16. 17.Электроэнергетик жүйелердің істен шығу тәсілдерін реттеңіз.Электроэнергетик жүйелердегенде нені түсінез? Тәжірибе қойыңыз.

Электроэнергетик жүйелердің істен шығу тәсілдерін реттеңіз.

3. Айнымалы ток тізбектерінде актив және реактив кедергі түсіндіріңіз, реттеңіз.

Айнымалы ток тізбегіндегі реактивті кедергі. Осыған сәйкес, Ом заңы мына түрде өрнектеледі:

{\displaystyle I={\frac {U}{z}}={\frac {U}{\sqrt {r^{2}+(\omega L-{\frac {1}{\omega C}})^{2}}}}}

Ал ток пен кернеу арасындағы фаза ығысуы тізбектегі реактивті кедергінің актив кедергіге қатынасымен анықталады:

{\displaystyle tg\varphi ={\frac {x}{r}}}.

4. Айнымалы ток тізбектерінде актив қуатты қалай есептейді өндіріңіз.

Айнымалы ток тізбегіндегі қуат

Айнымалы ток тізбегінде берілген уақыт мезетіндегі қуат ток күші мен кернеудің лездік мәндерінің көбейтіндісіне тең.

{\displaystyle p(t)=u(t)\cdot i(t)=U_{m}I_{m}cos(\omega t-\phi ).}

Бұл өрнекті түрлендіріп

{\displaystyle p(t)=U_{m}I_{m}(cos^{2}\omega tcos\phi +cos\omega tsin\omega tsin\phi )}  аламыз.

Бізге бір период ішіндегі орташа қуатты анықтау керек. Ол үшін уақытқа тәуелді тригонометриялық функциялардың орташа мәндерін табайық:

{\displaystyle (cos^{2}\omega t)_{ort}={\frac {0+1}{2}}={\frac {1}{2}};cos\omega tsin\omega t={\frac {sin2\omega t}{2}},} {\displaystyle (sin2\omega t)_{ort}={\frac {-1+1}{2}}=0.}

Олай болса, қуатты анықтайтын өрнектегі екінші қосылғыштың орташа мәні нөлге тең. Сонымен, айнымалы ток тізбегінде орташа қуат:

Бұл теңдеуге ток пен кернеудің әсерлік мәндерін қойып, ыңғайлы болу үшін әсерлік мәндердің индексін жазбай {\displaystyle I} және {\displaystyle U} деп белгілесек,

шығады. (2.18) мен (2.19) өрнектеріндегі {\displaystyle cos\phi } шамасы қуат коэффициенті деп аталады. Осы өрнек айнымалы токтың қуаты тек ток күші мен кернеуге ғана емес, сонымен қатар олардың тербеліс фазаларының айырымына да тәуелді екенін көрсетеді. Егер тізбектегі реактивті кедергі {\displaystyle \phi =0}  болса, {\displaystyle cos\phi =1} , онда {\displaystyle P=I\cdot U} , яғни бұрыннан белгілі тұрақты токтың қуатының формуласын аламыз. Ал тізбекте активті кедергі жоқ болса, {\displaystyle \phi ={\frac {\pi }{2}},cos\phi =0}  онда {\displaystyle P=0} . Тек реактиві кедергісі ғана бар тізбекте орташа қуат нөлге тең. (2.18) формуласынан қуатты өсіру үшін {\displaystyle cos\phi }  шамасын — қуат коэффициентін ұлғайту қажет екенін көреміз. Өндірістік қондырғыларда ең аз дегенде {\displaystyle cos\phi =0,85}  болуы керек.

5. Айнымалы ток тізбектерінде реактив қуатты қалай есептейді тәжірибе қойыңыз.

6. Үш фазалы айнымалы токты қалай туындатамыз көрсетіңіз.

Өндірілуі

Айнымалы тоқ айнымалы кернеу арқылы өндіріледі. Тоқ жүріп тұрған сым төңірегінде пайда болатын айнымалы электрлі магниттік өріс айнымалы тоқ тізбегінде энергия тербелісін тудырады, яғни энергия магнит немесе электр өрісінде периодты түрде бірде жиналып, бірде электр энергиясы көзіне қайтып отырады. Энергияның тербелуі айнымалы тоқ тізбектерінде реактивті тоқ тудырады, ол сым мен тоқ көзіне артық ауырлық түсіреді және қосымша энергия шығынын жасайды. Бұл – айнымалы тоқ энергиясын берудегі кемшілік. Айнымалы тоқ күші сипаттамасының негізіне айнымалы тоқтың орташа жылулық әсерін, осындай тоқ күші бар тұрақты тоқтың жылулық әсерімен салыстыру алынған. Айнымалы тоқ күшінің осындай жолмен алынған мәні әсерлік мән деп аталады әрі ол период ішіндегі тоқ күші мәнінің математикалық орташа квадратын көрсетеді. Айнымалы тоқтың әсерлік кернеу мәні де осы сияқты анықталады. Тоқ күші мен кернеудің осындай әсерлік мәндері айнымалы тоқтың амперметр және вольтметрі арқылы өлшенеді.

Таралуы, түрленуі

Айнымалы тоқтың үш фазалық жүйесі жиі қолданылады. Тұрақты тоққа қарағанда айнымалы тоқтың генераторлары мен қозғалтқыштарының құрылымы қарапайым. Айнымалы тоқ әуелі шала өткізгіштер арқылы, ал одан кейін шала өткізгішті инверторлар көмегімен жиілігі реттелмелі басқа айнымалы тоққа түрлендіріледі.

 

 

Айнымалы тоқ күшінің лездік мәні (i) синусойдалық заңға сәйкес белгілі бір уақыт (t) ішінде мынадай заң бойынша өзгереді:

i(t)=I_msin(wt+a), мұндағы I_m-тоқ амплитудасы, ω = 2πf – тоқтың бұрыштық жиілігі, a - бастапқы фаза.

Сондай жиіліктегі кернеу де синусойдалық заң бойынша өзгереді:

u(t)=U_msin(wt+b), мұндағы U_m- кернеу амплитудасы, b - бастапқы фаза.

Мұндай айнымалы тоқтың әсерлік мәндері мынаған тең болады:

I = I_m/   » 0,707 I_m, U = U_m/   » 0,707 U_m.

 

Айнымалытоқтізбегіндеиндуктивтілікнесыйымдылықтыңболуынабайланыстытоқкүші (i) менкернеу (u) арасында y=b-a фазаығысуыпайдаболады.

ОданкейінатақтыорысинженеріжәнеғалымыМ.О.Доливо – Добровольскийдіңбасшылығыменүшфазалыжүйеойлапшығарылды. М.О.Доливо – Добровольскийдіңарқасындаайнымалытоккеңінентарады. 1889 жылыолбіріншіретфазалықозғалтқышжәнеүшфазалытізбектіңбарлықтетіктерінжасапшығарды. 1891 жылыолэлектрэнергиясынүшфазалытокпен 175 шақырымқашықтыққажеткізудііскеасырды.

7. Үшфазалытоктыалудажұлдызшаәдісінқолданыңыз.

8. Үшфазалытоктыалудаүшбұрышәдісінқолданыңыз.

Электрменжабдықтаудыңүшфазалықжүйесі - жалпықореккөзінентуғанбірдейжиіліктісинусоидалықЭҚКбарэлектртізбегініңкөпфазалыжүйесініңжекежағдайы. МұндайәрЭҚКпериодтықпроцестіңөзфазасындаорналасады, сондықтаноныкөпжағдайдажайғанафазадепатайды. Сонымеңқатар «фаза» депөткізгіштерді- осыЭҚКтасымалдауыштардыатайды. Үішфазалыжүйелердеайналубұрышы 120 градусқатең.

Үшфазалы тізбектерді жалғау схемасы

Жұлдызша

 

16 сурет- нөлдік өткізгішті жұлдызша - жұлдызша жалғану сызбасы

Жұлдызша жалғану деп генератордың (G) орам фазаларының ұштарын нейтралды нүкте немесе нейтраль деп аталатын бір ортақ нүктеге жалғайтын қосылысты айтады. Қабылдағыштың (М) орам фазаларының ұштарын да ортақ нүктеге біріктіреді. Генератор мен қабылдағыштың фазаларының үштарын жалғайтын өткізгіштер сызықты деп аталады. Екі нейтралды қосатын өткізгіш нейтралды деп аталады.

Шбұрыш

17 сурет – үшбұрыш-үшбұрыш жалғау сызбасы

Үшбұрыш—бірінші фазаның аяғы екінші фазаның басымен, ал екінші заның аяғы үшінші фазаның басымен, үшінші фазаның аяғы төртінші фаззаның басымен жалғанатын қосылысты айтады.

9. Айнымалы токты қалай жалғағанымызда сызықты кернеу фазалық кернеуге тең болады. Тәжірибе қойыңыз.

Электр тізбегінің көп фазалы жүйесі деп жиіліктері бірдей, ал фаза бойынша бірі бірінен ығысқан бірнеше айнымалы э.қ.к-тер тізбектерінің жиынтығын айтады. Көбінесе практикада амплитудалары тең және фазалары бойынша 2π/т – бұрышқа ығысқан ( мұндағы т-фаза саны) бірнеше э.қ.к.-терден тұратын көп фазалық симметриялық жүйелер қолданылады. Қазіргі кезде көп фазалық жүйелердің ішінде ең көп тарағаны -үш фазалы жүйелер.

Үш фазалы симметриялы э.қ.к.-тер жүйесі деп бірдей жиілікті және бірдей амплитудалы, ал фаза бойынша 120⁰ ығысқан үш синусоидалы э.қ.к.-тердің жиынтығын айтады.

Үш фазалы симметриялы э.қ.к.-тер жүйесін алу үшін үш фазалы синхронды генератор қолданылады. Оның статорында бірі бірінен 120⁰-қа ығысқан және өзара оқшауланған үш фазалық орама орналасқан. Ротор айналғанда осы орамаларда амплитудалары бірдей, жиіліктері бірдей, бірақ фаза бойынша 120⁰- қа ығысқан үш э.қ.к.-тер пайда болады. Олардың біреуін е_А (Е_А ), одан фаза бойынша 120⁰ кеш қалған екіншісін е_В (Е_В), ал біріншіден фаза бойынша 120⁰ озған э.қ.к.-і е_С (Е_С) белгілейміз.

Генератордың орамаларын оның фазалары деп атайды да, А,В,С латын әріптері арқылы белгілейді. Фазалар кезектесуі деп э.қ.к.-тердің белгілі бір мәнге ие болу кезіндегі ретін айтады . Егер бұл рет Е_А , Е_В , Е_С болса, онда мұндай кезектесу тура кезектесу деп аталады.

Симметриялы генератордың фазалық орамаларының э.қ.к.-тердің лездік мәндері:

е_А =Е_тsinωt, е_В =E_msin(ωt-120⁰), е_С=E_msin(ωt+120⁰).

Э.қ.к.-тердің комплекстік әрекеттік мәндері: Е_А =Е_фе^j0˚, E_B= Е_фе ^-j120˚, E_C= Е_фе ^j120˚ .

Э.қ.к.-тердің комплекстік әрекеттік мәндерінің алгебралық қосындысы нөлге тең және э.қ.к.-тердің лездік мәндерінің алгебралық қосындысы да нөлге тең: Е_А+E_B+E_C=0; е_А+ е_В+ е_С =0.

Үш фазалы тізбек деп үш фазалы э.қ.к.-тер жүйесі мен үш фазалы қабылдағыштың ( жүктеменің) және жалғау сымдарының жиынтығын айтады. Үш фазалы тізбектің фазасы деп оның бойымен белгілі бір ток ғана жүретін бөлігін айтады. Үш фазалы жүйе алу үшін генератордың мен жүктеменің фазаларын өзара әр түрлі сұлба бойынша қосады:

1.Алты сым арқылы жалғану сұлбасы (38-сурет). А, В,С- генератор орамаларының басқы ұштары; x,y,z- орамалардың аяққы ұштары;

Бұл сұлба бойынша генератордың әр фазасы жүктеменің әр фазасымен екі сым арқылы жалғанады. Барлығы алты сым керек болады.. Бұл сұлба экономикалық жағынан тиімсіз.

2.Жұлдызша сұлба бойынша жалғағанда ораманың аяққы ұштары x,y,z бір нүктеге ( түйінге) қосылады және ол нүктені үш фазалы қоректендіргіштің нөлдік нүктесі немесе бейтарап нүктесі ( О) деп атаймыз(39а-сурет). Сол сияқты жүктеменің де фазаларының бір ұштары бір нүктеге ( түйінге) қосылады және ол нүктені жүктеменің нөлдік нүктесі немесе бейтарап нүктесі ( О′) деп атаймыз. Генератордың орамаларының басқы ұштарын жүктемемен қосатын сымдарды желілік сымдар деп атайды, ал олар арқылы жүретін токтар желілік токтар I_A , I_B, I_Cдеп аталады. Бұл токтар генератордан жүктемеге қарай бағытталған. Генератордың бейтарап нүктесін жүктеменің бейтарап нүктесімен жалғайтын сымды нөлдік немесе бейтарап сым деп аталады. Бейтарап сыммен жүретін ток нөлдік ток (I₀) немесе бейтарап ток деп аталады және ол жүктемеден генераторға карай бағытталады.

Үш фазалық жүйеде генератордың фазалық орамаларының ұштарының арасындағы немесе жүктеменің фазаларының ұштарының арасындағы кернеулерді (U_A, U_B ,U_C ) фазалық кернеулер деп аталады. Бұл кернеулерді желілік сымдар мен нөлдік сым арасындағы кернеулер деп де қарастыруға болады. Симметриялы жүйеде фазалық кернеулердің әрекеттік мәндері бірдей болады: U_A =U_B=U_C = U_ф.

Фазалық токтар деп генератордың фазалық орамалары немесе жүктеменің фазалары арқылы жүретін токты айтады.

Желілік кернеулер (U_AB, U_BC ,U_CA ) деп желілік сымдар арасындағы кернеулерді айтамыз. Желілік кернеулерді фазалардың бастапқы ұштарының арасындағы кернеулер деп де қарастыруға болады. Симметриялы жүйеде желілік кернеулердің әрекеттік мәндері бірдей болады: U_AB = U_BC = U_CA = U_ж .

Егер U_A = Е_А , U_B = E_B , U_C = E_C ескерсек, онда желілік кернеулердің комплекстік мәндері: U_AB = Е_А - E_B = U_A - U_B = U_ж e^j30˚ , U_BC= E_B- E_C= U_B- U_C = U_ж e ^–j90˚ , U_CA= E_C- E_A= U_C- U_A = U_ж e ^j150˚ .

Үш фазалы симметриялы қоректендіргіштің фазалары жұлдызша жалғанған кезде фазалық және желілік кернеулер үшін векторлық диаграмма 39ә – суретте көрсетілген. Бұл диаграммадан фазалық және желілік кернеулердің комплекстік мәндері үш бірдей теңбүйірлі үшбұрыш құрайтындығын көреміз. Бұл үшбұрыштан желілік және фазалық кернеулердің әрекеттік мәндері өзара мынадай қатынаста болатындығын көреміз: U_ж =2U_Фcos30˚=  .

Қоректендіргіш пен қабылдағыштың ( жүктеменің) фазаларының токтары: I=E_A/Z_A =U_A/ Z_A, I_B= E_B/Z_B= U_B/ Z_B, I_C= E_C/Z_C= U_C/ Z_C. Бейтарап сымдағы ток I₀ = I_A + I_B + I_C. Қоректендіргіш пен қабылдағыштың ( жүктеменің) фазалары жұлдызша сұлба бойынша жалғанса, желілік токтар оларға сәйкес фазалық токтарға тең болады.

Егер жүктеме симметриялы болса, яғни оның фазаларының кедергілері бір біріне тең болса (Z_A= Z_B = Z_C) болса, онда   =0, яғни нөлдік сыммен ток жүрмейді. Бұл жағдайда нөлдік сымды сұлбадан алып тастауға болады және желілік пен фазалық токтардың әрекеттік мәндері тең: I_Ж=I_Ф.

10. Трансформатордың бос жүріс режимінің теңдігін көрсетіңіз.

Бос жүріс режимі. Трансформатордың бос жүріс режимі - трансформатордың екінші орамасы ажыратулы, ал бірінші орама-сының қалыпты кернеуге қосылған болуы кездегі жұмысы. Бұл кезде:

U_1X = U_1H

J_2x =0

 

Трансформатордың бос жүріс режим кезінде екінші орамадағы ток нөлге тең (ораманың қысқыштары ажыратулы) жэне тек қана бірінші орама бойынан ток / өткен кезде онда магнит ағыны пайда болады. Екінші орамнан магнит ағынын магнитеізденді-ру эсері болмайтындығынан трансформатордың бос жүріс ре-жиміндегі тоқ, трансформатордың қалыпты тоғының 10%-нен артпайды: І_1х=(0,1,„0,03) І_1н Трансформатордың қуаттығы артқан сайын, бос жүріс тоғы пайыздық қатынас бойынша азаяды, ал трансформатордың қуаттығына тең қалыпты кернеу шамалы ғана өседі. Трансформатордың екінші ораманың қысқыштарындағы бос жүріс кернеуі ондағы индукцияланған ЭҚК-ке тең:

U_2X = Е₂

Трансформатордың бос жүріс режимі кездегі тұтынатын қуаты, оның калыпты қуатының 1% -нан артпайды Р= (0,01...0,00З)Р_н

Ол қуат трансформатордың бірінші орамында сымдарда элек-трлік жэне магниттік және болат өткізгіштің магниттік, к^йынды тоқтардан, гистерезис кұбылысын шығындарды түзеуге кетеді.

Трансформатордың куаттылығы жоғары болған сайын, бос жүріс жұмыс шығынының оның қалыпты қуатына үлесі, солғұрлым аз болады. Трансформатордың жүксіз жұмысынын тәртібі онын тасымалдау коэффицентін жуықтап есептеуге пайдаланады. (K_m=U₁/U_2x), бұл магнитөткізгіш болатта, тармақтардагы магниттену өлшемдері, олардың физикалык мэндері келесі тараулардың тармақтарында қарастырылады.

11. Трансформаторлардың түрлері, олардың міндеттерін көрсетіңіз.

Трансформаторлардың түрлері өте көп: күшейткіш тансформатор,төмендеткіш трансформатор,авто трансформатор,пик трансформатор,тоқ трансформаторы,кернеу трансформаторы,импульстік трансформатор,бөлгіш трансформатор және т.б. болып бөлінеді.

ТОК ТРАНСФОРМАТОРЫ

Арналуы бойынша ток трансформаторы бірнеше топқа бөлінеді: өлшеуіш; қорғаныс(дифференциалдық қорғаныс үшін; жер қорғаныс үшін; және т.б) құрама (өлшеуіш және қорғаныс); зертханалық (нақтылы); аралық (екі трансформатор арасын жалғау үшін.) және т.б.

Қондырылуы бойынша ток трансформаторы келісі топтарға бөлінеді: ішкі қондырылуы бойынша; сыртқы қондырылуы бойынша; ерекшелер үшін; өте ерекше жерлер үшін мысалға теңізде жүретін кемелерде және т.б

Ток трансформаторында бастапқы орамдарына байланысты екі топқа бөлінеді: стержінді және бірорамды; көпорамды. Стержнді ток трансформаторында бастапқы орам w₁ бірге тең және аппаратта ампер-орам қозғалуының саны A*W_Н – номиналды токка тең.

Бұл трансформаторларды жоғарғы және төменгі кернеудегі құрылғыларды амперметрерді және ваттметрлердің тоқтық шарғыларын санағыштарды және тағыда басқа аспаптарды жалғауға қолданады.

Трансформатор тогының (а) принципиалды сұлбасы және оның шартты белгіленуі (б) суретте көрсетілген. Ток трансформаторының бірінші орамасы бақыланатын тізбекке (желіге) Ж1, Ж2 сығымдарымен тізбектей қосылады. Екінші орамның сығымдарына u₁ және u₂ аспаптардың токтық шарғылары жалғанады.

Ток трансформаторының екінші орамасының тарамдар саны w₂ бірінші орамның тарамдар санынан w₁ бірнеше есе жоғары болады

Ток трансформаторының трансформациялау коэффициенті деп бірінші орамның номиналды тогын I_1Н екінші орамның номиналды тогына I₁₂ қатынасын айтады.

Ток трансформаторында тәуелсіз шамасы ретінде бірінші кернеу емес,(күштік трансформаторлары және кернеу трансформаторлары сияқты) өлшенетін ток I_1Н болып табылады. Екінші орамның I_2Н номиналды тогы негізінен 5 А тең. Бақыланатын тізбектегі токтың нақты мәнін алу үшін амперметрдің көрсеткішін к_тт көбейту қажет. Амперметрдің және басқа аспаптардың токтық шарғыларының кедергілерінің қосындысы аз болады(1 Ом-нан төмен), сондықтан трансформатор тогы қысқа тұйықталу режимінде жақын жағдайында қалыпты жұмыс істейді. Егер ток трансформаторының жұмыс істей уақытында екінші орамасын ажыратса, онда I₂ тогы нөлге тең болады, ал бірінші орамның магниттеуші күші I₁ w₁ өзгеріссіз қалады. Осыған байланысты магниттік өткізгіштегі шығынның өсуіне және оның шектен тыс қызуына әкеледі. Сонымен қатар, жоғарылаған магниттік ағын екінші орамада қызмет көрсетушілерге жіне оқшаламаның бүтіндігіне қауіпті көп мәндегі ЭҚК пайда болуына әкеледі. Сондықтан жұмыс істеп тұрған ток трансформаторының екіншк тізбекгін тұйықтауға болмайды. Кей жағдайларда жұмыс істеп тұрған ток трансформаторының аспапты ажырату қажет болған жағдайда, оны алдын ала екінші орамасын тұйықтайды. Ток трансформаторы кернеуі сияқты өлшеу нәтижелеріне трансформациялау кейбір қателіктерді енгізеді.