Орауыштарды есептеу

Төменгі кернеулі (ТК) орауышты есептеу

Тәртіп бойынша орауыштарды есептеу ТК орауышты есептеуден басталады, ол стержень мен ЖК орауыш арасында орналасқан.

ТК орауыштың бір фазасындағы оорам саны

W₂=U_ф2/(4,44 f В_с П_с) (11)

Анықталған орамдар санын W₂ ең жақын бүтін санға дейін жуықтап алу керек, бұл сан тақ та, жұп та болуы мүмкін.

Үшфазалы немесе орауыштары параллель қосылған бірфазалы трансформаторлар үшін W₂ бір стерженьдегі орамдар саны болып табылады. Орамдар санын жуықтап алғаннан кейін бір орамдағы кердеуді

U_в=U_ф2/W₂

және стерженьдегі нақты индукция мәнін анықтау керек.

В_с=U_в/(4,44 f П_с)

Әр орауыштағы орам қимасы мына формуладан анықталады.

П=I_с/j_орт

мұндағы I_с – қарастырылып отырған орауыш тоғы, j_орт – ЖК және ТК орауыштарындағы орташа тоқ тығыздығы.

Орташа тоқ тығыздығы мыс орауыштар үшін

j_ср=0,746 К_д (Р_кU_в)/Sd₁₂·10⁴ (12)

Алюминий орауыштар үшін

j_ср =0,463 К_д (Р_кU_в)/Sd₁₂·10⁴ (13)

Мұндағы К_д мәнін 16- кестеден алуға болады

16-кесте а) майлы трансформаторлар үшін

Трансформатор қуаты, кВа	100-ге дейін	160-630
Кд	0,97	0,96-0,93

б) құрғақ трансформаторлар үшін

Трансформатор қуаты, кВА	10-160	250-1600
Кд	0,99-0,96	0,92-0,86

(12) және (13) формулалардан анықталған орташа тоқ тығыздығын 17- кестеде көрсетілген мәндермен салыстыру керек, және олардың бір-біріне сай келуі абзал. Бұл бізге алда дөрекі қателердің болмауына кепілдік береді.

17- кесте трансформатор орауыштарындағы орташа тоқ тығыздықтары.

а) майлы трансформаторлар үшін

Трансформатор қуаты, кВА	25-40	63-630
Мыс	1,8-2,2	2,2-3,5
Алюминий	1,1-1,8	1,2-2,5

б) құрғақ трансформаторлар үшін

Трансформатор қуаты, кВА	10-160; 0,5кВ		160-1600; 10кВ
	ТК	ЖК	ТК	ЖК
Мыс	2,0-1,4	2,2-2,8	2,0-1,2	2,0-2,8
Алюминий	1,3-0,9	1,3-1,8	1,4-1,8	1,4-2,0

17-кестеде орташа тоқ тығыздығының жуықтап алынған мәндері көрсетілген, бірақ олар 10% ға ауытқулары мүмкін.

Орауыштарды есептеу барысында орташа тоқ тығыздығы бойынша анықталған көлденең қима ауданы арқылы дөңгелек сым өлшемдерін дұрыс таңдау керек. Кей кезде орташа тоқ тығыздығы бойынша анықталған көлденең қима ауданы тым улкен болса екі сым таңдалынуы мүмкін. Бастысы осы таңдалынған екі сымның көлденең қимасының аудандарының қосындысы тоқ тығыздығы бойынша анықталған көлденең қима ауданына тең болу керек. Сым өлшемдері 18-кестеде келтірілген.

18-кесте ПБ және АПБ маркалы мыс және алюминий дөңгелек сымдардың көлденең қимасы мен оқшаулану өлшемдері. Екі жағының оқшаулану қалыңдығы 2_б=0,30мм.

Диаметр,мм	қимасы	Масса ұлғаюы,%	Диаметр,мм	қимасы	Масса ұлғаюы,%	Диаметр,мм	қимасы	Масса ұлғаюы,%
ПБ-мыс маркасы			1,90	2,805	3,5	4,00	12,55	1,5
			2,00	3,14	3,0	4,10	13,2	1,5
1,18	1,094	6,0	2,12	3,53	3,0	4,25	14,2	1,5
1,25	1,23	5,5	2,24	3,94	3,0	4,50	15,9	1,5
ПБ-мыс маркасы АПБ-алюминий маркасы			2,36	4,375	2,5	5,00	19,63	1,5
			2,50	4,91	2,5	5,20	21,22	1,5
			2,65	5,515	2,5
1,32	1,37	5,0	2,80	6,16	2,5	АПБ- алюминий маркасы
1,40	1,51	5,0	3,00	7,07	2,5
1,50	1,77	4,5	3,15	7,795	2,0
1,60	2,051	4,0	3,35	8,81	2,0	5,30	22,06	1,5
1,70	2,27	4,0	3,55	9,895	2,0	6,00	28,26	1,5
1,80	2,545	3,5	3,75	11,05	1,5	8,00	50,24		1,0

Орамның толық қимасы параллель сымдар санымен анықталады, метр квадрат есебімен.

П₂= n_в2 П₂^П*10^-6

Мұндағы- П₂^П бір орамның қимасы, мм кв. Есебімен. Тоқтығыздығын нақтылай түссек:

J_орт =I₂/ П₂

ТК орауышының бір қатардағы орамдар саны

n_в2 = l болса W_2ряд = l d_2из , немесе n_ф2 ≠ 0 болса W_2ряд =l n_в2*в ,

Мұндағы:

L- орауыш биіктігі, мм;

d_2из -оқшауланған дөңгеленген сымның диаметрі немесе төртбұрышты оқшауланған сымның үлкен жағы, мм;

в- төртбұрышты оқшауланған сымның үлкен жағы, мм;

W_2ряд -ең жақын кіші бүтін санға жуықталады.

ТК орауыштағы қатарлар саны:

V₂ = W₁ /W_2ряд

V₂ ең жақын үлкен бүтін санға дейін жуықталады

ТК орауыштың радиалды өлшемі а₂,м немесе ТК орауышының қалыңдығы

а₂= [V₂ d_2из+ δ_мел V2-1]*10^-3

Мұндағы d_2из оқшауланғын дөңгелек сымның диаметрі немесе төртбұрышты оқшауланған сымның кіші жағы, мм,

δ_мел орауыштың қатарлары арасындағы оқшаулағыш кабельдік қағаздың жалпы қалыңдығы.

Екі қабаттың жұмыстық кернеуі, В

U_мел= 2W_2қатар * U_ф

Анықталған екі қабаттың жұмыстық кернеуі бойынша 20-кестеден δ_мел мәні алынады.

20-кесте. Көпқатты цилиндрлік орауыштардағы нормальді қабатаралық оқшаулану

Орауыштың екі қабатының жұмыстық кернеуі, В	Кабельдік қағаздың қабат саны мен таспа қалыңдығы, мм
150-ге дейін	2 х 0,05
151-200	1 х 0,2
201-300	2 х 0,12
300-1000	2 х 0,12
1001-2000	3 х 0,12
2001-3000	4 х 0.12
3001-3500	5 х 0,12
3501-4000	6 х 0,12
4001-4500	7 х 0,12
4501-5000	8 х 0,12
5001-5500	9 х 0,12

ТК орауыштың ішкі диаметрі, м

Д_2в= d+2_a01*10^-3

ТК орауыштың сыртқы диаметрі, м

Д_2н = Д_2в+ 2_а2

Бұл өрнектердегі стержень мен ТК орауыш арасындағы канал ені а₀₁ 15-кестеден алынады.

Орауыш металл массасы, кг,

G_δ= CπД_орт W П_γо

Мұндағы: С-активті стерженьдер саны, W-орауыштардағы орамдар саны, П- орам қимасы, γ_о –сым материалының меншікті салмағы, Д_орт –орташа диаметр, м орташа диаметр былай анықталады.

Мыс сым үшін γ_м =8900 кг/м, куб, алюминий сымдар үшін

Д_ср= Д_2в+Д_2н / 2

γ_a = 2700кг/м.куб. Өрнекке π және γ_о мәндерін қойып, мыс сымдар үшін

G_м= 28*10^-3 Д_ср WП; (14)

Алюминий сым үшін

G_А= 8,47*10³с Д_ср WП; (15)

Жоғары кернеулі (ЖК) орауыштарды есептеу

ЖК орауышты есептеу орам санын анықтаудан басталады.

W_н1=W₂ U_ф1/U_ф2

ЖК орауыштарының жұлдызша болып жалғанғандағы кернеуді реттеудің бір сатысындағы орам саны

Wр= ∆U/Uв√3

Мұндағы ∆U-орауышты реттеудің бір сатысындағы кернеу немесе көршілес тармақтардың кернеу айырмасы.

Uв-орауыштағы бір орам саны

ЖК орауыштарының үшбұрыш болып жалғанғандағы кернеуді реттеудің бір сатысындаңы орам саны

Wр=∆U/ Uв

Әдетте кернеулерді реттеу сатылары және осы сатылардағы орамдар саны өзара тең болады, ал тармақтардағы орамдар саны:

Екі сатылы болса:

кернеудің жоғары сатысы: W_l= W_нl+W_p

номинал кернеуінде: W_нl

кернеудің төменгі сатысы: W₂=W_нl - W_p

Төрт сатылы болған кезде:

кернеудің жоғары сатысы: W_l =W_н1 +2W_p

кернеудің төменгі сатысы: W₂ =W_н1 +2W_p

Трансформаторды есептеу барысында, реттеу тармақтарының схемасын әр студент өз еркімен таңдау керек. Реттеу тармақтары схемаларының ең жиі қолданылатын үш түрі бар:

● бейтарап іргесінде (4-а сурет)

● айналымды (4-б сурет)

● тура (4-в сурет)

Трансформатордың үш фазалары бірдей болғандықтан суретте бір фазаның ғана кескіні көрсетілген.

4-сурет: Трансформаторлардың фазалық орамдардың реттеу тармақтарының схемалары

4а – бейтарап іргесінде, 4б – айналымды, 4в – тура

Тармақтарды бейтарап іргесінде реттеу схемасында нейтрал жұлдыздың кернеуін алу үшін орауыш фазаларын сәйкестендіріп жалғанады, мысалы: X₁-Y₁-Z₁ ; X₂-Y₂-Z₂ ; X₃-Y₃-Z₃; және т.б. Тармақтарды бейтарап іргесінде реттеу схемасында бес тармақ болса, бірінші жалғануда ең көп орам саны (+5%), үшіншісінде номиналды, бесіншісінде ең аз орам саны (-5%) болады, ал екінші және төртінші жалғануларда сәйкесінше +2,5% және -2,5% орам саны болады.

Тармақтарды айналымды реттеу схемасының бейтарап іргесінде реттеу схемасынан ерекшелігі реттеуіш бөлігі орауыштың шетінде немесе бүйірінде емес,ортасында орналасады. Сәйкесінше бір сатыдан екінші сатыға ауысқан кезде орауыштың шетінде немесе бүйірінде емес, ортасындағы орамдар ажыратылады. Осы себепті бірінші және екінші реттік орауыштар арасындағы магниттік тепе-теңдік онша бұзылмайды.

Тура реттеу схемасында тармақтар фазалардың ортасында орналасады. Орауыштардың екі жағы да симметриялы болады. Фазалық орауыш тармақтарын өзара жалғау керекті кернеу сатыларын алуға болады. А₂-А₃, В₂-В₃, С₂-С₃ болып жалғанған кезде бірінші сатыны (+5%), А₃-А₄, В₃-В₄, С₃-С₄ болып жалғанған кезде екінші сатыны (+2,5%), А₄-А₅, В₄-В₅, С₄-С₅ –номиналды үшінші сатыны, А₅-А₆, В₅-В₆, С₅-С₆ – төртінші сатыны (-2,5%), А₆-А₇, В₆-В₇, С₆-С₇ - бесінші сатыны (-5 %) ала аламыз.

Әдетте ЖК орауыштарында реттегіш тармақтар жүктеме тербелген кезде тұтынушылардағы электр энергиясының кернеуін бір қалыпта ұстап тұру үшін қолданылады.Төмендеткіш трансформаторларда ТК орауыштарда кернеуді көтеру немесе төмендету керек болса, сәйкесінше ЖК орамдар санын азайту немесе көбейту керек. Кернеуді бір қалыпта ұстап тұру өте қиынға түседі және ұзақ уақытта талап етеді.

ЖК орауыштың биіктігі ТК орауыш биіктігіне тең .

ЖК орауыштағы тоқ тығыздығы алдын –ала былай анықталады.

j_i= 2 j_орт- j₁

ЖК орауышы орамының қимасы

П₁= I₁/( j₁ 10^-6)

Осы анықталған қима бойынша 18-кестеден сым өлшемдерін аламыз.

Сымның маркасы x n_ф1 х d₁/d₁, мм.

Өрнектің бөліміндегі оқшауланбаған, ал алымындағы оқшауланған сымның диаметрлері n_ф1-параллель сымдардың саны.

Орамның толық қимасы, м.кв есебімен:

П₁= n_ф1 П₁ 10^-6,

Тоқ тығыздығын нақтылай түссек, А/м.кв

j₁=I₁/П₁

ЖК орауыштың бір қатарындағы орамдар саны:

W_1қатар= l₁ / n_ф1 *d₁

W_1қатар ең жақын кіші санға жуықталады.

ЖК орауыштағы қатарлар саны

V₁= W₁/ W_1қатар

V₁ ең жақын бүтін үлкен санға жуықталады.

Екі қабаттың жұмыстық кернеуі, В

U_мсл= 2 W_1қатар*U_в

Анықталған екі қабаттың жұмыстық кернеуі бойынша 20-кестеден δ_мсл мәні алынады.

ЖК орауыштың радиалды өлшемі а2, немесе ЖК орауыштың қалыңдығы

а₁=[d₁ V₁+ δ_мсл (V₁-1)]*10^-3

δ_мсл – орауыштың қатарлары арасындағы оқшаулағыш кабельдік қағаздың жалпы қалыдығы.

ЖК орауыштың ішкі диаметрі,м

Д_1в= Д_2н+2а₁₂*10^-3

ЖК орауыштың сыртқы диаметрі, м

Д_2н=Д_1в+2_а1

Бұл өрнектердегі стержень мен ЖК орауыш арасындағы канал ені а ₀₁ 15-кестеден алынады.

Д_ср1= Д_1в+Д_1н / 2

(14) және (15) формулалар арқылы ЖК орауышының металл массасын анықтау керек.