16 сабақ. Трансформаторлар.
Құзіреттілік:
Ақпараттық: Оқушыларға трансформатор ұғымын, трансформатордың атқаратын қызметі, құрылысы, трансформация коэффициенті, катушканың құрылысы туралы түсінік беру
Коммуникативтік: Электр энергияны түрлендіру тасымалдау жолындағы пайдаланатын трансформаторлар туралы ұғым беру. Электр энергиясын үнемдеу жолдарымен таныстыру
Мәселені шешу: Трансформатор туралы түсініктерін қалыптастыру арқылы
логикалық ойлау қабілеттерін және есеп шығару икем дағдыларын арттыру.
Сабақтың түрі: Аралас сабақ.
Қолданылатын технология: Ақпараттық коммуникативтік технология.
Қолданылатын құрал жабдықтар: Электрлік өлшеуіш аспаптар мультимедиа проектор, слайдтар жинағы.
Қолданылған әдебиеттер: Ахметов А.К. «Электротехника» А.: Фолиант 2010 ж. Нәдіров Е.Е., Балабатыров С.Б., Ғали К.О. «Электротехника және электроника негіздері» Алматы 2012 ж
Әдістемелік нұскау.
Электр энергиясын аса қашықтыққа жеткізуге және сол энергияны тұтынушылардың арасына бөлшектеп таратуда өте кең қолдануда орын тапқан трансформаторлар. Энергияны жеткізетін желілердегі сымдардың көлденең қимасы тоқ күшіне байланысты алынады. Сымдардың құны да және олардағы энергияның шығынында есептеу қажетті болады. Егер жеткізілетін қуатты сол қалпында қалдырып, кернеуді бірнеше есе ұлғайтса, сонда ток күші азаяды, демек көлденең қимасы аз сымдарды қолдануға мүмкіншілік туады. Оқушылар трансформатор деген ұғыммен танысқан соң мамандығы бойынша практикалық түрде газдың түтіктерін жүргізгенде, энергияны басқа түріне түрлендіргенде, пісіру жұмыстарын жүргізгенде пайдаланатын қондырғы екенін білу тиісті. Пайдалану жолына байланысты жоғарлатқыш, төмендеткіш, трансформаторладың болатынын, қолданатын түріне байланысты және практикалық түрде трансформатордың қуат шығынын есептей білуге тиісті.
Дәріс.
Трансформатор деп, бір кернеудегі айнымалы токты жиілігі сондай, бірақ кернеуді басқа айнымалы тоққа айналдыратын электромагниттік статикалық аппаратты айтады. Трансформатордың жұмыс электромагниттік индукция құбылысына негізделген. Бір фазалы айнымалы тоққа пайдаланылатын трансформаторлар екі орамадан тұрады. Бірінші орамасы 1-реттік деп, өнбе ток тізбегіне жалғап, ал беті тілген өзекшесі айнымалы магнит өрісін туғызады. Бұл магнит ағыны трансформаторда екінші реттік орамасындағы орамды қиып өтедіде сол орамды екінші реттік э.қ.к индукциалайды.
– тоқ көзіне қосылатын ораманың I – реттік кернеуі.
– тұтынушыға қосылатын ораманың кернеуі.
– I – реттік ораманың орам саны.
– II – реттің ораманың орам саны.
Электр энергиясының электр станцияларында жоғарғы кернеулі энергиясы өндіреді. Мұндай кернеуді тұтынушыға тікелей қолдануға келмейді, сондықтан оны түрлендіріп қажетті кернеуге арнап трансформаторлар шығарады. Тұтынушыға энергия төмендеткіш трансформаторлар арқылы жеткізіледі. Сөйтіп электр энергиясы оны өндіретін жерден оны тұтынатын жерге дейін жеткізілгенде әлденеше (3-4 рет) трансформацияланады.
Таратушы желілерге трансформаторлар бір мезгілде және толық қуатымен жалғанбайды. Осының салдарынан желіде орнатылған трансформаторлардың қуаты электр станцияларындағы электр энергиясын өндіретін генераторлардан қуатынан бірнеше есе ( 7-8 есе) артық болады.
Трансформатордың жұмысы электромагниттік индукция құбылысына негізделген. Егер трансформатордың бірінші реттік орамасын айнымалы ток көзінің тізбегіге жалғасақ, онда оның бойымен айнылмалы (бос жүріс тоғы) өтеді, ал ток трансформатордың өзекшесінде айналмалы магнит қоздырады. Бұл магнит ағыны трансформатордың екінші реттік орамасының орамдарын қиып өтеді де сол орамада э.қ.күшті индукциялайды.
Екінші реттік ораманы энергия қабылдағышқа жалғасақ онда индукцияланған э.қ.күштің әсеріне бұл орама арқылы және энергия қабылдағыш арқылы ток өтетін болады.
Әр орамадағы э.қ.күштің мәні = 4,44 Фт Р – 1 орамадағы э.қ.күш =4,44 Фт Р – 2 орамадағы э.қ.күш. Бірінші және екінші реттік орамалардың магниттік байланысын жақсарту үшін, оларды бір болат мойын тұрыққа орнатады. Құйынды токтарға кететін шығынды азайту үшін трансформатордың өзегін мойын тұрығын оқшаумен (кызуға төзгіш лакпен) қапталған жұка трансформаторлық болат табақшаларынан жасалады (қалыңдығы 0,5 -0,35 мм).
Трансформатордың құжатында оның номинал толық куаты вольтамперлер (ВА) есебімен немесе (кВА) киловольтамперлер есебімен, толық номинал жүк жағдайындағы бірінші және екінші реттік орамаларындағы кернеу , және вольтпен (В) немесе киловольт (кВ) есебімен және токтар , амперлер есебімен көрсетіледі. Қуаты аз трансформаторлардың меншікті беттік сууы үлкен болады, сондықтан табиғи суытуы олар үшін әбден жеткілікті болып табылады. Қуаты ірі тансформаторларды маймен суытатындай етіп жасайды, сондықтан оларды минерал майы толтырылған бактарға орналастырады. Суытушы беттерді ұлғайту үшін бактың қабырғаларын болат түтіктер, яғни радиаторлар дәнекерлеп бекітіледі.
Трансформаторлардың жұмыс кезінде оның бірінші реттік және екінші реттік орамалары арқылы т, т шашыранды ағымдар өте аз болатындықтан, бірінші реттік және екінші реттік орамалардың қысқыштарындағы кернеулер және сол орамалардағы э.қ.күшіне тең деп санауымызға болады, яғни және .
Бос жүріс тәжірибесі трансформаторды сынау үшін қолданады, сонымен бірге қысқа тұйықталу тәжірибесіде жатады.
Трансформатордың пайдалы әсер коэффицентін П.Э.К, яғни берілісі деп пайдалы қуаттың электр энергия кезі желісінен пайдаланылатын қуатына қатынасын айтады, яғни .
Пайдаланылатын қуат пайдалы қуаттан әрқашан үлкен болады, өйткені трансформатордың жұмысы кезінде оның түрлендіретін энергиясында шығын пайда болады. Трансформатордағы шығын магнит өзекшесінің болатындағы шығынын және орамаларындағы шығының - тан тұрады. Осындай трансформатордың пайдаланылатын қуатын мына өрнек бойынша анықтай аламыз: .
Бір фазалы трансформатордың пайдалы қуаты:
.
Ал, үш фазалы трансформатордың пайдалы қуаты:
.
Демек, бір фазалы трансформатордың ПӘК коэффиценті:
.
Ал, үш фазалы трансформатордың ПӘК коэффиценті:
.
Қазіргі трансформатордың ПӘК өте жоғары және толық жүктелгенде 95-99‚5%-ке жетеді.
Жасайтын жұмысына байланысты трансформаторлар: өлшеуіш, автотрансформаторлар, пісіргіш, арнайы түрлеріне бөлінеді. Өлшеуіш трансформаторлары - ток және кернеу трансформаторлары болады. Ток трансформаторларының екінші орамы 5А тогына арналған, айнымалы ток күші өлшеу үшін қолданылады.
Конструкциялык жағынан кернеу трансформаторы аз қуатты трансформатор сияқты. Кернеу трансформаторының бірінші орамасы екі сызықтын жүйе сымын өлшеуші кернеуге жалғанады, ал 2-ші орамасына вольтметр немесе параллель ваттметр жалғанады. Екінші орамасының кернеуін 100В асырмайтындай трансформация коэффицентін өлшеу үшін таңдап алады.
Автотрансформатор конструкциялық жағынан трансформаторға ұқсас. Болат магнитті өзекшеге қималары әртүрлі өткізгіштерден жасалған екі орамалар жоғары өтіп екінші ораманың басына электрлік жалғанады. Төменгі кернеулі орама жоғары кернеулі ораманың бір бөлігі болып келеді де, онын қызметін автотрансформатордағы екі ораманың біреуі атқарады. Сөйтіп, автотрансформатордың төменгі және жоғарғы кернеулерінің орамалары арасында магниттік байланыспен қатар электрлік байланыста болады.
Бекіту сұрақтары:
1. Трансформатор дегеніміз не?
2. Трннсформатордың жұмыс принципі қолданылатын түрлері.
3. Трансформатордың коэффиценті.
4. Трансформаторды зерттеу тәжірибелері.
Достарыңызбен бөлісу: |
