеу трансформаторы: 1 – магнитөткізгіш; 2 – төменгі кернеу орамасы; 3 – жоғарғы кернеу орамасы.

Мұндай трансформаторлардың сипаттамалық ерекшелігі оның магнит жүйесінің симметриялы болмауы, ортадағы магнит өткізгіштің өзекшесі щеткілерінікінен қысқа. Бұл ең бастысы бос жүріс кезінде білінеді.

Кіші қуатты трансформаторлар үшін симметриясыздық 50% жетуі мүмкін I_Ахх =I_схх=(1,2…1,5) _вхх. Мұндай жағдайда бос жүріс тоғы үш фазаның тоқтарының орташа арифметикалық мәніне теңеп алынады. Аталып өткендегідей бос жүріс тоғы (0,02...0,1) I_н болғандықтан қуаттылығы шағын трансформаторлар үшін тоқтардың симметриясыздығы екінші ораманыңмагнит ағынының магнитсіздену факторлары есебінен аз жүктеме кезінде де әсер етпейді. Фаза тоқтарының жүктелудегі симметриясыздығынан туған табиғи немесе жасанды симметриясыздық, ЭТН курсынан белгілі болғандай, трансформатордың құрылыс бөлігінде, бактың қабырғасына және тартпа болттар арқылы еріксіз тұйықталуынан магнит ағынының үшінші гармоникалық құраушысы пайда болады.

Нәтижесінде бұл бөлшектерде, гистерезис құбылысынан құйынды тоқтардың әсеріне, қосымша шығындар болады. Іс жүзінде трансформатордың бактарындағы шығын, олардың магнит өткізгіштеріндегі шығынның (50...60%) на жетуі мүмкін. Бос жүріс тоқтарының симметриясыздығын, тәуелсіз магнит жүйесі бар үш фазалы трансформаторды пайдалану немесе брон типті трансформаторы пайдалану арқылы болдырмауға болады.

 

1.12-сурет. Тәуелсіз магнит жүйелі топтық үшфазалы кернеу трансформаторы.

Тәуелсіз магнитті жүйелі трансформаторлар – топтамалы үшфазалы трансформатор, ол үш бір фазадан тұрады 1.12-сурет. Мұндай трансформаторлар, әсіресе брон типтері АҚШ-та, сондай-ақ тоқ беретін үшфазалы желілерде, тарату жүйелерінде кеңінен қолданылады.

1.8.2. Үшфазалы трансформаторлар орамдарының белгіленуі және жалғану топтары. Жоғары кернеудің фазалық орамаларының басы латынша бас әріппен А,В,С ал аяғы жағынан, Y,X,Z пен белгілейді. Төменгі кернеулі орамның қысқыштарын латын алфавитінің кіші әріптерімен белгілейді; а,в,с-ораманың басы және y,x,z-ораманың аяғы 1.13. Қысқа болу үшін, фазалық орамаларды бастапқы әріптерімен белгілейді. Фаза А(а), фаза В(в), фаза С(с), бір фазалық ораманың басы мен аяғы еркін етіп таңдайды. Онда ораманың қалған екі ораманың баыс етіп қысқыштарды алады, содан шығып орамаға орау бірінші ораманың бағытымен жүргізіледі.

 

1.13-сурет. Үшфазалы кернеу трансформаторы орамасының ұштарын белгілеу.

Үш фазалы трансформаторлардың ортаңғы өзекшесіндегі ораманы табу үшін орамалардың бірін кезекпен желіге қосып, қалған екеуінің қысқышындағы кернеуді өлшейді.

Егер ол кернеу бірдей болса, онда желіге қосылған орама ортаңғы өзекшеде болғаны. Үшфазалы трансформатордың фазалық орамалары «жүлдыз» немесе «үшбұрыш» сұлбасы бойынша жалғанады. Үшфазалы ораманы «жүлдызша» сұлбасы арқылы қосу оның барлық үш ұшын ортақ түйіншекке жалғап, бас жағын тоқ көзіне немесе жүктемеге жалғау үшін бос қалдырады 1.14-сурет. Ораманың үшбұрыштан қосқанда, бірінші ораманың басы, келесі раманың аяғымен қосып барлық орама тұйықталғанша жалғайды 1.15-сурет. Трансформатордың орамаларының «жүлдыз» немесе «үшбұрыш» етіп қосу Y немесе D деп таңбалайды. Егер жұлдызша қосуда шығарылған бейтарап нүктесі болса, онда сәйкес белгінің қасына нөлді жазады. Мысалы: Y ₀/D десе онда жоғары кернеулі орама жұлдызша қосылған, сыртқа шығарылған бейтарап нүктесі болғаны, ал төмен кернеулі орама үшбұрыштап қосылған.

Үшфазалы трансформатордың орамалары жұлдызшаң қосылған болса, бір мезгілде шама жағынан әртүрлі екі:

U^U_л = Ö3U^U_ф (1.82)

Етіп жалғанаған фазалық және сызықтық қатынастағы екі кернеу болады. Бұл жүктеме жарықтандыру-күштік түрінде аралас келгенде ыңғайлы. Күштік жүктемесі, мысалы, электр моторлар, әдетте, желідегі сызықтық кернеу 380Вольт, ал нөлдік өткізгіштерді пайдаланып қосылатын тұрмыстық және жарықтандыратын 220 Вольттық фазалық кернеуге қосылған кездерде (U_ф=U_л/Ö3=380/Ö3=220) болады. Үшбұрыштап қосқанда фазалық және сызықтық кернеулер өзара тең:

U^Ñ_л = U^Ñ_ф (1.83)

Мұнда жалғауды симметриясыз жүктеме кезінде тұтынушыларға ыңғайлы жағдай жасау үшін қолданылады. Бұл жағдайда трансформатор магнит ағындары мен ЭҚК-тердің гармоникалық үшінші құраушының әртүрлі зиянды әсерлерінен қорғалады.

1.14-сурет. Кернеу трансформаторы орамасын «жұлдыз» сұлбасымен жалғау.

1.15-сурет. Кернеу трансформаторы орамасын «үшбұрыш» сұлбасымен жалғау.

Сонымен үшфазалы трансформаторды жалғаудың төрт түрі болуы ықтимал: Y /Y, Y/Ñ, Ñ/U, Ñ/Ñ. КСРО кезінде орамаларды жалғаудың екі түрі ғана стандартталған: Y /Y, Y/Ñ, олардың бейтарап түктелер сыртқа шығарылған немесе шығарылмаған.

Үшфазалы трансформаторлардың орамаларын қосу сұлбасын бірлестіруді таңдап алу тұтынушылардың, сондай-ақ тоқтардың ассиметриялы болу немесе олардың синусоидалық болу ықтималдығын ескере отырып жүзеге асырылады.

Трансформаторлардың бірінші және екінші орамаларын бейтарап өткізгішсіз Y /Y сұлба бойынша қосқанда тоқтардың нольдік тізбектілігі мен трансформатордың екінші орамалары мен оларға жалғанған желілерде, нольдік тоқтардың және үш еселік гармониялығының бірізділігі болмайды. Бірақ тоқтардың синусоида сызығы жүкетеменің сызықсыз элементтерінің әсерінен, фазалық магниттік орындарында үш еселі гармоника пайда болады, олар өзекті трансформаторлардың магниттік жүйесін симметриясыздығынан трансформаторлардың май құятын бактарымен металл құрылғыларына тұйықталады, гистерезис құбылысы мен құйынды тоқтардан болаттағы шығын ұлғаяды. Жүктеменің симметриясыздығы ме бейтарап өткізгіштің болмауынан «фазаның қисаюы» болады, ол трансформатордың және жалғанған электр тұтынушылардың жұмыстарына кері әсерін тигізеді.

Трансформатордың Y₀/Ñ, сұлбасы бойынша жалғанған орамалары мен бірінші орамаға қосылған желіде бейтарап өткізгішпен тұйықталудан нольдік тізбекпен қосылған тоқтардың құраушылары өтуі мүмкін. Мұндай жағдайда «фазаның қисаюы» болмайды, және оған қосылған трансформатор мен тұтынушылардың жұмысына қолацлы әсер етеді. «Үшбұрыш» сұлбасы (Y/Ñ немесе Ñ/U) бойынша жалғасқан үшфазалы трансформатордың орамаларындағы ЭҚК пен тоқтардың үш еселі гармоникасы арифметика бойынша қосылып ораманың ішінде тұйықталады және ЭБЖ-не беріліс (электр беріліс желісі) болмайды. Магнит ағындарында нольдік гармоникті және үш еселенетін гармониктер болмайды. Сондықтан ол орамалардың Y /Y сұлбасымен қосқандағыдай трансформаторлардың құрылымындағы болаттарда қосымша шығын туғызбайды.