Электр тізбектер теориясы

Трансформатор конструкциясында орамалардың шығыстарын дәнекерлейтін  панель қарастырылуы қажет. Трансформатор корпусы магнитсымдармен қосылады және жерге түседі.

Бұл шара  ораманың біреуінің  үзілу жағдайында қауіпсіздік техникасына  қажет.

 

 

 

 

 

2.4 Трансформаторлар түрлері

 

РЭА-да қолданылатын трансформаторлар келесі түрлерге бөлінеді:

1. Айнымалы электрлік сигналдарды өте аз тежелумен беру және кедергі көзінің келісімділігі және жиіліктің кең диапазонындағы жүктеменің кедергісін беру үшін арналған келісімділік трансформаторлары.
2. Минимальды тежелу формасымен берілген қысқа импульстерді өңдеу және беру үшін арналған импульстік трансформаторлар.
3. Бірінші ретті қоректің айнымалы кернеуінің кез келген басқа қорек кернеуіне түрленуіне арналған қорек трансформаторлары.

Қуаты бойынша қорек  трансформаторлаы үш топқа бөлінеді:

1. Азқуатты                                   100  Вт-қа дейін
2. Орташа қуатты                         100-ден 1000 Вт-қа дейін 
3. Жоғары қуатты                          1000 Вт жоғары

Желіні қоретендіру  жиілігі бойынша:

1. Өнеркәсіптік жиілікті                 50 Гц 

2. Жоғары жиілікті                           400-ден 10000 Гц-ке дейін

3. Статикалық  түрлендіргіш          10000-нан 200000 Гц-ке дейін 

Ток жүйесі бойынша –  бірфазалы, үшфазалы, алтыфазалы және т. б.

Кернеуге байланысты екі топқа бөлінеді:

Азвольтты                                         1500 В

Жоғары вольтты                               1500-ден аса 

Орамаларды байланыстыру түріне байланысты – электрмагниттік  байланыс және электрмагниттік және электрлік байланысты автотрансформаторлар, яғни орамамен байланыстырылған;

Трансформация коэффициенті бойынша: күшейткіш және төмендеткіш;

Орама саны бойынша: екіорамдық және көпорамдық;

Магнитсымдар конструкциясы  бойынша: өзектік, сауытталған, троидальды;

Орама констркциясы бойынша: катушкалық, галеттік, троидальды;

Бүкіл трансформатор  конструкциясы бойынша: ашық және жабық;

Тағайындалуы брйынша: түзеткіш, қыздырғыш, анодты-қыздырғыш  және т.б

Қарапайым күштік трансформатор  магнитсымдардан, ферромагниттік және орындалған материалдан, магнитсым өзектерінде орналасқан екі орамнан тұрады (1.1-сурет). Біріншіреттік деп аталатын ораманың біреуі өзгеру тогы Г кернеуіне қосылған. Екіншіретті деп аталатын орамаға қосылған.

Трансформатордың жұмыс істеуі электрмагниттік индукцияның пайда болуына негізделген. Біріншіретті ораманы ток көзіне қосқан кезде осы ораманың тогы өтеді, ол магнитсымда магнит ағынын Ф тудырады. Магнитсым тұйықталып, ағын екі орамаға тіркеліп және ЭҚК-ін тудырады.

 

;

; (1.1)

 

мұнда және тансформатордағы бірінші және екінші орамадағы саны.

 жүктемесін қосқанда ЭҚК жұмыс істеуінде трансформатордың екінші третті орама қорытындысы осы шама тізбегінде тогы пайда болды, екіншіретті орама қорытындысында кернеуі пайда болды. Күшейткіш трансформаторында ; ал төмендеткіш трансформаторда

(1.1) және (1.2) суретінде трансформатор орамалары орамасындағы ЭҚК және бір-бірінен тармақ санымен, орамадағы  және ерекшелінеді.

Желіге өте жоғарғы кернеумен қосылған трансформатор орамасын жоғарғы кернеулік орама деп, ал төменгі кернеумен желіге қосылған орамаларды төменгі кернеулік орама деп аталады.

Трансформатор – айнымалы ток аппараты. Егер оның біріншіретті орамасын тұрақты ток көзіне қоссақ, онда трансформатордың магнитсымында магнит ағыны шамасымен және бағытымен тұрақты болады, сондықтан трансформатор орамында ЭҚК жүргізілмейді.

Трансформаторларды бірнеше белгілермен классификациялауға болады.

Тағайындауына байланысты – жалпы күштік қолдану, арнайы күштік қолдану, импульстік, жиілік түрлендіргіш және т. б.;

Салқындатқыш түріне байланысты: ауамен және логикалық салқындаткыш

Трансформациялау фаза саны бойынша – бір фазалық және көпфазалық

Магнитсым формасына байланысты: өзектік, сауытталған, сауытты-өзектік, троидальдік.

Фазадағы орама санына байланысты – екіорамдық, үшорамдық, көпорамдық.

Фаза конструкциясы  бойынша – концентірленген және кезектелген орамалар.

 Автотрансформатор-бұл бір орамасы оның басқа орамасының бөлігін құрайтын трнасформатор.

Қабылдағыш және телевизор  қорегінің автотрансформаторларында біріншілік орама өзінде кернеу вентильге  берілетін орама бөлімін көрсетеді, немесе керісінше ол өзінде біріншілік ораманың бөлімін көрсетеді. Бірінші  жағдайдағы автотрансформаторды өсетін деп, ал екіншісін-төмендететін деп атайды.

Өзінің электрлік сұлбасында автотрансформатормбір немесе бірнеше  шықпамен дроссельге сай. Өсетін автотрансформаторда  электржелі кернеуі орама орамның  бөліміне беріледі және вентильге орама  аяғынан алынады. Төмендейтін автотрансформаторда кернеу орама соңына беріледі және де оның бөлімінен алынады.

Автотрансформаторда қыздыру  орамалары әдетте орамадан оқшауланғандармен, электржелімен байлансықан, орындалады.

 

 

 

 

 

2.5 Трансформаторлардың негізгі параметрлері

 

Қорек трансформатор параметрлері өзіне электрлік, конструкторлық және эксплутациялық сипаттамаларын кіргізеді. Ең негізгі электрлік сипаттамалары: ПӘК-ң, кернеудің шығыс шамалары, кернеудің құлауы және оның әртүрлі жұмыс режиміндегі тұрақтылығы, қуаты.

Электромагнитті, пайдалы, есептеу және типтік қуат түрлеріне ажыратады.

Трансформатордың электрмагниттік  қуаты деп – бірінші реттік орамнан екінші реттік орамға қуаттың  электрмагниттік жолмен берілетінін  айтамыз және ол мынаған тең:

 

(1.2) 

Пайдалы немесе берілгіш трансформатордың қуаты деп – екінші реттік орама қыстырмасындағы нәтижелі кернеудің оның жүктемелік ток шамасына көбейтіндісін айтамыз:

 

(1.3) 

Трансформатордың есептеу  қуаты деп – орамадан өтетін нәтижелі токтың оның қыстырмасындағы кернеу шамасына көбейтіндісін айтамыз. Бұл қуат ораманың габаритті өлшемдерін сипаттайды, яғни орама орамының саны оның қыстырмасындағы кернеумен анықталады, ал сымның ұшталуы – нәтижелі токпен. Бірінші реттік ораманың есептеу қуаты оның кернеуі мен тогының көбейтіндісіне тең:

 

(1.4) 

Типтік немесе габариттік қуат – бүкіл трансформатордың өлшемін  анықтайтын қуат. Оның өлшемін келесі формуламен анықтайды:

 

(1.5) 

мұндағы және - трансформатор орамаларының есептеу қуаттары.

Трансформатордың жұмыс істеу процесінде оның магнитсымында және орамаларында онда апарылатын энергияның бірнеше бөлігі жұмсалады, сондықтан желіден трансформатормен тұтынылатын қуаты жүктемеге берілетін қуаттан әрқашан артық болады.

Конструкторлық сипаттамалары  радиоэлектронды блок және аппарат констркуциясының басқа элементтерімен сәйкес бірігіп бейімделуімен, салмағымен, габаритімен, формасымен анықталады және де мақсатты дайындау процесімен бейімделуімен анықталады.    

Трансформатордфң эксплуатациондық сипаттамалары сенімділігі мен ұзақтығы болып табылады.

 

2.6 Автотрансформаторлар қорғанысы.

 

Автотрансформаторлардың қорғанысы олардың жұмысының  ерекше шартының есебімен орындалады. Автотрансформаторларда ВН және СН жақтарындағы тізбектер арасындағы байланыс трансформатордағы байланыстан айырмашылығы-магниттік емес электрлік. Бұл нөлдік тібектелудің қорғанысы арасындағы өзара байланысты шарттайды. Сондықтан да қазіргі жағдайда к.з. кезіндегі іріктелген жұмысты қамтамасыз ету үшін жерге бағытталған қорғанысты орындау қажет. ВН және СН жақтары арасындағы электрикалық байланыс автотрансформатордың бейтарапының қондырылуының қажеттілігін шарттайды. Кері жағдайда автотрансформатордың орташа кернеуінің орамының фазасындағы кернеулер жіберуге болмайтын үлкен өлшемдерге дейін жоғарылайды. Сонымен, жерге ВН жағының орамының А фазасының тұйықталуында СН жағының В фазасының орамында U_A+U_B (2-суреттегі пунктир) кернеуі пайда болады.

Трансформаторлардан қарағанда  автотрансформаторлардың бейтарапында қорғанысты орнатпайды. Бұл к.з. –да бейтарап бойынша және автотрансформатор орамының ортақ бөлігі бойынша жерге бір тұйықталатын ұшында жоғары және орташа кернеудің қарама-қарсы бағытталған токтары ағады (3-сурет). Сонымен қатар, автотрансформаторлардың бейтарапында сияқты нөлге тең бола алады және қатынас бойынша фазаны өзгерте алады. Сондықтан да бейтарап тогы әдетте қуаттың реле бағытталу полярланатын орамдары үшін қолданбайды.

Автотрансформатор тізбегінің нөлдік қорғанысының ток тізбектерін  қоректендіру үшін үш трансформаторлы  сүзгілер қолданылады (нөлдік тізбектелген). Олар ВН және СН жақтарында орнатылған (3-сурет).

Қорғаныс ВН және СН жақтарында орнатылады және бағытталғандармен  орындалады. Бұл тек қана ВН және СН жақтарының аралығындағы байланыспен  ғана емес, бірақ ВН және СН жақтарындағы қорғаныс уақытының бірдей шыдамымен шартталады. Бірінші кезекте бұл екі деігеймен орындалатын қорғанысқа жатады. Бірінші деңгейлер әрекет ету уақытының бірдей немесе бірдей шамалы шыдамымен орындалғандықтан. Алайда екінші деңгейлер де әсер ету уақытында үлкен емес айырмашылықтарды да иемдене алады. Автотрансформаторды жерге тұйықтаудан қорғанысты орнату бағытталған әрекетпен тек қана бір жағында бұл жақтың өшіргіштің сөңуіне көрсетілген себептер бойынша мүмкін емес.

 

 

Сурет 2- Автотрансформатордың ВН және СН орамдарының кернеуінің жерлеу бейтараппен векторлық диограммасы.

 

 

Сурет 3- нөлдік тізбектелген токты автотрансформатордың к.з  кезіндегі бейтарабында бір фазаның  жеріне тарату

 

4-суретте автотрансформатордың нөлдік тізбектелуіндегі токтық қорғаныспен ВН және СН жақтарында бағытталған принципиалды сұлба (типтік) келтірілген. Бұл қорғаныстың сұлбалары ұқсас орындалған және бағытталу релесінен, ток релесінің екі жиынынан және сәйкесінше бірінші (1РТ және 1РВ) және (2РТ және 2РВ) сатысы болатын уақыт релесінен құралады. Екі сатысының бар болуы, бір жағынан, жақын жатқандардың тез сөну қажеттілігімен шартталады. Берілген сұлба (4-сурет) әрекеттің іріктегішін, токтың қорғаныстың екінші сатысы сезімталдық шарты бойынша алынып тасталынбаса, қамтамасыз етеді.

Қорғаныстың бірінші  сатылары (1РТ,1РВ) өздерінде қиылуды көрсетеді және тізбектен алыстаған нөлдік тізбектелудің қорғанысының бірінші баспалдақтарымен сәйкестенеді. Бірінші сатының әсер ету уақыты дәлдікпен 0,5 с. құрайды (1РВ реле). Екінші сатылар (сезімтал) тібектен алыстатылған нөлдік тізбектелудің қорғанысының үшінші сатыларымен сәйкестенеді.

Сұлбаның әрекеті келесі әдіспен жүзеге асады. Жақын к.з. да жерге РМ жақтың релесін ток  релесін 1РТ, уақыт релесін 1РВ еңгізеді.

 

 

Сурет 4- автотрансформатордың нөлдік тізбектелуінің токтық қорғанысымен бағытталған принципиалды сұлба

 

Егер де к.з. тізбекте қандай да бір себептермен өшпесе, мысалы ВН жағынан, немесе ол шинада орналасса, ендеше уақыттың аяқталуымен (шамамен 0,5 с.) уақыт релесінің 1РВ (4-суреттің жоғарғысы) сырғымалы контакті, 1В өшудегі басу импульсі тұйықталады. Егер де 1В өшіргіш 1В өшпесе немесе к.з. жағушы  алдында болса, ендеше уақыттың екінші шыдамымен екінші түйіспе (6-суреттің төменгісі), автотрансформатордың барлық өшіргіштерін өшіре (суретте көрсетілген аралық реле арқылы) тұйықталады. Алыс к.з.-ларда жерге қорғаныстын екінші сатысы (2РВ және 2РТ релесі) жұмыс істейді. Қорғаныстың екінші сатысының әрекеті өшіргіштің токтатылуында, суреттен көргендей, бірінші сатысына сәйкес уақыттың үлкен шыдамдылығымен РМ релесінің түйіспесіне параллель. ВН және СН жақтарында орнатылған қорғаныс жиындарында 2РПВ, 1Р және 2РПВ, 2Р-ларға сәйкес жиындардың тізбегі қосылған қажеттілікте шинобайланысты (секциялы) жаққышқа бастапқы әрекет жүзеге асады.

 

 

2.7 Орташа кернеу жағында ішкі көпфазалы қысқа тұйықталудан қорғаныс

 

Ішкі көпфазалы к.з.-ның  тоқтатылуын СН (35 кВ) жанының тізбегінен ажыратылған және шиналарда сақтау үшін, сонымен қатар үш орамды трансформатордың негізгі қорғаныстарын сақтау үшін ішкі кқпфазалы к.з-лардан қорғаныс қарастырылады. Бұл қорғаныс к.з. тоқтатылуын СН өшіргішінің жанындағы нүктелерде қамтамасыз етеді. Бұл нүктелер токтың шығу трансформаторын қолданғанда бойлық дифференциалды токтық қорғаныстың әсер ету аумағына кірмейді.

Қорғаныс максималды токтығ қорғаныс түрінде, жобалауда  кернеуді өткізуінсіз орындалады. Бұл  ережеге сай талап етілген  сезімталдықпен  қамтамасыз етіледі. Қорғаныс фазалық токқа қосылған екі токтың релемен және уақыт  релесімен (5-сурет) жүзеге асады. Қорғаныс уақыттың екі шыдамдылығымен әсер етеді, бірінші (аз) олардан шығатын тізбектің СН  (35 кВ) қорғанысымен сәйкестенеді, сонымен бірге ол бір саты жоғарыға таңдалады. Осындай әдіспен, егер де к.з. 35 кВ шиналарда немесе СН шығатын тізбекте  туындаса және қандай да бір себептермен өшіргіштің тоқтатылуы болмаса, ендеше қандай да бір уақыттың шектелуінде уақыт релесінің сырғанайтын түйіспе, сұлбада көрсетілмеген аралық реле арқылы бере отыра тұйықталады (5-суреттің жоғары жағы). Егер де қандай да бір себептермен 2В өшіргіш тоқтатылмаса немесе к.з. өшіргіштер және ток трансформаторларының (шығатын) арасында болса, ендеше қандай да бір уақыттың шектелуімен уақыт релесінің РВ (сұлбада төменгімен көрсетілген) екінші түйіспе трансформатордың бар өшіргіштерінің тоқтатылуына сигналды бере отыра (шығатын аралық реле арқылы, 5-суретте көрсетілмеген) тұйықталады.