Электр тізбектер теориясы

     резонанс жиілігі , яғни резонанс кез келген жиілікте байқалатын болады. Себебі тізбектің эквиваленттік кедергісі актив кедергісіне тең болады да жиілікке тәуелсіз болады және тізбектің кіре берістегі ток кез келген жиілікке кернеумен фаза бойынша дәл келеді.

       Тағы айта кететін бір жағдай мынада, формулаға бес шама (L, C, R₁, R₂ ,ω) кіреді. Осының біреуін ғана өзгертіп қалған төртеуін тұрақты етіп қалдырса, онда екі резонанс режимін табуға мүмкіндік туады. Бұл мүмкіншілікті кейінірек активті екіұштыға шеңберлі диаграммасын тұрғызғанда айтамыз.

 

Жиілік сипаттамалары

 

  Параллель жалғанған  R, L, C тербелмелі контурына зерттеулер жүргізейік. Тізбектегі барлық элементтерді идеалды деп санайық, ток генераторының ішкі өткізгіштігін есепке алмаймыз. Осы контурдың резонанс сипаттамаларын тұрғызайық.

 

 

  Резонанс сипаттамалылығы  дегеніміз, ол активтік кедергідегі,  индуктивтік кедергідегі, сыйымдылық кедергідегі I_a, I_L, I_C токтардың берілген генератор жиіліктерінен тәуелділіктерін айтамыз. Дуальділік принципке байланысты

 

 

Мұндағы I_C берілген генератор тогы. Q-параллель контурдың сапалылығы.

Бірізді контур үшін

.

 

 

 

1.3 Есептің қойылымы

 

           Төменде берілген суреттегі схема резонанс жағдайында тұр. Ондағы жиілік 796 Гц тең, сонымен қатар тізбектің қолданатын қуаты Р = 1200Вт. Қалған приборлардың мәні суретте көрсетілген. Осы схема арқылы резонанс кезіндегі екінші ток күшін (I2), жалпы кедергіні (R), индуктивтілікті (L) және сыйымдылықты (C) есептеу керек. Сонымен қатар эксперименттік тексеру жүргізу.

 

 

 

1.4 Есептің шешімі

 

     Жоғарыдағы  тізбек бойынша екі сыйымдылық және екі кедергі бір - біріне тең, яғни R₁=R₂ және С₁= С₂. Ең алдымен, сыйымдылықты табу ыңғайырақ. Оны таппас бұрын сыйымдылық кедергісін табамыз. Ол келесі формула бойынша анықталады:

 

.

 

Сыйымдылық кедергісі сыйымдылыққа кері шама екендігін біле отырып, төмендегі формула арқылы сыйымдылықты табамыз:

 

 

Яғни формулада көргеніміздей, тізбектегі сыйымдылық C = 15*10^-2 мкФ тең.

 

  Ендігі кезекте, резонанстың  бұрыштық жиілігін табудың формуласын  пайдалана отырып, индуктивтілікті табамыз:

 

 

     Индуктивтілік сыйымдылық  сияқты, индуктивтілікті кедергіге  кері шама екендігін біле отырып, табылған индуктивтілік арқылы индуктивтілік кедергісін келесі формулада көрсетеміз:

 

 

Яғни индуктивтілік  пен индуктивтілік кедергісі  мынаған тең: L = 26*10^-2 Гн,   R_L = 76*10^-3 Ом.

    Тізбектегі  жалпы кедергіні табу үшін, қарапайым  кедергі жеткіліксіз. Сондықтан  ол кедергіні айнымалы ток  үшін алынған формула бойынша  табамыз. Ол формула төменде көрсетілген:

 

 

 Мұндағы формула  қуатпен байланысты болғандықтан, кіші ток күшін келесі формула  арқылы анықтап, оны жоғарыдағы  көрсетілген формула орнына қою  арқылы кедергіні табамыз:

 

 

     Тізбектегі барлық кедергіні тапқан болсақ, жалпы кедергіні табуға мүмкіндік өте көп. Жалпы кедергіні табу шарты төменде көрсетілген:

 

 

Формуладан көріп отырғанымыздай, тізбектегі жалпы кедергі жуық шамамен  алғанда 166 Ом-ға тең.

Ендігі кезекте бізде екінші ток күшін табу керек, яғни оны айнымалы ток күші бойынша жасалған формуланы пайдалана отырып, былай жазуға болады:

 

 

Яғни ток күші бірінші  және үшінші ток күшінен айырмашылығы өте аз.

 

 

 

 

 

ТРАНСФОРМАТОРЛАР

 

 

2.1 Трансформаторлар туралы жалпы мәліметтер

 

Трансформатор – екі немесе бірнеше индуктивті байланысқан орамалары бар және электромагниттік индукция арқылы айнымалы токтың бір немесе бірнеше жүйесінің басқа жүйеге түрлендіруге арналған статикалық электромагниттік қондырғы. Трансформаторлардың жұмыс істеу принципі 1831 ағылшын физигі Фарадеймен ашылған, электромагниттік индукция заңына негізделген.

Күштік трансформатор  – электрлік энергияны қабылдауға және қолдануға арналған электрлік  жүйелерде және қондырғылардағы электрлік энергия түрленуіне арналған трансформаторлар.

Күштік трансформаторларға 6.3 кВ*А және одан да көп қуатты үшфазалы және көпфазалы трансформаторлар, 5 кВ*А және одан да көп қуатты бірфазалы  трансформаторлар қатысады.

Күшейткіш трансформатор  – бірінші реттік орамасы төменгі кернеулік болып табылатын трансформатор.

Төмендеткіш трансформатор  – бірінші реттік орамасы жоғарғы  кернеулік болып табылатын трансформатор.

Сигналдық трансформатор  – электрлік сигналдарды есте сақтау, түрлендіру, беру үшін арналған азқуатты трансформатор.

Автотрансформатор –  жалпы бөлікті болып табылатын  екі немесе бірнеше орамалары  гальваникалық байланысқан трансформатор. Импульстік сигналдық трансформатор  – импульстік сигналдарды есте сақтау, түрлендіру, қалыпқа келтіру, беру үшін арналған сигналдық трансформатор.

Азқуатты трансформатордың трансформациялар коэффициенті – екіншіреттік ораманың орам санының бірінші реттік орамадағы орам санына қатынасы.

Магниттік индукция –  магниттік өріс жағынан қозғалғыш  жұққан бөлігіне әсер ететін магниттік өрісті және анықтайтын күштерді сипаттайтын векторлық шама.

Магнит ағыны –  магниттік индукция ағыны.

Магниттік өріс кернеуі  – магнит тұрақтысы мен магниттілікке  бөлінген, магниттік индукцияның  геометриялық айырмасына тең векторлық  шама.

Индуктивтік байланыс –  электр тізбектер байланысы.

 

2.2 Трансформатор міндеттері және оның қолданылуы

 

Жалпы жағдайда, үзіліссіз  токтың екінші ретті жүйесі бірінші реттіден кез келген параметрлерімен ерекшелінеді: кернеу мен ток мәндерімен, фазалар санымен, кернеу, ток, жиілік формаларымен. Көбінесе электротехникалық қондырғыларда, сондай-ақ беру энергетикалық жүйеде және электрэнергияны тарату қуатты трансформаторларында бар, үзіліссіз кернеу мен ток мәндерін өзгерту арқылы. Осы кезде фаза саны, кернеу мен ток мәндері өзгеріссіз қалады.

Электрэнергияның алыс қашықтыққа жіберуі жоғарғы кернеу (500 кВ және одан да көпке дейін) кезінде іске асатыны белгілі, осыған байланысты линияда энергия жойылуы азайады. Мұндай жоғарғы кернеуді генератордан алу мүмкін емес, сондықтан электрөткізу линия басында күшейткіш трансформаторын орналастырады, олар үзіліссіз ток кернеуін жоғарлатады, генератор арқылы керекті мәнін өндіреді. Бұл кернеу неғұрлым жоғары болса, соғырлым электрөткізу линиясының созылу және өткізу қуаты көп болады. Мысалы, кВт қуатын 100 км арақашықтығында өткізу үшін 500 кВ-қа жуық кернеу керек.

Тұтынушылар арасындағы электрэнергияларды тарату орындарында төмендеткіш трансформаторлары орналастырылады, ол керек шамасына дейін кернеуді төмендетеді. Ақырында, 220, 380 немесе 660 В дейін төмендеткіш трансформаторлар арасындағы кернеулер тағы да төмендетіледі және жұмыс орнындағы және тұрғын үйлер электрқабылдаушыларға беріледі. Өзгеру тогы өткізу процесінде электрстанциялардан тұтынушыларға дейін үш немесе төрткраттық трансформацияға ұшырайды. Одан басқа трансформаторларды әртүрлі электрқондырғыларында, радиобайланыстарда, автоматика қондырғыларында қолданылады. Тағайындалуына байланысты трнсформаторларды жалпы және арнайы күштік қолдануларға бөлінеді. Жалпы қолдану күшті трансформаторларын өткізу линияларында және электрэнергия таратуында қолданады. Арнайы қолдану трансформаторларына күшті арнайы, өлшеуші, сынау трансформаторлары, фаза санын түрлендіргіш трансформаторлары, ЭҚК-і формасын, жиілікті және т.б. жатады. 

 

2.3 Трансформатордың конструктрлік ерекшелігі

 

Магнитсымдар және орамамен катушкалар трансформатордың негізгі  бөліктері болып табылады (1.1-сурет).

Трансформатордың магнитсымы материалы болып әртүрлі маркалы  және қалың беттік электртехникалық қалайы қызмет етеді; қалайы маркасында көсетілген кремнийдің құрамына және де құйынды токтағы магнитсымдары қуаттың жоғалуы беттік қалыңығына тәуелді болады. Қолданатын қалайы бетінің қалыңдығын қанықтыру трансформаторларды желі жиілігіне байланысты таңдайды: жиілікті үлкейткенде, беттің қалыңдығын азайту қажет. Ленталық магнитсымдарын рулондық қалайы ленталарынан дайындалады, алдын ала лента бөлектеу және біріктіру құраммен жабылады. Стержендік магнитсымдарды біркелкі енді тікбұрышты пластилиннен жинайды. Орамасы бар магнитсым бөлігін  000 000 деп атайды.

Магнитсымдар бөліктерін жинау қайта жабу және бір-біріне қосу жолымен алынады. Онда соңғы  жағдайда магнит сымның механикалық  қаттылығы артады және оның магниттік  кедергісі азаяды. Бір-біріне қосу арқылы жинастыру жолында, пластиналарды бірдей пакетке жинап, магнитсымдардың бөлек беттер арасындағы    00000000  қорғау үшін пакеттер арасындағы изоляциялық салғыш қарастырылады. Бір-біріне қосу арқылы жинастыру трансформатордың монтажын және демонтажын қысқартады.

Сауытталған магнитсымдарын Ш-типті формадағы пластинадан  және тікбұрышты пластинадан және тікбұрышты пластинадан болмайды. Бұл магнитсымдардың  трансформатор орамаларын орналастырған  бір өзегі бар.

Сауытталған магнитсымдарда орама ортаңғы өзекте орналасқандықтан, магнит ағымы оң және сол жақ бөліктеріне тармақталады және осындай шеткі өзекте оның мәні ортаңғыға қарағанда екі есе аз болады. Жинау ленталық лакталған маталы пластина пакетіне оралумен өңделеді. Бұл магнитсым айрықша магниттік сипатымен ерекшелінеді:

аз магнит кедергі, сыртқы магнит өрісіне төзімділігі, бірақ  берілген жағдайда орамаларды дайындау тек қана арнайы челногтық немесе қолдық станоктарында өңделеді. Өзектік  және сауытты типті ленталық магнитсымдарын таға формалы, бір-бірін байланыстырып қосылған  бөлек магнитсымдарынан жинайды, содан кейін арнайы жабыстырумен тартылады.  Осындай магнитсымның конструкциясы трансформаторды жинауды қысқартады. Ленталық магнитсымдары пластиналықпен салыстырғанда 20-30% жоғары магнит индукциясын жібереді, оларда жоғалу мүмкіндігі аз болады, магнитсымының көлемін және трансформатор ПӘК-ін толтыру жоғары. Осы сипаттамаларымен ленталық магнитсымдарын қолдану сұранымы көп болады.

Триодалы ленталық магнитсымдар берілген өлшем оправасына лентаны орау жолымен дайындайды. Трансформаторлардың орамдары челноктық типті оралған станоктарда дайындалады.

Трансформатордың орамаларын мыстан немесе алюминийден жасалған сымнан дайындайды. Катушканы ораммен дайындағанда: орамааралық, қабатаралық және сыртқы бүктемелер қаралады. Диаметрі 1 мм-ден көп сымда каркас электркартоннан жасалады, ал ораманың бөлек қабаттары мақта сияқты қағазды лентамен оралады.

Орама сымдары диаметр, изоляция түрі және жылыту беріктігі бойынша маркаланады.

Орама құрамына шықп ұштары,  кернеуді реттеу тармақталулары, сыйымдылық сақиналары және кернеуліктен сыйымдылық қорғау электрстатикалық экрандары кіреді.  Орама түрлерін таңдау  орам санына, параллельді сым өлшемі және санына, салқындату түріне, трансформатор қуатына және басқа факторларға тәуелді.

Трансформатордың электрлік  беріктігін жоғарлату үшін жинағаннан кейін электроқшауланған лактармен  сіңдіреді, кейде арнайы компаундалармен  құйяды.

Орташа қуатты трансформаторларда өзектерге жақын аз кернеулі орамалар орналастырылған. Ол орама мен өзек арасындағы изоляция қабатын жұқартуға мүмкіндік береді, сонымен қатар үлкен ток өтетін аз кернеулі ораманың салқындатуына жақсы шарттар тудырады.

Азқуатты төмен вольтты  трансформаторларда (100 в-қа дейін) өзекке жақын орналасқан, жоғары кернеулі ораманы орналастырады. Бұл шама трансформатордың құнын төмендетеді, жоғары кернеулі орамадағы орамның  орташа ұзындығы аз болып келеді.

Жоғарғы вольтты трансформаторларда (1000 в жоғары), магнитсымдардың өзектеріндегі  бөлек орнатылған орамалар қолданылады.

Азвольтты трансформаторлар орамалары 1.2, б-суретке сәйкес орнатылған.

 

 

 

 

а) б) в)

 

Сурет 1.2 – а – жоғары вольтты ; б – төменгі вольтты; в –сауытталған трансформатордағы  орамалардың каркаста орналасуы

 

Мұндай орамалардың орнатылу қасиеті – орама сымдарының аз шығыны және орамның аз қалыңдығынан шашыраған магнит ағыны мәнінің аз болуы, орамның қалыңдығының төмендеуі орамаорамының  орташа ұзындығының азаюына әкеп соғады.

Сауытталған магнитсымдар трансформаторларында орамалар бір өзекте орналасады.

Үшфазалы трансформаторларда әрқайсы өзектерінде берілген фазаның  бірінші ретті және екінші ретті  орамалары орналасқан.

Троидальды трансформаторларда магнитсымдардың барлық ұзындығы бойында  орама орналасады.

Өзектік және сауытталған  магнитсымдар, олардағы орамалармен түйу және бүктеу жолмен түйінге жинайды.

Троидальды магнитсымдары, олардағы орамалармен беріктететін шайба және гайкасымен винттер көмегімен  түйінге жинайды.