Лекция №8

Тақырыбы: Күштік трансформаторлар – трансформаторлардың негізгі түрлері, құрылыс элементтері.

Энергожүйе және тұтынушылармен байланысының, сонымен қатар станцияның өзіндік тұтынушыларын қоректендіру үшін электр станцияларда және қосалқы станцияларда жоғарлатушы және төмендетуші трансформаторлардыорнатады. Энергожүйе тарапында трансформацияның бірнеше сатысы болғандықтан, трансформатор саны және лоардың қуаты генераторлардың орнатылған қуатын мен санынан бірнеше есе көп болады. Генераторлы қуаттың әрбір орнатылған киловаттына 7 – 8 кВА трансформаторлы қуат, ал қайта енгізілетінге 12 – 15 кВА дейін келетінін ескерген жөн.

Ірі электр станцияларда екі жоғарғы кернеулердің байлансы үшін әдете автотрансформаторлар қолданып, олар қарапайым трансформаторлармен салыстырғанда айтарлықтай технико-экономикалық артықшлықтарға ие. Автотрансформаторлардың бағасы пайдалану кезінде энергия шығыны, қуаты осындай автотрансформаторларға қарағанда айтарлықтай төмен.

Ресейдің энергия жүйесінің 35-750 кВ қосалқы станцияларында жалпы қуаты шамамен 570-мың МВА болатын 250-ге жуық күштік трансформаторлармен автотрансформаторлар жұмыс істейді.

Қуаты 120 МВА және одан да жоғары трансформаторлармен автотрансформаторлар кернеулер тогы бойынша тарату және олардың жалпы қуаттағы үлесі 4.1-кестеде берілген.

Отандық трансформаторлардың 1150 кВ кернеці әлемдегі ең жоғарғы болып табылады. 4.1- сурет диаграммада трансформаторлар және автотрансформаторлардың қуаттарын тарату берілген.

4.2 – трансформаторлардың құрылғысы және жұмыс істеу қағидасы.

Трансформаторларда электр энергиясын біріншілік орамнан екіншілік орамаға беру барлық электрлік машиналарындағыдай Ф магнит ағымының көмегімен жүзеге асырылады, ал айнымалы, яғни уақыт бойынша өзгереді.

Трансформаторлардың жұмыс негізінде электромагнитті индукция құбылысы жатыр, оған сәйкес ЭҚК-ның мәні Ф магнит ағынының өзгеру жылдамдығына пропорционал. Егер контурда бірнеше тізбектей жалғанған орамдар W болса, онда катушкаға келген ЭҚК W есе көп болады.

Трансформатордың жұмыс қағидасын қарапайым бірфазалы екіорнамды трансформаторлар мысалында қарастырамыз, оның электромагнитті жүйесі 4.2 суретте берілген.

Трансформаторлар тұйқталған магнит жетектен 3 және орам сандары W1 және W2 екі орамдардан тұрады. Трансформатордың орамдары магнит өрісін жасау үшін қызмет етеді, оның көмегімен электр энергиясын беру және пайдалану шарттары бойынша талап етілетін ЭҚК-ті кернеу қамтамасыз етеді.

4.2 –сурет. Бірфазалы екіорамды трансформатордың электромагнитті жүйесі: 1-бірінші ретті орам; 2- екінші ретті орам; 3,4,5 – магнит жетек; 4-магнит жетектің стержіні; 3,5-магнит жетек ярмасы.

4.3 – сурет. Трансформатор шпилькасын сүйектеп қысу.

Орамдарды дөңгелек немесе тікбұрышты қималы мыс немесе алюминимен оқшауланған спиральдардан оорындайды.

Трансформатордың W, аралас бірінші реті деп, ол W2 орамын екінші ретті деп аталады.

Трансформатордың магниттегі орамдар арасына магнитті байланысты күшейту үшін арналған және орамдарды және трансформатордың басқа бөлшектерін орнату және бекіту үшін конструкцияны негіздеуге болады.

Магнит жетекті кремниидің салыстырмалы мөлшері 5 пайызға дейін арнай электро-техникалық болатың оқшауланған беттеріне жинайды.

Орам орналасқан магнит жетектің байланыстыратын стержен деп, ол магнит жетектің стерженді тұйықтаушы бөлігін ярмо деп атайды. Егер трансформатордың бірінші ретті орамын екішісі ажыратылған кезде кернеуі айнымалы ток желісіне қосса, онда ол бойынша БЖ тогы деп аталады. і₁=і₀ тогы өтеді. і₀ тогымен шартталған магнит қозғаушы күш трансформатордың магнит жетегінде айнымалы магнит ағымын тудырады, ол кейбір ыдырауды ескермегенде толығымен бірінші және екінші ретті орамның барлық біліктерімен бекітілген. Магнит ағыны Ф электромагнитті индукция заңына сәйкес бірінші ретті орамда ЭҚК-ті келтіреді. Оның мәні орамдар санына пропорционал, ал екінші ретті орамда W2 орамдар санына пропорционал ЭҚК-ге.

Бірінші және екінші ретті орамдардың, осы орамдардағы білек санының қатынасына тең. ЭҚК-ң қатынасын трансформация көздері деп атайды k=i₁/i₂= W1/W2.

Осылайша орамдардағы білектер санын ала отырып берілген U1 кернеу кезінде трансформатордың қажет шығыстың кернеуін алу U2=I2.

Егер U1>U2 яғни k>1 болса трансформатор төмендеткіш деп аталады, U1<U2 кезінде жоғарылатушы деп аталады. Екінші ретті орамды жүктеме Zu кедергісіне қосқан кезде ол бойынша айнымалы ток i₂ өтеді. Осы кезде бірінші ретті орамда i₁ тогы туындайды, ал магнит ағыны тұрақты етіп ұстап тұрады. Соның нәтижесінде бірінші ретті орамға келтірілген ЭҚК-ге және желідегі U1 кернеуінің арасындағы теңдік қамтамасыз етеді. Осылайша, трансформатордың жүктемесі кезінде магнит ағыны бірінші және екінші ретті орамдардың магнит қорғаушы күштердің бірлескен әрекетімен тудырылады. Электротехникалық болаттың пластинкалардан жиналған тұйықталған магнит жетек кезінде бірінші ретті орамның МҚК –сі i₀,W1 номинал жүктеме кезінде орамдардың МҚК-ң 0,2-3.0 пайызын, сондықтан i₁W1= i₂W2 деп қабылдауға болады. Яғни, бірінші және екінші ретті орамдарда өтетін токтар олардың біліктерінің қатынасына пропорционал i₁/i₂ = W1/W2 болады.

Күштік трансформаторлар үшін басы мен аяғы стандартты белгілеулер орнатылған.

Бір фазалы трансформаторларда жоғарғы кернеудің орамының басы мен соңы А және Х әріптерімен ал төменгі кернеу орамдары а және х латын әріптерімен белгіленеді. Аралық кернеуі бар үшінші орам болған жағдайда орамның басы мен соңы Ат және Хт деп белгіленеді. Үш фазалы трансформаторға ЖК орамдарының басы мен соңы А,Қ,С және х,у,z және тағы басқа белгіленеді.

Үш фазалы трансформаторға орамдар “жұлдызша”,“үшбұрыш” схемалары бойынша жалғануы мүмкін. Бейтарап шығу кезінде “жұлдызша” сұлбасында оның шығуын 0 деп белгілейді, үш фазалы трансформатордың жалғау сұлбасы бөлшек түрінде белгіленеді, оның алымында ҚН орамдарын жалғау сұлбасын қояды, ал бөлімінде ТК болады. Трансформаторға қызмет көрсету кезінде жалғау сұлбасынан басқа ҚН және ТК орамдарында ЭҚК өзара бағытын білу қажет. Егер бір немесе екі орамдары бір және сол стерженде орналасса және бір және сол магнит ағыны мен Ф тұтылатын болса, онда ораудың бағыты және шығыстарын белгілеу бірдей болса, келтірілген ЭҚК – тер бірдей бағытталған және фазалары бойынша сәйкес келеді.

4.4 – сурет. Бір фазалы трансформаторды жалғау сұлбасы.

ҚН және КТ орамдарының сызықты ЭҚК орамының ығысуын сипаттау үшін, трансформатордың орамдарын жалғау тобының түсінігі енгізілген.