А втоматика элементтері мен құрылғылары

3. Трансформаторлар

3.1. Трансформатордың құрылысы мен жұмыс істеу принципі

Трансформатор – белгiлi бiр айнымалы ток кернеуiн екiншi бiр айнымалы ток кернеуiне жиілігін өзгертпей түрлендiретiн статикалық электромагниттi қондырғы.

Егер трансформатор орамдарының бiрi, мысалы, бiрiншi орамы айнымалы ток кернеуiне қосылған болса, онда орамдардағы айнымалы тогы орамдар оралған болат өзекшеде Ф магнит ағынын туғызады. Трансформатордың екi орамымен де байланысатын бұл магнит ағыны электромагниттi индукция заңына сәйкес (1) және (2) екi орамға да электр қозғағыш күшiн ЭҚК енгiзедi. Егер (2) орамның ұштарына электр энергиясының (4) қабылдағышын жалғайтын болсақ, онда пайда болған ЭҚК әсерiнен (2) орамнан және (4) қабылдағыштан құралатын тұйық тiзбек бойымен айнымалы ток өтедi, ал 2 орам ұштарында айнымалы кернеуi пайда болады. Жүктеме қосылған кезде магнит ағыны және токтары әсерiнен пайда болады және жоғарыда көрсетiлгендей орамдарды (3) магниттi өзекше арқылы байланыстырып, (1) орамнан (2) орамға электр энергиясының тасымалдануын қамтамасыз етедi.

7.1-суретте көрсетiлген трансформатор екi орамды деп аталады, ал орамдары тиісінше ток көзiне қосылатын орам (1) – бiрiншi реттi орам, ал қабылдағыш жалғанатын орам (2) – екiншi реттi орам деп аталады. Сол секiлдi орамдардың қандай кернеуге қосылатынына байланысты да, яғни жоғары кернеу берiлетiн орам – жоғары кернеулi орам, ал кернеуi төмен торапқа жалғанатын орам – төмен кернеулi орам деп аталады.

3.1-сурет. Бір фазалы екі орамды трансформатордың құрылысы

Орамдарының санына байланысты екi, үш немесе көп орамды болып, ал қоректенетiн ток жүйесiне сәйкес бiр, үш және көп фазалы трансформаторлар болып бөлiнедi.

Атқаратын қызметтерiне байланысты:

1) электр энергиясын тасымалдайтын және тарататын қуатты трансформаторлар;

2) кернеудi аз ғана аралықта түрлендiруге немесе айнымалы ток қозғалтқыштарын iске қосуға арналған автотрансформаторлар;

3) өлшеу аспаптарын өлшеу тізбегіне жалғауа арналған өлшегiш трансформаторлар;

4) арнайы трансформаторлар – дәнекерлеушi, импульстi, жиiлiктi түрлендiруге арналған, жоғары жиiлiктi, медициналық және радиотехникалық мақсаттарға арналған және т.б. болып бiрнеше түрге бөлiнедi.

Трансформатордың негізгі бөліктері магнит өткізгіш пен орамдар болып табылады.

Магнит өткізгіш (өзекше) орамдар арасындағы электромагниттік байланысты күшейту үшін қолданылады. Құйынды токтар мен гистерезис шығындарын азайту мақсатында трансформаторлардың өзекшелерін электротехникалық болат табақшалардан немесе салқындай болаттан дайындайды. Аз қуатты трансформаторлардың магнит өткізгіштерінде қалыңдығы 0,35-0,5 мм электротехникалық болат табақшалар қолданылады.

Трансформаторлардың бірінші және екінші реттік орамдары көлденең қимасы дөңгелек немесе төртбұрышты болып табылатын мыс сымдардан жасалады. Қуаты аз трансформатордың орамдарын жасау үшін эмаль немесе мақта-қағаз маркалы оқшауламамен оқшауланған сымдар қолданылады. Орамдарды көп тармақты цилиндр тәрізді орама ретінде жасап, электротехникалық картоннан немесе басқа оқшаулағыш материалдан жасалған каркаста орналастырады.

Трансформатордың орамдарының құрылысы электрлік және механикалық берік және жылу ұстағыш қасиеттерге ие болуы керек. Өзекті немесе брондалған магнит өткізгіштерге орамдарды әртүрлі әдістермен орналастырады. Үлкен кернеуге арналған трансформаторларда орамдар екі шарғыдан құралады, бұл кезде орамдардың бір-бірінен оқшаулануы берік болады, бірақ магнит ағынының шашырауы жоғары болады.

Брондалған трансформаторларда екі шарғының орнына бір шарғы қолданылады. Бұл кезде орамдар механикалық ақауланудан қорғалған болады және әрбір өзекке екі орманың да шарғылары орналасады.

Сонымен, трансформаторлардың қолданылатын салалары өте кең, соған байланысты олардың құрылыстары да әр алуан болып келедi. Дегенмен де барлық трансформаторлардағы энергияның түрлену үдерісі мен олардағы құбылыстар ұқсас болып келедi. Сондықтан трансформаторлардың жұмыс жасау кезiндегi қасиеттерiн олардың негiзгi түрi болып табылатын бiр немесе үш фазалы екi орамды трансформатор негiзiнде қарастыруға болады.

Трансформаторлардың қасиеттерiн түсiну және ауыстыру сұлбасының параметрлерiн анықтау үшiн олардың бос жүрiс және қысқаша тұйықталу режимдерiн зерттеу керек.