Әбдікәрімов Садратдин Әбдікәрімұлы, Әділбеков Мамырбек Әділбекұлы
ӘОЖ 621.3 (075.8) КБЖ 34. 57я73 Ә 14 Баспага Алматы технологиялық университетінің гыльши - әдістемелік кецесі шешімімен үсынылган xamma.ua N° 8., 21.06.2021 ж. Пікір берушілер: Ибраева Л.К., т.ғ.к., профессор, Алматы Энергетика және Байланыс Университет) Карманов Т.Д., т.ғ.к., профессор, Қ.Сәтбаев атындағы Қазақ Техникалық Зерттеу Университеті Джаманбаев М.А., ф.м-ғ.к., ассоц.профессор, Алматы Технологиялық Университеті Әбдікәрімов С.Ә., Әділбеков М.Ә. Ә 14 Электрлік машиналар: Оку қуралы. - Алматы: Эпиграф, 2022.- 212 бет. ISBN 978-601-352-540-2 Оку кұралы электрлік машинал пәнінің оку бағдарламасына сәйкес жоғары оку орнында оқитын студенттерге арналған. Мұнда электр машиналарының теориялық негіздері, курылысы және жұмыс істеу принциптері баяндалады. Оку кұралы негізінен үш тараудан тұрады; Трансформаторлар; Айнымалы ток машиналары; Тұраюы ток машиналары. Әр тараудың сонында электрлік машиналардың теорияларын менгеру максатында жаттығулар мен есептер жинағы берілген. Сонымен қатар жалпы қолданыл жүрген электрлік машинармен арнайы электр машиналарының жұмыс процесстеріне, техникальщ сипатгамаларына талдаулар жасалып қажетті формулалар мен тендеулер келтірілген. Оқулық техникалық және кэсіптік білім беретін оқу орындарыньщ студенттері мен окытушыларьша арналған. ISBN 978-601-352-540-2 ӘОЖ 621. 3 (075.8) КБЖ 34. 57я73 © Әбдікәрімов С.Ә., Әділбеко М.Ә., 2022 © Эпиграф, 2022
КІРІСПЕ Электр машиналары электрлік кондырғылар мен жабдыкгар- дың негізгі элементі болып табылады. Электр энергияеының көзі генераторлар немесе эртүрлі жұмыс механизмдерін қозғалыска кехггіретін козғалтқыштар ретінде колданылады. Механикалык энергияны электрлікке түрлендіретін кұрылғы генератор деп аталады, ал электрлік энергияны механикалыққа түрлендіргіштер қозғалт қыпггар болып табылады. Электр машиналары сондай-ак ток түрін, жиілігін немесе фазалар санын түрлендіргіш ретінде қолданылуыда мүмкін бұл жағдайларда түрлендіргіш электр машиналары деп аталады. Электр машиналы түрлендіргіштер қатарына трансформатор- лардыда жатқызуға болады. Трансформатор дегеніміз - айнымалы ток кернеу жиілігін өзгертпей бір мәннен екінші мәнге өзгертетін статикалык электромагнитті түрлендіргіш. Трансформаторлардың негізгі атқаратын қызметі айнымалы токтың кернеуін жоғарылатуға немесе төмендетуге арналған электр жабдыгы (аспабы). Электр трансформаторлары айнымалы немесе синхроңцы токтарды да өзгертуде қолданылады. Жалпы алғанда олар машина болып табылмаса да (қозғалатын бөлігі жоқ), олардағы процесстер электрмашиналарындагы секілді болғандыкган оларды электрмашиналары теориясымен бірге карастыру қапыптасқан. Өндіретін немесе пайдаланатын ток түріне байланысты электр машиналары екі топка бөлінеді. Айнымалы және тұрақгы ток электр машиналары болып бөлінеді. Асинхронды, синхронды жэне тұрақгы ток электр козғалтқыштары көптеген өндіріс орындарында, көліктерде, ауылшаруашылығында жэне тұрмыстық салаларда кеңінен колданылады. Айнымалы жэне түракты токтағы электр машиналарының теориясьга жасауда жэне қүрастыруда ерекеше орын алған ғалымдарды атап өтетін болсақ олар: П.Борлоу, М.Фарадей, Б.Якоби, Э.Х. Лене, П.Н. Яблочков, В.Сименс, Н.Тесла, К.А. Круг, М.П. Костенко, К.Н. Петров жэне т.б. галымдар бар.[2]
1Л Электр машиналарының классификациялары жопе негізгі гүсінікгемелер мен анықтамалар Электр машиналарының негізгі атқаратын кызметі ол механикалык энергияны электр энергиясына немесе керсінше электр энергиясын механикалык энергияға айналдыру үшін козғалткыш ретінде колдану. Электр машиналары эр түрлі ток түрлерін өндіруші мысалы айнымалы токты түрақты токка. айнымалы токтьщ жиілігін және фазалык санын өзгертпей, бір кернеуліктегі тұрақты токты баска бір кернеуліктегі түрақты токкта беру. Сондықтан оларды кейде түрлендіргіш электр машиналары Деп те атайды. Механикалык энергияны электрлікке түрлендіретін генераторлар дьщ және электрлік энергияны механикалыкка түрлендіретін қозғалткыштар дьщ ортак аты ол- электр машиналары деп аталады. Электр машиналары негізінен ек? бөлімнен түрады қозғалатын бөлімін ротор дейді жэне козғалмайтын бөлімін статор деп атайды (1.1-сурет). 1.1-сурет. Қарапайым электрлік машиналардың сұлбасы 1 - статор; 2 — ротор; 3 - подшипниктер. Өндірістік орындарда жэне көлік салаларында элеісгрлік энергияны пайдалану көп жағдайда электр тогының энергиясын механикалық энергияға (әр түрдегі станоктарды, технологиялык машиналарды, көтеру және түсіру қүрылғыларды және механизмдерді іске қосу) түрлендірумен байланысты. Бүл түрлендірулер электрлік қозғалтқыштардың көмегімен іске асырылады. Түрақты токтағы электрлік козғалтқыштар негізінен 110, 220 жэне 440 В кернеуге, ал үш фазалы токтағы қозғалтқыштар 380/220, 220/127В жэне көп кездесе бермейтін 3; 6; 10 кВ кернеуге негізделіл құрастырылады.
Трансформатор - айнымалы токтың кернеулері мен т<ж шамаларын өзгерту үшін өзара индукция құбылысын пайдаланатын статикалық электрмагниттік кұрылғы. Трансформатордың жұмыс істеу принципі электрмагниттік индукция қүбылысына жэне параметрлік нэтижеліктерге негізделген. Айналатьга бөлшектері болмаса да трансформаторлар злектр машиналар қатарына жатады.Олар электриндукциялык заң негізінде бір шамадағы кернеулі электр энергиясын,екінші шамадағы кернеулі электр энергиясына айналдырады. Трансформатор (лат. transformo - түрлендіремін) - айнымалы токтың кернеуін жиілігін өзгертпей басқа кернеулікке түрлендіретін статикалык электрмагниттік құрылғы. Негізгі атқаратын кызметі айнымалы токтың кернеуін жоғарылатуға немесе төмендетуге арналған электр аспабы. Трансформаторлар, статикалық қасиетіне байланысты олар ұзақ уакыт бойы тұрақты түрде бұзылмай жұмыс істей алады. Трансформаторлардьщ өлшемдері, яғни қуаттылығы әртүрлі болуы мүмкін, қуаттылығы ең томен трансформаторлар электрондық кұрылгыларда, ал электрстанцияларында куаты өте жоғары трансформаторлар қолданылады. Қуатгылығының әргүрлілігіне карамастан барлық трансформаторлардьщ жұмыс істеу принциптері ұқсас 1.4-1.5 —сурет. Төменде 1.2-суретге электрмен жабдыктаудын қарапайым принципиалды сұлбасы көрсетілген. 1.2-сурет. Электрмен жабдыктау жүйесінде трансформаторларды пайдалану Генератордан Г кейін жоғарлатқыш трансформаторы Трі, ал электр энергиясын тасымалдау желісінің (ЭТЖ) соңьгада төмен- деткіш трансформаторы Тр2орнатылған, ол жүктемені Ж қоректен діреді.
Сонымен қатар трансформаторларды электрлік өлшеу қүрылғыларында, радибтехникада, электроникада, автоматты баскару кұрылғыларында жэне басқада техниканың жабдыктарында пайдаланылады. Электрмея жабдыктау жүйесіндегі колданылатын Трі жэне Тр2 трансформаторлары күштік трансформаторлар деп аталады. Тұтынушыларға электрлік станциядан электр энергиясын тасымалдау үрдісіиде бір кернеудегі электр тогы сол жиіліктегі баска ксрнеудегі электрлік токка бірнеше рет түрленеді. Бүл түрлендіру күшейткіш Трі жэне төмендеткіш Тр2 трансформаторларының көмегімен іске асырылады. Төмендегі 1.3-суретте электр энергиясын өндіру, тасымалдау және тұтынушыларға жеткізіп беру (тарату) сұлбасы көрсетілген. 6 кВ 220 кВ 220 кВ 6 кВ 6 кВ 0,4 кВ СК&>- Гекера,- Повыш. тор п/ст. Похиж. П/СТ. Пониж. п/ст. 1.3-сурет. Өндірілген электр энергиясын түтынушыларға жеткізіп беру сұлбасы Айналатын электр машиналарынан трансформаторлардьщ өзгешелігі, оньщ статикалык элекгромагниттік күрьшғы болып келуінде. Электрлік машиналардың жэне трансформаторлардьщ ортақ негізгі сипатгамалык белгісі ретінде олардың барлығы электромагниттік өзара әрекеттестік принципінде жүмыс істеп энергияны түрлендіретін құрылғыларға жататынында. 1.1.2 Бір фазалы екі орамды трансформаторлар Бір фазалы екі орамды трансформаторлардың екі түрі 1.4- суретте көрсетілген —өзекше типті және үяшық (қабықша) типтес. 1. Өзекше типтес немесе стерженьдік трансформаторлар көбіне үлкен немесе кіші қуатгарға арналып жасалады. Олардың
инструкциялары қабықша типтес түріне қарағанда қарапайым, изоляциялануы мен орамдарын жөндеу жұмыстары әлдеқайда оңай. 2. Олардың артықшылығы орам шумақтарына кететі сымдардың жұмсалуы аз болуында. Ұяшық (қабыкша) типтес трансформаторлардың көпшілігінің куаты үлкен емес, олардьщ массалары да аз жэне күны да төмен. Бір фазалы екі орамды трансформаторлардың жүктемелік режимдегі принципиальды сүлбасы І.5- суретте көрсетілген. Трансформатордың екі орамыды сэйкесінше ток кезіне косылатын, орам (1) - бірінші ретті орам, ал кабылдағыш жалғанатын орам (2) - екінші ретті орам деп аталады. Жоғарры керчуяі орам (а) Өмж інпті Ламинараы өэек (Ь)Ү*шықтиіш 1.4- сурет. Бір фазалы екі орамды трансформаторлар Сол секілді орамдардьщ қандай кернеуге қосылатынына байланысты да, яғни жоғары кернеу берілетін орам - жоғары кернеулі орам, ал кернеуі төмен торапка жалғанатьш орам - төмен кернеулі орам деп аталады.
1.5-сурет - Бір фазалы екі орамды трансформатордың жүктемелік режимдегі принцшітік сұлбасы Егер трансформатор орамдарының бірі, мысалы бірінші орамы 11 айнымалы ток кернеуіне косылған болса, онда орамдардағы айнымалы тогы орамдар оралған болат өзекшеде Ф-магнит ағынын туғызады. Трансформатордың екі орамдарымен де байланысатын бұл магнит ағыны электромагнита индукция заңына сәйкес (1) және (2) екі орамдарға да электр қозғағьші күшін енгізеді. Егер (2) орамның ұппарына электр энергиясының (4) кабылдагышын жалгайтын болсақ, онда пайда болған ЭҚК әсерінен (2) орамнан жэне (4) қабылдағыштан құралатын тұйық тізбек бойымен айнымалы ‘2 ток өтеді, ал 2 орам ұнпарында айнымалы u2 кернеуі пайда болады. Жүктеме қосылған кезде магнит ағыны 'і және Ь токтары эсерінен пайда болады жэне жоғарыда көрсетілгендей орамдарды (3) магнитгі өзекше арқылы байланыстырып, бірінші(І) орамнан екінші (2) орамга электр энергиясының тасымалдануын қамтамасыз етеді. Орамдарының санына байланысты екі, үш немесе көп орамды болып, ал коректенетін ток жүйесіне сәйкес бір, үш және көп фазалы трансформаторлар болып бөлінеді. Атқаратьга қызметтеріне байланысгы: 1) электр энергиясын тасымалдайтын жэне тарататын - қуатты трансформаторлар;
2) кернеуді аз ғана аралықта түрлендіруге немесе айнымалы ток козғалтқыштарын іске қосуға арналған автотрансформаторлар; 3) өлшегіш аспаптарды сұлбаға жалғауа арналған өлшегіш трансформаторлар; 4) арнайы трансформаторлар - дәнекерлеуші, импульсті, жиілікті түрлен діруге арналған, жоғары жиілікті, медициналық және радиотехникалык мақсаттарга арналған және т.б. болып бірнеше түрге бөлінеді. Сонымен трансформаторлардьщ қолданылатын салалары өте кең, соған байланысты олардың құрылыстарыда әр түрлі болып келеді. Дегенменде барлык трансформаторлардағы энергияньщ гүрлену продессі мен олардағы күбылыстар үксас болып келеді. Сондыкдан трансформаторлардьщ жұмыс жасау кезіндегі касиеітерін олардың негізгі түрі болып табылатын бір немесе үш фазалы екі орамды трансформатор негізінде қарастыруға болады. 1.2 Номинал мәндері және жүмыс режимі Трансформатордың аткаратын кызметі де, сол құрастырьш шығаратын зауыттардың көрсеткен мэніндеріне сәйкес жұмыс істеуі. Трансформатордың какпағында келесідей номиналды мәндері корсетіледі: 1. куаттыльиы, ВА немесе кВА; 2. желілік кернеулік, В немесе кВ; 3. номинал қуаттылықтағы желілік ток, А; 4. жиілік, Гц; 5. фаза саны; 6. сұлба жэне жалгану тобы; 7. қыска түйыкталу (кернеулілігі); 8. жұмыс режимі (үзақ немесе кыска); 9. салқындату эдісі. Бұдан басқа трансформатор қақпағында трансформаторды калай пайдалану жзне орнату керек екені туралы қосымша мэліметтер келтіріледі: 10. трансформатордың толық салмағы; 11. салқындатқыш майдың салмағы; 12. трансформатордың жалпы (трансформатор майымен) салмағы.
Трансформатор - бұл электромагниттік индукция заңына сәйкес айнымалы ток энергиясын турлендіретін жэне электр шамаларын электртізбегінің барлык буындары үшін ыңғайлы деңгейге өзгертуге арналған электромагниттік құрыпғы. Трансформаторлар күштік трансформаторларға бөлінеді - электр желілеріндегі кернеуді түрлендіру үшін, ал арнайы трансформаторлар - тұтынушылар желісіне немесе электр қабылдатыштарына қуат беру үшін, егер желі немесе кабылдағыштар ерекше жұмыс жағдайымен ерекшеленсе. Күнггік трансформатор магниттік тізбектің өзектерінде шоғырланған орналасқан екі немесе одан да көп орамдардан гүрады. Айырылған кернеу берілетін ораманы біріншілік, ал түрлендірілген кернеу алынған ораманы екінші деп атайды. Тиісінше, осы орамдардың қысқыштарьшдағы токтар мен кернеулер негізгі және қосалқы деп аталады. Трансформаторларды күшейту орамы деп аталады, егер бірінші реттік төменгі кернеу (ТК) орамы болса, ал екінші реттік жоғары кернеулі (ЖК) орамы болады. Трансформаторлар бір фазалы жэне үш фазалы болып бөлінеді. 1.6- суретте бір фазалы трансформатордың негізгі кұрылымы көрсетілген. Бастапқы орам Wi МҚК тогы I] және екінші ретгік w2 орамның МҚК тогы І2магниттік тізбектің бойымен түйықталған Ф магниттік ағынды жэне сәйкес ораманың айналасында ағылған Фоү, Ф«т2магниттік аіъшдарын жасайды. 1.6 - сурет. Бір фазалы трансформатордың қүрлысы: 1- магшгпік тізбек; 2-ТК орамы; 3 - ЖК орамы, негізгі ағынның көрінісі жэне ағып кету ағындары.
Синусоидалы ағын Ф = Фш sin w t бастапқы жэне екінші орамдарда ЭҚК- ті индукциялайды: «і = -us ^(Ф„ «іш і) =нш ,Ф . со*о><= |І ; <?2eJE^einjiaf ЭҚК- тің тиімді мәндері: £j =4,44/’ш2Фт . El / Е2 = &>! / со 2 ~ к катынасы трансформатордьщ трансформация коэффициент! деп аталады. Ағып кету ағындары орамдардың индуктивті кедергісін аныктайды: Ц>,фп : СО- *2 = » *1 ■соХ*,2, и L„ Мүндағы iJ<Tl *- ағып кету ағындарынан орамдардың индуктивтілігі. Үш фазалы трансформаторды үш бір фазалы трансформатордан тұратын етіп ұсынуға болады, олардың үш езегі жалпы гөртінші өзекті кұрайды. Үш фазалы синусойдальды ағындарда жалпы өзекте ағын болмайды (ЕФ = 0), ал төртінші өзек қажет емес болады (1.7 - сурет.). 1.7- сурет. Үш фазалы трансформатордың нзгізгі кұрлысы
Үш фазалы трансформатордың эр фазасының агыны басқа фазалардьщ өзектері арқылы магнит тізбегінің жоғаргы жэне төменгі жактарымен жабылады. Магниттік тұрғыдан алғанда, магниттік тізбек аеимметриялы, өйткені орта фазадағы магниттік жолдың үзындығы экстремалды фазаларға қарағанда аз. Берілген жол бойымен ағынды жүргізу үшін кажет ортаңғы шыбыктың фазалык орамының магнитті қозғаушы (МҚК) басқа фазалык орамдардың МҚК-тен аз болады, бірак бұл айырмашылык шамалы, егер ағын өтетін мойынтірек бөліктерінің ұзындығы өзектің ұзындығынан аз болса. Көп сатылы магнит өткізгіштер өзектердің кимасы, сонымен қатар, оларға орналастырады орамын дөңгелек пішінді. Магнит өрісінің индукдиясын азайту үшін, демек, магниттік тізбектің болатындағы шығыңды азайту үшін өзектердің кимасы өзектің кимасынан біршама үлкен болады. Өзектер мен мойын тіректердің тақгайшалары біріктірілген — бекітілген (1.8- суретті қараңыз), соның аркасында олар көлденең киманың жазықгығында үздіксіз түйіспеге ие болмайды. Заряд жинау магниттік гізбектің беріктігіне жағымды эсер етеді. Қүрылымның қарапайымдылығымен және орамдардың қол жетімділігімен сипатталатын үш фазалы өзек трансформаторы тексеру жэне жөндеу үшін бұл электр трансформатерынын ең көп таралған түрі. А \ s ' / 1 U \ ч L ___ '■V "ч 7 / / L 1.8 - сурет. Шихтовка сұлбасы: тік жіктері бар; қиғаш жіктері бар; аралас жіктері бар түрлері.
1.9 - с^рет. Броньдьг стерженді магнитик тізбектін түрі Трансформаторлар қуатыньщ өсуімен өлшемдер ұлғаяды жэне белгілі бір номиналды куатпен фазаға трансформаторларды көлік кұралдарымен жеткізуін киындатпау үшін, трансформатордың биіктігін төмендету оның үш фазалык орамдары бар үш ішкі езектен, сондай-ак тік жэне көлденең мойынтіректерден түратын бронды стерженді портерлік магниттік жүйемен жасайды (1.9- сурет). Осы суретге ағындардың кабылданған он баіыттарына сэйкес: Фл=Ф2-Фі; Фв==ФЗ-Ф2; ФС=-ФЗ-Ф4=Ф1-Ф4, яғни. ФА, Фв, Фс өзекшелеріндегі ағындар мен Фь Ф2, Ф3 ярмаларындағы ағындар арасында сызыктық жэне фазалык шамалар арасындағы катынастар бар. Абсолюттік шамасы бойынша Ф 1 = Ф 2= Фз = Ф /1,73 мұндағы Ф- өзекшедегі ағын және көлденең ярмачардың биіктігі үш кернеулі трансформатордьщ ярма биіктйімен салыстырғанда 1,73 есе азаяды. 6300 кВА дейінгі трансформаторларда кеңістіктік магнитіік тізбектер де қолданылады, олар үшбұрышты піінінді болғанда, ролшпі болат гаспалардан оралған, үш сатылы өзекшелермен оралған (1.10-сурет). Оралған кеңістіктік магниттік тізбектер пішінді қимасы бар жэне ені эр түрлі болатган жасалған ленталармен оралған үш сопақ секциядан тұ]эады. Бір бөліктен түратын таспалы магнит өткізгіштерде орамдар арнайы машиналардағы өзектерге тікелей "оралады".
1.10 - сурет. Жазьпсгы магнит өткізгіштердің түрі Магнит өткізгіштердің жазыкты кұрылымдары магнит агынының біркелкі таралуымен сипатталады жэне элекротехника- лык болаттағы шыгындарды 10-15% азайтуға мүмкіндік береді. 1.4. Болат магнит өткізгіштер Магнит өткізгіштегі магнит өрісі өзгерген кезде трансформатор энергиясының бір бөлігі жьшуға айналады. Энергияның осы бөлігіне сәйкес келетін қуат болаттағы шығьшдар деп аталады. Болаттағы шығындар өздігінен магниттелетін аймақтардын бағыты өзгерген кезде болатгағы процестерден туындаған гистерезис шығындарынан жэне болат парағының қалыңдығында уақыт өте келе өзгеретін магнит ағынымен пайда болатын құйынды ЭҚК эсерінен болатын кұйынды токтардан болатын шығындардан тұрады. Гистерезис шығыны магниттелу жиілігіне және магнит өрісінің индукция квадратына пропорционал. Сонымен қатар, олар материалдың алуан түріне байланысты. Өз кезегінде, құйынды токгардың шығыны болатгың маркасына да байланысты, магниттелу жиілігінің квадратына, магнит өрісінін индукция амгогатудасының квадратьша жэне магнит тізбегінің ажырамас бөлігі - парақтың қальшдығынын квадратына пропор ционал. Дұрыс жобаланган трансформаторға қойылатын талаптардын бірі- белсенді материалдарды барынша пайдалану кезінде болатта мүмкін болатын аз шыгындарды алу. Сондыктан трансформатор
кұрылысының бүкіл кезеңінде жоғары сапалы болатгы колдану аркылы шығындарды азайтуды іздеу жүргізілді. Трансформаторлардың магниттік өткізгіштерін жасау ушін өнеркәсіп 341 1-3418 С маркалы кремнийдің жоғары кұрамымен (ГОСТ 21427.1-83) жука табақшаны суықгай өңдеген электрлік изотропты (парақша жазыктығында эр түрлі бағытта магниттеу кезінде бірдей магниттік қасиеттері бар) болатты жасайды. Кремний болаттын декарбуризациясына ықпал етеді, бұл магнит өткізгхштігінің жоғарылауына әкеледі, сонымен катар гистерезис шығынын азайтады және болаттың злектрлік кедергісін арттырады. Электр кедергісінің артуы кұйынды тоісгардан болаттағы жоғалуды азайтуға мүмкіндік береді. Сонымен катар, кремний болаттың тозуын элсіретеді (уакыт өте келе шығындардың артуын), оньщ магниттенуін азайтады (магниттелген кезде пішіні мен мөяшерінің өзгеруі), демек трансформаторлардьщ магнитіік шуы пайда болады. Суықтай өңделлген электрлік болат магнит өткізгіште 1,7 Тл дейін магниттік индукцияға мүмкіндік береді. Болат маркасын белгілеудегі бірінші сан болаттың қүрылымдык жай — күйін (суықтай өңделлген изотропты), екіншісі — кремнийдің күрамын (2,8 — ден 3,8% — ға дейін), үшіншісі -— белгілі бір индукция кезінде жэне магниттелу жиілігі 50 Гц (0-индукция кезінде 1,7 Тл, 1-индукция кезінде 1,5 Тл), төртіншісі болаттьт ретгік нөмірін көрсетеді. Өсіп келе жатқан сан трансформаторлық болаттың магниттік касиетінің жаксарғанын сипаттайды. Магнитті өткізгішті құрастыруға арналған электр техникалык Болаттын пластиналары прокаттан кейін металлургиялық зауыттарда колданылатын лак пленкасымен немесе ыстықка төзімді жабындармен бір-бірінен оқшауланған. Иядукциялануда 1,0; 1,5 жэне 1,7 Тл және магниттелу жиілігі 50 Гц кезінде табақша калыңдығы 0,35 мм болғанда 3411-3413 болат маркаларының күштік трансформаторларында колданылатын негізгі шығындары 2.1-кестеде келтірілген 1.11 -суреттегі магниттеу кисығы бойынша абсолютті жэне салыотырмалы өткізгіштігік бағалауға болады, мысалы, 3413 маркалы болатты автотрансформатор. Қалыңдығы 0,35 мм электртехникалық болаттағы үлестік шығындар 2.1 -кесте де келтірілген.
Болаттың маркасы Меншікгі жоғалулар, Вт/кг Р1,0/50 Р1,5/50 Р1.7/50 3411 0,8 1,75 2,5 3412 0,7 1,5 2,2 3413 0,6 1,3 1,9 з . Тд 1.11- сурет. Трансформаторлык болатты магниттеу кисыты 1.5 Трансформатор орамдары Орамдардың түрі қүрастырылған трансформатордьщ электро магнитгік және жылу сипатгамасымен байланысты. Ораманың элементі - бұрылысы, оның көлденең қимасы номиналды токқа байланысты тавдалады. Шағын токтарда дөңгелек киманың сымдары, үлкен токтарда — тік бұрышты кима қолданылады. Орамның бұрылыстары ораманы құрайтын катушкаларға топтастырылған. Орамға байланысты, катушкалар цилиндр тәрізді болуы мүмкін, әр келесі каіушкалар алдыңғы каіушканьщ қасында
орналасады, ал эр келесі катушкалар алдыңғы катушканың үстіне койылған кезде диск тәрізді тегіс пішінді болады. Цилиндрлік катушкалардан жасалған орамдар цилиндрлік орамдар деп аталады, ал дискалы катушкаларынан тұратын орамдар дискілік орамдар деп аталады. Орамдардың екі бағыты (әдісі) бар — сол жэне оң. Бір кабатты ораманың орамының бағыты сол жақ болып саналады, егер оның бұрылыстарының көлбеуі бұранданың сол жак жіптерімен сәйкес келсе, ал бұрылыстардын көлбеуі бұранданың оң жак жіптерімен сэйкес келсе (1.12-сурет.). Көп қабатгы орамдарда орамньщ бағыты бірінші кабатта бағаланады. Арнайы талаптар болмаған жағдайда орамдар ораманың сол жак бағытымен ғана орындалады. 1.12 - сурет. Цилиндрлік ораудың сол (а) жэне оң (б) орау тәсіддері Бұрылыстары тік бұрышты қиманың бірнеше параллель өткізгіштерінен тұратын бір қабатты және екі қабатты цилиндрлік орамдар 800 А дейінгі номиналды ток үшін ТК орамдары ретінде қолданылады. Қабаттар арасындағы екі қабатгы орамада салқындатқыш канал орналастырылған ( 1.13-сурет). Көп кабатты цилиндрлік орамдар кернеуі 35 кВ дейінгі ЖК орамдары ретінде колданылады, салқындату арнасы кабаттардың жалпы санының шамамен үшінші бөлігін орағанйа w r - !пн орнатылады.
1.13 - сурет. екі және көп кабатгы цилиндрлік орамдар Егер көп қабатты цилиндрлік орам осьтік бағытта бірнеше тізбектелген катушкаларға бөлініп, олардың арасында салқындату арналарын орнатса, онда жоғары кернеуі ЮкВ, 35 кВ және 1000 кВА дейінгі трансформаторларда колданылатын көп кабатты катушкалар орамы алынады. Кернеулігі 35 кВ және одан жоғары кернеудегі үлкен трансформаторларда диск катуішсаларынан түратын үздіксіз диск (спираль) орамдары колданылады (1.14 а- сурет). Бүрандалы орамдар (1.14 б-сурет) қолданылатын кезінде кіші ораммен және үлкен ток, яғни ТК орамы ірі трансформаторларда колданылады. Орау принципіне сәйкес олар кабаттар орамына үқсас, олардың бұрылыстары тікбүрышты қиманьщ параллель қосылған бірнеше сымдарьшан тұрады. Айырмашылығы-кабатты орамада параллель сымдар қатар — катар, ал бұрандалы орамада бір-бірінің үстіне койылады. Сонымен катар, бұрандалы орамдағы жеке бүрылыстар арасында салкындату арналары бар.
1.14-сурет. үздіксіз диск (а) жэне бұрандалы (б) орамдар Үздіксіз диск және бұрандалы орамдар осьтік бағытта үлкен механикапық беріктігі бар қабатты орамдардан тұрады. Радиалды бағытта орналаскан бүрандалы ораманьщ өткізгіштері ұзындығы бірдей емес және әртүрлі индукцияның шашырау өрісінде болады. Егер катушкалар өткізгіштерінің транспозициясын жасамасаңыз, онда параллель сымдардың әрқайсысыныц белсенді және индуктивті кедергісі әртүрлі болады, бұл өткізгіштер арқьшы токгын біркелкі бөлінбеуін тудырады. Айналым өткізгіштерінің транспозициясы токгьщ біркелкі таралуьга болдырмайды. Трансформаторларда колданылатын өткізгіш материалдар көбінесе электрлік мыс пен қалайыдан жасалады. Электролиз арқылы алынған электрлік мыс жоғары сапалы. Ол 20 °С кезінде 0,0175 мк Ом-нан төмен меншікті электр кедергісіне ие (тығыздығы 20°С кезінде 8,96 г/см3 ). Қалайы электр өткізгіштігі мен механикалық беріктігі бойынша мыстан томен. Оның элекгр кедергісі мыстың кедергісінен 1,65 есе көп. Алайда, қүны томен тығыздығы (2,7 г/см3) жэне салыстырмалы түрде томен электр кедергісі оны бастапқы өлшемдегі күш трансформаторларының орамдарында колданылатын сымдарды жасау үшін пайдалануға мүмкіндік береді. Трансформаторлардың орамдары үшін мыс сымдар (П- белгілеуцегі бірінші әріп) жэне ПБ, ПБУ, ПБД, ПЭЛ, ПСД, АПБ, АПБУ, АПБД және т.б. маркалы қалайы сымдар (АП белгілеуіндегі бірінші эріп) қолданылады, сымдарды белгілеу кезінде: Б — кабель немесе телефон қағазының ленгаларымен оқшауланған сьм, жоғары
вольтты тығыздалған кабель кағазының ленталарымен оқшауланған БУ — сым, макта иірімжіптен жасалған жіптердің екі қабаты мен окшауланған БД — сым, ЭЛ >— эмальданған. СД — лакпен сіндірілген екі қабатты шыны талшықпен окшауланған сым. Орамдардың бұрамалары мен тармақтарын дайындау үшін ПБОТ маркалы дөңгелек қималы мыс иілмелі сымдар, мыс және алюминий шиналар мен шыбықгар колданылады. ПБОТ маркалы сьгмның өзегі жү.ка мыс сымдардан тұрады, көптеген кабельдік кағаз кабатгарымен оқшауланған. Кағаз окшаулауцың калыңдьн ына байланысты бүл сымдар ГТБОТ-3, ПБОТ-6 жэне ПБОТ-8 деп белгіленеді (сымдардың марналарын белгілеудегі сандар оқшаулаудын қалындығын көрсетеді) және 16, 25, 50, 70, 95, 120, 150, 240, 300, 400 мм2 және одан көп кимамен шығарылады. Орамдардың сапасын жаксарту жэне оларды орамдағы сымдардың көптігімен орау кезінде жұмысты жеңілдету үшін бөлінген ПБП сымдары колданылады. Трансформатордың орамдары мен баска ток өткізгіш бөліктерінің электр оқшаулау материалдары үлкен көлемді жэне беттік кедергіге, жеткілікті электр беріктігіне ие болуы керек, аз дизлектрлік шыгындармен сипатталуы керек. Мүның бэрі олардың ұзак жұмыс істеуін камтамасыз ететін біркатар баска касиеттермен бірікгірілуі керек — ыстыкқа төзімділік, механикалық беріктік, икемділік, майға және ылғалға төзімділік. Трансформаторларда қолданылатын окшаулағыш материалдардын көпшілігі 105 °С дейін рүксат етілген кыздыру температурасы бар қыздыруға тезімділік А - класына жатады. Бұл сұйык диэлектрикке малынған немесе батырьшған макта немесе табиғи жэне жасанды жібектен жасалған талшық ты материалдар, элекгр оқшаулағыш қағаздар, электр картондар, электр окшаулағыш лактар, оқшаулағыш таспалар, электротехникалық гетинакс жэне текстолит, шыны текстолит, кағаз-бакелит бұйымдары, фарфор және баска материалдар. Электр окшаулау материалдарына трансформатор майы да кіреді. Майға батырылған оқшаулағыш материалдардың электрлік беріктігі артады, ал конвективті жылу алмасу кезінде жылу беру коэффициентінің жоғарылауы элекгромагниттік жүктемені артгыруға, демек трансформатор дьщ куатын арттыруға мүмкіндік береді. Трансформатордың жұмысы оқшаулағыш материалдардын тозуымен — механикалык беріктіктің жоғалуы мен бірге жүреді. Тозу неғұрлым қарқынды болса, бөлшектерді жылыту соғұрлым жоғары болады
Трансформатор бөлшектері температурасынын рұқсат етілген мэндері___ _____ ___ ____ 2.2 -кесте Трансформатор бөлшектері Температураның көтерілуі, °С Орамдары 65 Магнит өткізгіпггерінің беті 75 Майдың жоғарғы қабаты 60 Осылайша, трансформатордың кызмет ету мерзімі, ең алдымен, оқшаулаудың кызмет ету мерзімін аныктайды, соның негізінде трансформатордың жеке бөліктері температурасының коршаған орта температурасынан рұксат етілген асып кетуі анықгалады (2.2- кесте), коршаған ауаның табиғи өзгеретін температурасы 40°С-тан аспайды). 1.6. Трансформаторларды салқындату жүйелері Орамдары мен бекіткіштері бар магниттік тізбек трансформатор майымен толтырылған резервуарға салынған күштік трансформаторының белсенді бөлігін кұрайды (1.15-сурет). Бактың қақпагьшда: жоғары жэне төмен кернеулі мәндері бар; май деңгейінің температуралык ауыткуы кезінде грансформаторға түсетін ауаның ьшғалдьшығы мен ластануынан тазалауға арналған май деңгейінің көрсеткіші және ауа кептіргіші жэне май кеңейткіш багы бар; майды үздіксіз автоматты түрде қалпына келтіруге арналган термосифонды сүзгі; пайдаланылған газ шығару қүбыры жэне газ релесі орнатылған. Резервуардың қақпағына жоғары кернеу орамының реттелетін қыскыштарының коммутациялык қүрылғысы шығарылады, бүл кажет болған жағдайда трансформатордың өзгеру коэффициентін өзгертуге мүмкіндік береді. Бактың гөменгі бөлігінде жерге тұйыктау болты, сынама алуға жэне майды түсіруге арналған тығын орналасқан. ал бактың түбінде май қалдықтарын төгуге арналған шүмек орналасқан. Трансформаторға құйылагын майдың көлемі қоршаған орта температурасыньщ ауытқуы кезінде немесе жүктеме режимі өзгерген кезде майдың ашык беті май кеңейткіш бак шегінде калатындай етіп таңдалады. Бұл жағдайда майдың ыдырау өнімдері
негізгі резервуарға енбейді, бірақ май кенейткіштің түбінде жиналады, оларды арнайы тесік арқылы альт тастауға болады. Трансформатор майы-жанғыш зат, сондыктан май трансформаторлары жарылғыш жэне өртке кауіпті. Трансформатор- даты оқшаулаудың ішкі зақымдалуымен шамадан тыс қызуы мүмкін газдардың шығарылуымен бірге майдың булануы да болалы. Ішіндегі қысымның күрт жоғарылауы кезінде резервуардың бұзылуын болдырмау үшін резервуардың қакпағында шыны мембранамен жабьшған пайдаланылған газ кұбыры карастырылған, ол резервуардың ішіндегі кысым жоғарылаған кезде ашылады. Газ релесі трансформаторды газ нхығарумен бірге болатын ішкі закымданудан корғауға қызмет етеді. Ол май кеңейткіш пен негізгі резервуар арасындағы кұбырға орнатылады. Реле корпусының ішінде сынапты әйнек қоскьпнтары бар екі калкымалы орьш бар. Қалыпты жағдайда реле маймен толтырылған, қалқымалар жоғарғы күйде жэне коммутатордың контактілері ашық. Трансформатордың ішкі зақымдануы кезінде резервуардағы газ көтеріліп, релеге түсіп, одан майды шығарады, нәтижесінде қалтқылардьщ бірі түсіп, дыбыстьщ сигнализацияның түйіспелерін жабады. Газдың катты бөлінуінен пайда болған елеулі ішкі закымданулар мен майдың катты ағысы кезінде басқа калдыктар майдың қозғалыс бағытына лактырылады және трансформатордың ажырату тізбегінін түйіспелерін жабады. Ауа кептіргіші-бүл сорбентпен толтырылған-майда кеуекті түйіршікті силикагельмен толтырылған, майлы какпағы бар металл цилиндр. Силикагель - * шыны тэрізді немесе шыны тәрізді дән түріндегі Силикат минералы, үлкен кеуектілікке ие жэне ылғал мен ең кішкентай түйіршік түзетін заггарды үстап тұруға қабілетті. Май багіндегі май деңгейі төмендеген кезде трансформаторға сорылатьга ауамай қақпағынан өтіп, коспалардан тазартылады, содан кейін ауаны күрғататын силикагель кабаты арқылы өтеді. Кеңейткіште май деңгейінің жоғарылауымен ауа кері бағытта өтеді. Органикалық шыны қалпакшадағы индикаторлык силикагель- дід жағдайы бойынша ауа кептіргіштің жұмыс сапасы багаланады. Термосифон сүзгісі майдың ескіруі мен трансформатордың катты окшаулануы кезінде пайда болатын май, ылғал, қышкылдар мен пероксид қосылыстарын алып тастайтын түйіршікті ірі кеуекті силикагельмен толтырылады.
atu.kzRkJQdWJsaXNoZXIy MTExODQxMg==