Трасформаторлар

Трасформаторлар

• Трансформатор (лат. transformo – түрлендіремін) – кернеулі айнымалы токты жиілігін өзгертпей басқа кернеулі айнымалы токқа түрлендіретін статикалық электрмагниттік құрылғы.

• 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 желіге ауыстырылып 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.

 

• Көптеген жағдайда бiр ток көзiнен әртүрлi кернеуге арналған құралдарды қоректендiру қажет болады. Мысалы, теледидарды 220 В-тық ток көзiне қосқан кезде оның iшiндегi қыздыру шамдарына 6,3 В, транзисторларға 1-2 В, ал электронды-сәулелендiру түтiкшесiне 15000 В кернеу беру қажет. Кернеудi осылай қажетiмiзше көтерiп, немесе төмендету үшiн трансформаторлар деп аталатын құралдар пайдаланылады.
•      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 құбылысына негізделген.

 

• 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.

Айнымалы ток көзі

 

I

 

II

 

жүктеме

 

Трансформатордың  пайдалы әсер коэффициентi (ПӘК)

Трансформатордың  құрылысы

 

Темір өзекше

• . К>1 болғанда трансформаторлар төмендеткiш, ал K<1 болса жоғарылатқыш трансформаторлар болып табылады. Бiрiншi және екiншi орамдардағы ток күшi, кернеу мен орам сандарының арасында мынадай байланыс бар

    Энергияның  сақталу заңына сәйкес

                     Р2=P1-Pор-Pөз

     мұндағы Р2=I2U2cosφ2 – екiншi тiзбектен  тұтынушылар пайдаланатын қуат, Р1 =I1U1cosφ1 – бiрiншi тiзбекке қоректену  көзiнен берiлетiн қуат, ал Рор=I12r1+I22r2 – актив кедергiлерi r1 және r2 –  ге тең орамдардағы қуат шығыны  да, Рөз– ферромагниттiк өзекшенiң  магниттелуiмен байланысты қуат  шығыны.

• . Бірқатар Трансформаторларда екінші реттік орама қызметін бірінші реттік ораманың бір бөлігі атқарады, 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.

Трансформатор-лардың турлері

• 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 азайту үшін оқшауланған пластиналардан құралған тұйық өзекшеден түрады. Өзекше пластиналары трансформаторлық болаттан жасалады, ол өте аз шығынмен оңай қайта магниттеледі. Өзекшеге екі катушка кигізіледі. 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.

Павел Николаевич Яблочков (1847 -1894)

 

Иван  Филиппович Усагин 
(1855-1919)

• 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. 
  Егер бірінші реттік катушканың орам саны  , ал екінші реттік катушкада   болса,  ,  , мұндағы   — бір орамдағы индукциялық ЭҚК. Осы екі өрнектен шығады. Активті кедергі аз болғандықтан, бірінші реттік катушка үшін
• аламыз.

 

        Бүгiнгi күннiң технологиялары ПӘК-i 97-98% болатын трансформаторлар жасауға мүмкiндiк бередi. Трансформаторлардың электр энергиясын тасымалдаудағы ролi ерекше. Электр энергиясын қашық аралықтарға тасымалдау күрделi ғылыми-техникалық мәселе болып табылады. Бұл жердегi негiзгi мәселе энергия шығынымен байланысты. Өткiзгiштердiң қызуынан болатын энергия шығыны Джоуль-Ленц заңына сәйкес тiзбектегi ток күшiнiң квадратына пропорционал, яғни

Q=I2Rt

      Олай болса, тасымалдау кезiндегi бос шығынды азайту үшiн тасымалданатын  қуатты кемiтпестен, ток күшiн  мүмкiндiгiнше азайту қажет. Оның  бiрден-бiр жолы кернеудiң шамасын  аса жоғары, жүздеген мың вольтқа  көтеру. Жоғарғы вольтты электр  тасымалдау жүйелерiнiң болуы  осымен байланысты. Электр энергиясын  өндiретiн жерде кернеудi трансформаторлардың  көмегiмен 400-500 мың вольтқа дейiн  жоғарылатады да, тасымалдап жеткiзген  соң энергияны тұтынатын жерде  керiсiнше өндiрiстiк 220 вольтқа  дейiн кемiтедi.

 

• Назарларыңызға рахмет!!!

 

1

 

2