Трансформатор.Трансформаторлардың қолдану аймақтары

 

 

Сурет 10 Қолөнер көрмесінен алған жетістіктері

 

 

1.2. Дипломдық жұмыс  тақырыбын таңдауын негіздеу

 

Білім  беру жүйесін ақпараттандыру  колледж оқушылары  үшін үлкен мүмкіндіктерге қол жеткізуге жетелейді.  Бүгінгі таңда  компьютерлік, телекоммуникациялық  техника  мен  технологиялардың ел  өмірінде, күнделікті  тұрмыс - тіршілігінде алатын орны  мен атқаратын рөлі өзгерістерге ұшырады.  Заманауи ақпараттық технологияны игеру әрбір адам үшін  жазу- сызу секілді дағдыларды меңгеріп  қана қоймай, өз бетінше білім алуға, білімін толықтыруға жағдай тудырып отыр. Адам баласының өркениетке сай алған білімі мен дағдысы қоғамның алға қарай ілгерілеуіне,  оның  даму  жолдарын  айқындауға жаңа мүмкіндіктер тудыратыны белгілі.        

Ақпараттандырудың  негізгі  бағыты   XXI ғасырдың талаптарына сәйкес қоғамды  дамытудың  жоғары тиімділікті  технологияларына сүйенген  жаңа білім стратегиясына  көшу болып табылады. Осыған сәйкес қазіргі  білім  жүйесінің ерекшеліктеріне  - оның  іргелігі, алдын  алу сипаты  және осыларға қол жеткізу мүмкіндіктері жатады.  Білім беру жүйесін ақпараттандыру бағыттарының бірі заманауи ақпараттық технологияларды білім беру саласына енгізу  жұмыстары болып  саналады.

Ақпараттандыру  және бұқаралық  телекоммуникацияларды ғаламдастыру кезеңінде қазіргі қоғам ақпаратты  нақты тұтынушының ұсыныстары мен қызығуына  сай ақпарат ағынын қалыптастыруға , ақпаратқа көлем  және жылдамдық жағынан шектеусіз қол жеткізеді, сондай - ақ  кез келген қашықтықтағы  ақпарат көзіне ,  оның ішінде оқу ақпаратына  назар аударуды  қамтамасыз етуге  мүмкіндік  беретін әлемдік ақпараттық  орта жағдайында  ақпараттық қоғамдық өнім ретінде белсенді пайдаланумен сипатталды.  Бұл өскелең ұрпақты ақпараттық қоғаммен  зиялы  қарым -қатынасқа  оқытып,  тәрбиелеуге  және ақпараттық  мәдениетін қалыптастыруға жағдай жасайды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Технологиялық бөлім

2.1 Трансформатор.Трансформаторлардың қолдану аймақтары

Трансформатор электр энергиясын кернеуі бойынша түрлендіруге және кернеуді ретгеуге арналған элекгромагниттік құрылғы.

Трансформатор сөзі латынша түрлендіру деген ұғымды білдіреді.

Қазіргі түріндегі трансформаторды мадияр оқымыстылары М.Дери, О.Блати және К. Циперновскийлер 1885 жылдары ойлап шығарған.

Трансформатордың қажеттігі электр энергиясыньщ оны таратқан кездегі шығынын азайту және сымдық материалды үнемдеу мақсатынан келіп туған. Оны мынадай қарапайым мысалдан айқын көруге болады.

Қуаты S=10кBA электр энергиясын l км қашықтыққа генeратордың кернеуімен, яғни 10кВ кернеумен әуе желісі арқылы жеткізу керек болсын.

Желі сымымен жүретін ток

 

==≈58А                                                  (1)

 

Токтың тығыздығын δ= 2А/ деп алса, мүндай ток үшін көлденең қимасының ауданы

 

=== 29                                                          (2)

 

сым керек болады.

Егер осы электр энергиясын сол қашыктыққа U2 =110кВ кернеумен жеткізетін болса, онда ток күші

 

==≈5                 (3)                   

 

Мұндай ток үшін, қабылдап алған токтың тығыздығында, сымның көлденен кимасыныц ауданы

 

=== 2,5 (4)

 

Бірінші нұсқа үшін = γl кг сым керек болса, екінші нүсқа үшін = γl кг сым керек болады. Мұндағы - сәйкесті нұсқадағы сымның массалары да, ал γ- сым материалының үлесті тығыздығы. Егер осы екі нұсқадағы сым массаларының қатынасын аңыктаса

 

==≈12 немесе                                       (5)

              

Бұл кернеудің деңгейін арттырса, токтың азаюына байланысты жіңішке сым алуға, ендеше желілік сымның массасын азайтуға болатынын көрсетеді.

Сыммен ток жүрген кезде ол кызады: мұнда электр энергиясы жылу энергиясына түрленеді де электр кабылдағышқа жетпей электр желісінің бойында шығындалады. Белгілі өрнектер бойынша бірінші және екінші нұсқаларда шығындалған энергияның қуаты

 

∆=3=3ρ            (6)

және

 

∆=3=3ρ,   (7)

мұндағы: ∆, ∆- бірінші және екінші нүсқалардағы шығындалған энергияның қуаты;

ρ - сым материалыньщ меншікті кедергісі.

Осы екі тендіктен шығындалған қуаттардың ара қатынасы

 

=*=    немесе  ∆=12∆.                      (8)

 

Бұдан кернеудің деңгейін арттырса, сымдағы токтың азаюына байланысты, ондағы электр энергиясыньщ шығыныньщ азаятындығы көрініп тұр.Сонымен, егер электр энергиясын алысқа беруде кернеудің деңгейін көтерсе, онда желіде энергияның шығыны азаяды және сымдык материал үнемделеді. Осы мақсатта кернеудің деңгейін реттеу үшін трансформатор ойлап табылған.

Өндірістің және техниканың дамуына байланысты номинал кернеуі әртүрлі құрылғылар пайда болды: 50-70 В-тік пісірістіру трансформаторлары, 12-40 В-тік апатгық жарықтандыру шамдары, түрлендіргіштер, электрондық құрылғылар және т.б. Осы кұрылғылардың барлығында да трансформаторлар пайдаланылады. Электр өлшеу жұмыстарьгада жоғары кернеулер мен үлкен токтарды өлшеу үшін өлшеуіштік трансформаторлар қолданылады.

Электрмен жабдықтау жүйелерінде, электр тораптарында қолданылатын трансформаторларды күштік трансформаторлар деп атайды. Электр стансаларында кернеуді жоғарылатқыш күштік трансформаторлар қойылса, электр қабылдағыштар қасында төмендеткіш күштік трансформаторлар қойылады. Өйткені электр қабылдағыштар мен генераторлар 10 кВ кернеуге дейін ғана есептеліп жасалған. Әдетге генераторлардың кернеуі 6,3 немесе 10,5 кВ болады. Бұл кернеулер желідегі энергияның шығыны үлкен және көп мөлшерде сымдық материал керек болатындықтан, электр энергиясын алысқа беруге жарамайды. Сондықтан трансформаторлардың кернеулері әртүрлі және генератордың кернеуіне қарағанда әлдеқайда жоғары болады, 2 кестеде көрсетілген.

 

 

 

Кесте 2

Номинал кернеулердің мәндері

1000 В-ке дейін		1 кВ-тен жоғары
Генераторлар, трансформатор-лардың екіншігәр орамалары	Электр қабылдағыштар мен электр желілері	Генераторлар, трансформаторлардың екіншігәр орамалары	Электр қабылдағыштар мен электр желілері
42	40	6.3	6
230	220	10.5	10
400	380	22	20
690	660	38.5	35
		121	110
		242	220
		347	330
		525	500
		787	750
		1207	1150

 

Күштік трансформаторладың куаты 10 кВА-ден 1 млн.кВА-ге дейін барады және мәндері стандарггалған болады.

Қуаты  аз трансформаторлар негізінен әртүрлі тұрмыстық электрлік аспаптарда, радиотехникада және автоматикада қолданылады.

 

 

2.2 Трансформатордың құрылысы  және әрекеттік парқы

 

Трансформаторлар оларға берілетін кернеулердің санына карай бір фазалы және үш фазалы, кернеуді түрлендіруіне қарай жоғарылатқыш және төмендеткіш болып бөлінеді.

Трансформаторлар әртүрлі міндет атқарғанмен олардың негізгі құрылысы және әрекеттік парқылары бірдей. Сондықтан трансформатордың әрекетгік парқын және әртүрлі жұмыс әлпілерін бір фазалы трансформатор арқылы қарастыруға болады.

Трансформатор ферромагнитгі магнит өткізгіш өзектен және кем дегенде екі орамадан тұрады. Орамалар трансформатордьщ түріне қарай өзекте бірінің үстіне екіншісі, қатар немесе әр жерге орналасуы мүмкін.

Орамалардың бірі кернеу көзіне қосылады да біріншігәр орама деп, ал екіншісінің кысқыштарына электр қабылдағыштар қосылады да екіншігәр орама деп аталады. Орамалардың орамдары бір – бірінен және өзектен оқшауланған.

Өзек қалыңдығы 0,3... 0,5 мм трансформаторлық болат парақшалардан жиналғаң. Энергияньщ өзектегі шығынын азайту үшін парақшалар бір-бірінен және орамалардан лакпен оқшауланған.

Біріншігәр ораманы айнымалы кернеу көзіне қосқан кезде онымен айнымалы ток жүреді де, ораманың айналасында айнымалы магнит ѳрісі пайда болады, яғни магнит ѳрісі қоздырылады. Ал ферромагнитті ѳзек осы өрісте тұргандықтан магниттеніп, ораманың магнит ѳрісін күшейтеді және электр энергиясын магнит өрісінің энергиясына түрлендіру арқылы екіншігәр орамаға жеткізіп береді.

Айнымалы магнит ағыны екіншігәр ораманы қиып өтіп жататындықтан электромагниттік индукция заңы бойынша онда айнымалы ЭҚК тудырады:

 

= - ,                                     (9)

 

 

мұндағы: - екіншігәр ораманың орам саны; /dt- магнит ағынының ѳзгеру жылдамдығы.

Ѳзектегі магнит ағыны ѳзін қоздырған біріншігәр ораманы да қиып ѳтетіндіктен онда ѳздік индукция ЭҚК-і пайда болады.

Трансформатордың әрекетгік парқының логосенті былайша кескінделеді:

 

 

~- (ЭМИЗ)

(10)

 

→

 

Трансформатор тек қана айнымалы ток тізбегінде жұмыс істей алады, яғни айнымалы кернеуді ғана түрлендіреді. Себебі тұрақты ток тұрақты магнит өрісін қоздырады, ап түрақты магнит өрісі қозғалмай тұрған орамада ЭҚК тудырмайды.

Трансформатордың ѳзегі тек қана ферромагнитгі материалдан жасалады, ѳйткені ферромагнитті емес материал (мысалы, алюминий, мыс, қола, т.б.) магниттенбейді, сондықтан ол магнит өткізгіш бола алмайды.

 

 

2.3 Өлшеуіштік трансформатор

 

Жоғары кернеулі (1000 В-тен артық) және тогы үлкен қондырғыларда электрлік шамаларды тікелей өлшейтін кұралдар жоқ. Себебі үлкен токтар үшін өте жуан сымдар керек болатын болса, жоғары кернеуді өлшейтін құралдар күшті электромагнитгік өріске төзе алуы керек. Ал, күшті электромагниттік өрістен өлшеуіш құралдардың тетіктерін қорғау және жоғары кернеулік үшін күшті окшау жасау техникалық жағынан оңай орындалатын жұмыс емес.

Сондықтан төменгі кернеулі өлшеуіш құралдармен жоғарғы кернеулі тізбектердің электрлік шамаларын өлшеу үшін трансформаторлар қолданылады. Мұндай трансформаторларды ѳлшеуіштік трансформаторлар деп атайды. Өлшеуіштік трансформаторларды қолдану амперметрлердің, вольтметрдіц және ваттметрлердің өлшеу шектерін кеңейтеді. Трансформаторлардыц біріншігәр және екіншігәр орамаларының арасында электрлік байланыс болмайтындықтан (автотрансформаторлардан басқа), ѳлшеуіштік трансформаторлар жоғары кернеулі тізбекті төмен кернеулі тізбектен бөліп тұрады. Ендеше өлшеуіштік трансформаторлар төмен кернеулі өлшеуіш құралдарын және оларды жегетін адамдарды жоғары кернеуден сақтайды.Өлшеуіштік трансформаторлар кернеу өлшеуіштік трансформаторлар және ток өлшеуіштік трансформаторлар болып болінеді. Жалпы алғанда, құрышысы және әрекеттік парқы бойынша өлшеуіштік трансформаторлардың кәдімгі трансформаторлардан өзгешелігі жоқ. Кернеу өлшеуіштік трансформаторлар бір фазалы немесе үш фазалы болады.

Кернеу өлшеуіштік трансформатордың біріншігәр орамасы желінің кернеуіне жалғанады да, ал екіншігәр орамасына төмен кернеулі вольтметр немесе ваттметр мен электр энергиясын санауыштың кернеулік орамалары (11 суретке сәйкес) жалғанады. Сондықтан біріншігәр ораманың орам саны кѳп болады да, ал екіншігәр ораманың орам саны кернеуі әдетте 100 В болатындай етіп алынады.

 

 

Сурет 11 Кернеу ѳлшеуіштік трансформатордың құрылысы және жалғану сұлбасы.

 

Кернеу өлшеуіштік трансформатордьщ трансформация коэффициенті яғни

электр желілерінің кернеулеріне сәйкесті 0,38 кВ/100 В, 6/100, 10/100 т.с.с. мәндерге ие болады. Әдетте ѳлшеуіштік трансформаторларда біріншігәр ораманыц кернеуі киловольтпен, ал екіншігәр ораманың кернеуі вольтпен кѳрсетіледі.

 

==,                                                               (11)

Мысалы, 12 суреттегі вольтметр 98 В кернеу кѳрсетіп тұрсын. Егер өлшеуіштік трансформатордың трансформация коэффициенті 10/100 болса, жоғары кернеулі электр желісінде кернеудін мәні канша болғаны?

Электр желісінің кернеуі = ==98=9800 В.

 

Сонымен, жоғары кернеулі электр желісінің кернеуін елшеуіштік трансформатор аркылы кәдімгі вольтметрмен өлшегенде, вольтметрдің көрсеткен кернеуін трансформация коэффициентіне көбейту керек. Ал, трансформация коэффициенті өлшеуіш аспаптардьщ бетінде жазулы болады.

Кернеу өлшеуіштік трансформаторлардың құжатында біріншігәр және екіншігәр орамаларының кернеулерінен басқа оның өзегі бойынша дәлдік сыныбы және қуаты көрсетіледі.

Ток өлшеуіштік трансформатордың біріншігәр орамасы желілік сымға бірізді жалғанады, яғни тогын өлшейін деп отырған сымның тогы біріншігәр орамамен (12 суретке сәйкес) жүруі керек. Сондықтан ток олшеуіштік трансформатордьщ біріншігәр орамасы жуан сымнан жасалады да орам саны ете аз болады (әдетте 1-2 орам). Ал, екіншігор ораманың орам саны тогы 5 А болатындай етіп жасалады. Оған амперметр және ваттметр мен санауыштың токтық орамалары жалғанады.

 

 

Сурет 12 Ток өлшеуіштік трансформатордың құрылысы мен жалғану сұлбасы.

 

Амперметрдің және ваттметр мен санауыштың токтық орамаларының кедергілері өте аз болатындықтан екіншігәр орама қысқа тұйықталу әлпінде істейді деп айтуға болады

Ток өлшеуіштік трансформатордың трансформация коэффициенті

 

=, (12)

 

мұндағы: -біріншігәр ораманың, яғни желінің тогы; - екіншігәр ораманың тогы (әдетте барлык токтық трансформаторларда ол 5 А-ге тең).

Трансформация коэффициенті бөлшек түрінде керсетіледі: 15/5; 25/5; 50/5; 75/5; т.с.с.

Токтық трансформаторлардың құжатында олардың түрі, мысалы, ТПЛ-10(мұндағы цифр біріншігәр орама жалғанатын тізбектің кернеуін көрсетеді), біріншігәр ораманың номинал тогы, дәлдік сыныбы, осы дәлдік сыныбындағы екіншігәр орама тізбегінің кедергісі және массасы көрсетіледі.