Бірфазалы және үшфазалы трансформаторлар

Мазмұны

 

Кірісе

 

Тарау І. Бірфазалы және үшфазалы трансформаторлар

 

1.1  Трансформаторлардың қолданылу аймақтары

1.2 Электр энергиясын пайдалану. Тұтынушылардың (жүктемелердің) түрлері, ерекшеліктері.

1.3 Трансформаторларды жұмысқа параллель қосу шарттары

1.4 Бірфазалы трансформаторлар

1.5 Үш фазалы трансформатордың құрылысы

 

Қорытынды

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кірісе

 

Трансформатор — айнымалы токтың кернеуін жоғарылатуға немесе төмендетуге арналған электр приборы. Үй жағдайында, трансформаторды пайдаланып, электр приборын кернеуі 127 В желілен кернеуі 220 В желіге және керісінше қосуға болады. Егер трансформатор жоғары кернеулі желігеауыстырылып қосылса, онда оны кернеуі 220 В желіге қосуға болмайды. Өйткені одан алынатын жоғары кернеу (380 В-тан астам) транформаторлық және ол арқылы қосылған электр приборларының бұзылуына әкеліп соқтыруы мүмкін. Трансформатор таңдаған кезде оның қуаты электр приборларын бір мезгілде қоректендіруге арналған құрал-жабдықтардың жалпы қуатынан кем болмауын есте сақтаған жөн.

Әр түрлі құралдар мен қондырғылар тұтынатын кернеу өте кең диапазонда өзгереді. Тіпті бір электр қондырғысы әр түрлі кернеу пайдалануы мүмкін. Қуаттың тұрақты дерлік мәнінде айнымалы ток кернеуінің ток күшімен қатар өзгеруін айнымалы токтың трансформациясы дейді. Айнымалы токтың трансформациясын жүзеге асыратын құрал трансформатор деп аталады. Ол электромагниттік индукция құбылысының негізінде жұмыс істейді. Бұл құралды орыс ғалымы П . Н . Яблочков (1878 ж.) ойлап тапқан, кейін оны (1882 ж.) И . Ф . Усагин жетілдірді.

Қазіргі трансформаторлар, Фуко тогын 24-сурет азайту үшін оқшауланған пластиналардан құралған тұйық өзекшеден түрады. Өзекше пластиналары трансформаторлық болаттан жасалады, ол өте аз шығынмен оңай қайта магниттеледі. Өзекшеге екі катушка кигізіледі (2.24-сурет). Бір катушка айнымалы ток тізбегіне қосылады, оны біріний реттік орама (катушка) дейді. Екінші катушкаға тұтынушы, яғни электр қондырғыларын қосады. Оны екінші реттік орама (катушка) деп атайды. Катушкалардың активті кедергілері аз. Генератор бірінші реттік катушкаға  айнымалы кернеу береді. Оның бойынан жүретін айнымалы ток трансформатордың өзекшесінде айнымалы магнит ағынын тудырады. Олай болса, бірінші реттік катушканың әр орамында өздік индукция ЭҚК-і, ал екінші реттік катушканың әр орамында дол сондай индукциялық ЭҚК-і пайда болады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тарау І. Бірфазалы және үшфазалы трансформаторлар

1.1  Трансформаторлардың қолданылу аймақтары

 

Трансформатор (лат. transformo – түрлендіремін) – кернеулі айнымалы токты жиілігін өзгертпей басқа кернеулі айнымалы токқа түрлендіретін статикалық электрмагниттік құрылғы. Трансформатордың жұмыс істеу принципі электро-магниттік индукция құбылысына және параметрлік эффектіге негізделген. Негізгі элементтері магнитөткізгіш және онда орналасқан бірінші реттік орамалар (БРО) мен бір немесе бірнеше екінші реттік орамалардан (ЕРО) тұрады. Трансформатордың барлық орамалары бір-бірімен индуктивті түрде, ортақ магнит өрісімен байланысқан. Бірқатар Трансформаторларда екінші реттік орама қызметін бірінші реттік ораманың бір бөлігі атқарады,[1] мұндай Трансформаторларды автотрансформаторлар деп атайды. Бірінші реттік орамаларның шықпаларын (Трансформатордың кірісі) айнымалы кернеу көзіне, ал Екінші реттік орамаларның шықпаларын жүктемеге қосады. Бірінші реттік орамалардағы айнымалы ток магнитөткізгіште айнымалы магнит ағынын, ал Екінші реттік орамалардағы өзара индукция электр қозғаушы күш (ЭҚК) тудырады. Бірінші және екінші реттік орамалардағы кернеулердің қатынасы олардағы орамдар санының қатынасына тең болады. Түрлендіретін ток түріне қарай 1 фазалы және 3 фазалы Трансформаторлар болады. Атқаратын қызметіне қарай олар күштік немесе қоректендіру Трансформаторлары (электр энергиясын таратуға арналған), жоғары кернеулі сынақ Трансформаторлары, ток немесе кернеу импульстерін түрлендіру үшін қолданылатын импульстік Трансформаторлар, үлкен токтар мен кернеулерді өлшеуге арналған өлшеуіштік Трансформаторлары, жоғары жиілікті кернеулерді түрлендіруге арналған радиожиілікті Трансформаторлар және радиоэлектрондық құрылғылардың қоректендіруші блоктарында қолданылатын радиотрансформаторларға, т.б. бөлінеді. 

Импульстік Трансформаторлар мен қоректендіру Трансформаторлары бірнеше Гц-тен 2 МГц-ке дейінгі жиілікте, радиожиілікті Трансформаторлар 500 МГц-ке дейінгі жиілікте жұмыс істейді. Трансформаторлардың магнитөткізгіштігі магниттік өтімділігі жоғары материалдардан (мысалы, электртех. болат таспаларынан, магнитодиэлектриктер мен фериттерден) жасалады. Электрмен жабдықтау жүйелерінде, негізінен майлы Трансформаторлар қолданылады. Күштік Трансформаторлар Қазақстанда Кентау трансформатор зауытында шығарылған. Қазіргі кезде электр-механикалық жабдықтар осы зауыттың негізінде құрылған Трансформатор ААҚ-да шығарылады. 

 

 

 

 

 

 

 

1.2 Электр энергиясын пайдалану. Тұтынушылардың (жүктемелердің) түрлері, ерекшеліктері.

 

Электр энергетикалық жүйелердің негізгі ерекшелігі, ондағы электр энергияның өндірілуі және тұтынылуы бір мезгілде болуы керек. Электр станциялармен әрбір мезгілде өндірілетін энергия, сол уақытында пайдаланылуы керек. Пайдалану графигі үнемі өзгеріп отырады. Бұл өзгерістер бір топ электрді тұтынушылардың жұмыс режіміне байланысты. Электр тұтынушыларға жататындар: электрмен жарықтану лампалары, тұрмыстағы және өндірістегі қыздыру аспаптары, электр қозғалтқыштары, өндірістік электр пеші, электрондық қондырғылары, электротермиялық және электрмен пісіру қондырғылары, ауа баптағыштары мен тоңазытқыштар, радио және телеқондырғылар, дәрігерлік және басқа да арнайы қондырғылар. Сонымен қатар, электр энергияны өндіріс кәсіпорындары, электрлендірілген тасымалдау көлігі, ауыл шаруашылығы, үй-жай шаруашылығы мен тұрмыстық тұтынушылар, электр станциялардың өзіндік мұқтаждары пайдаланады. Қалалардың, ауылдардың және өндірістердің электр энергияны тәулігіне, айына және жылына пайдаланулары бір қалыпты емес. Оның себебі, кәсіпорындары бар, екі және үш кезекпен жүктеменің әр түрлі деңгейімен жұмыс істейді. Тағы да ескеретін мәселелер, олардың кезектерінің арасында үзіліс болады, жаз күндерінде, мейрамдарда және демалыс күндері тұтынушылардың жұмыс режімі әр түрлі. Жүктеменің графигіне ауаның температурасы да әсерін тигізеді. Сөйтіп, электр қабылдағыштардың және бір топ электр тұтынушылардың жұмыс режімі олардың түрлеріне, атқаратын қызметтеріне және оларды пайдалану тәртібіне байланыст. Жұмыс режімі тәулік сағаттарында және жылдың айларында өзгеріп тұрады. Осы өзгерістерге сәйкесті электр станциялардағы және энергетикалық жүйенің әрбір бөлігінде жүктемелер өзгеріп тұрады.

 

Электр қондырғыларында реакторлар қысқа тұйықталу тоғын шектеуге қолданылады. Тізбекке қосылған реактордан кейін ақау болса, онда реактор жинақтаушы шинадағы кернеудің белгілі деңгейін сақтайды. Қуатты және жауапты электр жеткізу желісінде жеке реакторлар қолданылуы мүмкін, немесе оларды желілік реакторлар деп атайды.

 

ТМД-ның энергетикалық бағдарламсының негізгі қағидалары:

-халық шаруашылығы мен  тұрмыстың барлық салаларында  ғылыми техникалық прогресс негізінде  энергия үнемдеу саясатын белсенді түрде жүргізу; отын мен энергияны үнемдей отырып, ұлттық табыстың үлесті энергия сыйымдылығын елеулі түрде төмендету;

-аотын энергетикалық кешені  салаларындағы техникалық прогрессті  жеделдету, сонымен катар кешенге  қажетті жабдықтар, машиналар мен  материалдар жеткізіп тұратын  машина жасау ж\ е басқа да  өнеркәсіптің күрделі салаларындағы  техникалық прогрессті жеделдету;

-бастапқы энергетикалық ресурсстарды өндіру ж\е олардың энергетикалық өсімін қамтамасыз ету;

-еліміздің ішікі мұқтаждары  мен экспорт мұқтаждарын өтейтін  газ өнеркәсібінің дамуын жеделдету;

-мұнай өнімінің тұрақты  жоғары деңгейін, оның ішінде  мұнай қабатының ПӘК-ін арттыруды қамтамасыз ету;

-отынның, әсіресе, мұнайдың  өндірістік қорларын өз уақытында  дайындау, мұнай кендерінің жоғары  нәтижелігін арттыру;

-мұнай кендерін тереңдету  ж\е оның көлемін арттыру есебінен  моторлы отын ресурстарымен қамтамасыз  ету,бұл ретте электр станцияларының мазутты жұмсауын, сол сияқты сығылған ж\е сұйытылған моторлы отынды біршама қысқартып, сонымен қатар газ, көмір, жанғыш тақтатастан алынған синтетикалық моторлы отын өнеркәсібінің ғылыми техникалық мәселелерін шешуді ұйымдастыру;

-электр ж\е жылу энергиясы  өндірісіндегі ядролық энергетиканы  жедел дамыту;

-көмір өнеркәсібін дамыту;оны  ашық жолмен өндіріу тәсілін  арттыру ж\е осы көмірді пайдаланатын  ЖЭС-тың құрылысын жеделдету;

-ТМД-ның болашаққа арналған  энергетикалық бағдарламасының негізгі қағидалары –осы елдердің энергетика саласындағы қарым-қатынасты одан әрі дамыту болып табылады.

Соңғы жылдары ТМД елдерінде өзінің жобалық ресурсын өтеген, ауыстыруды, жаңалауды ж\е қайта құруды қажет ететін, ескірген жабдықтың көлемі айтарлықтай дәрежеде өсті. Инвестицияның тапшылығы электроэнергетика нысандерын техн. қайта жабдықтауды қажетті көлемде іске асыруға мүмкіншілік бермейді, бұл мәселе келешекте ТМД елдері экономикасын көтеруде тежегіш факторға айналуы мүмкін. Мұның бәрі ТМД елдерінде энергетикалық жүйенің тиімді қызмет етуін төмендетуге әкеп соқтырды. Бұл жеке алғанда электр тораптарында энергия шығынының артуына , кернеу мен жиілікті сақтау сапасының нашарлауына, эл.станцияларында отын шығынын артуына әкеледі.

Электр энергетикада қолданылатын электр аппаратгарын негізінен екі турге бөледі:

I. Kepнeyi 1000 В-тан жоғары қондырғыларда қолданатын электр аппараттары. Оларға мыналар жатады:

3. Коммутациялық аппараттар: айырғыштар, жуктемені ажырараткыштар, ажыратқыштар, балқыма сақтандырғыштар, қысқа туйықтағыштар, бөлшектеуіштер.
4. Өлшеуіштік аппараттар: кернеу трансформаторы, кернеуді бөлетін сыйымдылық, тоқ трансформаторы.
5. Тоқты шектеуші аппараттар: реакторлар, тоқты шектеуші қурылғылар.

II. Kepнeyi1000 В-тан төмен қондырғыларда қолданатынэлектр аппараттары. Оларға мыналар жатады:

3. Балқымалы сақтандырғыштар;
4. Шаппа қосқыштар;
5. Ауыстырып қосқыштар;
6. Maгниттік жүргізгіштер.

Ендіосыкөрсетілгенэлектраппараттардыңкейбіреунің құралымдарынжәнесипаттамаларынталдаймыз.

Электртізбегін ажыратууақытынабайланыстыбарлыкажыратқыштар(кернеуі 1000 В-танжоғары) eiкiгe бөлінеді:

3. Электр тізбегін тез ажырата алмайтын ажыратқыштар. Олардың тізбекті ажырату уакыту:

tмен.уақ=0,1+0,5 с; tтол.аж.=0,15+0,25 с;

2. Электр тізбеггінтез  ажырата алатын ажыратқыштар. Олардыңуакыты:

tмен.уақ=0,03+0,05 с; tтол.аж.=0,05+0,08с;

Ажыратқыштармен тізбекті тез қосу мен ажыратудың улкен маңызы бар. Мысалы: ажыратқыштардың тізбекке қосылған кедегі параметрі:

Uном=110кВ; Iаж=15кА; Uдог=5кВ; t=0.02c

Осы ажыратқышпен тізбекті ажыратқанда бір периодқа тең уақытта бөлінетін энергияның шамасы:

A=Iаж*Uдог*t=15*5*0.02=1.5МВт

Егерде тізбекті тез сөндірмесек энергия (1.5МВт с) ажыратқышты тез уақытта істен шығарады.

 

1.3 Трансформаторларды жұмысқа параллель қосу шарттары

 

Әдетте, транс/ды іске қосқанда Ү-жұлдызша, Ү0-жұлдызша сұлбаның бейтарап нүктесі жермен қосылған және -үшбурышты сұлбалары қолданылады.

Транс/дың бірінші және екінші реттік орамаларының ЭҚК-нің (Е1,Е2)

фазалық ығысуын шартты түрде топтық жалғау деп атайды. Транс/ды жалғаудың 12 түрлі сұлбасы бар.

Мысалы:Ү/Ү Ү/Ү0– сұлбалары- 2,4,6,8,10,12 топтары, немесе /Ү, Ү/- 1,3,5,7,9,11-тақ топтары.

Егерде сұлба мынадай болса Ү/, Ү0/ 35-500кВ жоғарғысы, ал төменгісі 6-20кВ. Егер блай қоссақ Ү/Ү онда жоғарғы кернеуі 110кВ және одан одан жоғары, төменгісі 14-10 кВ. Күштік транс/ң жоғары кернеулі орамаларын қосқанда оның орамаларының оқшаулағыш фазалық кернеуге есептелініп орындалады, яғни оқшауламаның молшері 1,73 ессе кем болады. Күштік транс/ң төменгі кернеудегі орамдары болып қосқанда0 онда оның орамаларының қимасы фазалық тоққк есептелініп орындалады.

Электр станциялары энергетикалық кәсіпорындарында, табиғи энергия көздерін электр немесе жылу энергиясына түрлендіреді. Жылу станцияларында, әдетте табиғи энергия көздері ретінде қолданылатын көмір, газ, мұнай, шымтезек, жанармайдың әлеуеттік энергиялары бу ағынының жоғары температуралы және жоғары қысымды кинетикалық энергияларына, одан соң бу турбинасының механикалық энергиясына, ақырында, синхронды генераторлар арқылы электр энергиясына түрленеді.