Модуль 2. Бірфазалы синусоидалы тоқтың негізгі түсініктемелері

№10-11-12 Зертханалық жұмыс

Бірфазалы трансформаторды зерттеу

Трансформаторлар аралары ферромагнитті өзекше көмегімен магниттік байланыспен қамтамасыз етілетін екі немесе одан көп орауыш (орама) санынан тұрады. Трансформаторлар кернеуді, тоқ пен кедергілерді түрлендіру үшін, сонымен қатар, электр тізбектерін гальваникалық шешу үшін пайдаланылады.

Мінсіз трансформаторда тұтынатын қуаты жүктемеге беретін қуатқа тең. Ал шынайы уақытта, мыс сымды орамада (ораманың омдық кедергілері) және трансформатордың өзекшесінде қуаттың шығыны болады, сондықтан резисторға жүктеменің тек трансформатор қуаты тұтынатын активті бөлігі беріледі.

Магниттік байланыс коэффициенті

Трансформатордың бірінші және екінші орамалары арасындағы қажетті магнитті байланысты қамтамасыз ету үшін, оларды жалпы өзекшеге (6.1-ші сурет) орналастырады.

w₁ бірінші реттік орамадан І₁ тоқ өткен кезде, онда пайда болатын магнит ағынының Ф_о үлкен бөлігі екінші орауыштың w₂ орамасымен жалғасады. Дегенмен, бірінші реттік орауыштан туатын ағын Ф_S екінші орауыштан өтіп кетіп тұйықталады. Ағынның бұл бөлігін ағынның шашырауы деп аталады.

қатынасы магниттік байланыс коэффициенті деп аталады. Оны бос жүріс кезінде U₁ және U₂ кернеуі және орам саны арқылы көрсетуге болады:

немесе индуктивтілік және өзара индуктивтілік арқылы:

6.1 Сурет

Мінсіз трансформаторда баланыс коэффициенті 1-ге ұмтылады, бірақта 1-ге тең немесе одан көп бола алмайды.

Оларды трансформациялау кезінде, сигналдардың бұрмалауын болдырмау үшін және өзекше материалының магниттік қанығуын алдын-алып болдырмау үшін, тұрақты тоқпен кейде өзекшеде ферромагнитті емес материалмен саңылау тудырады. Бірақ бұл уақытта байланыс коэффициенті азаяды.

Трансформациялау коэффициенті

Трансформатордың бірінші реттік орамасы орам санының екінші орамасы орам санына қатынасын трансформациялау коэффициенті деп атайды. Орам сандарының қатынасы, жүктемесі жоқ (бос жүрісте) кезіндегі бірінші реттік кернеудің екіншісінің қатынасына және қысқа тұйықталу кезіндегі екінші реттік тоқтың біріншісінің қатынасына сәйкес келеді.

Мінсіз трансформаторда (яғни, шығын болмаған кезде, k_СВ →1 және ораманың L₁ және L₂ шексіз үлкен индуктивтілігі кезде) кез-келген жүктеме кезінде шарт орындалады:

Трансформатордың көмегімен кедергіні түрлендіру

Трансформатор жүктелмеген кезде (бос жүрісте), бірінші реттік кернеудің екіншісіне қатынасы, шамамен бірінші реттік орама санын екінші реттік ораманың орам санына салыстырғанда тең болады. Трансформациялау коэффициенті

Жүктелген кезінде, екінші реттік ораманың шығысына қосылған R_ж жүктемелік резисторда I₂ тоқ болады. Бұл тоқ, бірінші орамаға сәйкес келетін тоқтың пайда болуына әкеледі:

Бірінші реттік кернеу мен тоқ арқылы, трансформатордың кіріс кедергісін R_вх табуға болады.

Жүктемелік кедергіні R_н былай анықтауға болады:

Кедергілердің қатынасынан:

немесе

Бұл, жүктеменің кедергісі R_н трансформатордың бірінші реттік орамасы жағында түрленетінін білдіреді. Іс жүзіндегі трансформаторда, егер ораманың кедергісін есептейтін болсақ, онда R_вх кіріс кедергісі қарағанда үлкенірек болады.

Трансформатордың алмастыру схемасының параметрлерін анықтау және векторлық диаграммасын тұрғызу

Электр тізбектерін трансформаторлармен есептеген кезде, оларды әрқашан бірінші немесе екінші орама жағына келтірілген Т- немесе Г-тәрізді алмастыру схемасымен ауыстырады. Өте дәлірегі Т-тәрізді алмастыру схемасы болып табылады. Ол 6.2-ші а суретте кескінделген. Схеманың барлық кедергісі бірінші орама жағына келтірілген.

Бұл схемадағы:

G₀ –құйынды тоқтағы және өзекшенің магниттенуіндегі шығынды ескеретін активті өтімділік;

B₀ –негізгі магнит ағынымен негізделген реактивті өтімділік;

R₁ –бірінші реттік ораманың активті кедергісі және -бірінші реттік орама жағына келтірілген ( ) екінші реттік ораманың активті кедергісі;

және -ораманың шашырауындағы реактивті кедергілер ( );

-жүктеменің кедергісі ( ).