Трансформаторлардың қызметі

Трансформаторлардың
қызметі

Көптеген жағдайда бiр ток көзiнен әртүрлi кернеуге арналған
құралдарды қоректендiру қажет болады. Мысалы, теледидарды
220 В-тық ток көзiне қосқан кезде оның iшiндегi қыздыру
шамдарына 6,3 В, транзисторларға 1-2 В, ал электронды-
сәулелендiру түтiкшесiне 15000 В кернеу беру қажет. Кернеудi
осылай қажетiмiзше көтерiп, немесе төмендету үшiн
трансформаторлар деп аталатын құралдар пайдаланылады.
Қуаттың тұрақты дерлік мәнінде айнымалы ток кернеуінің ток
күшімен қатар өзгеруін айнымалы токтың трансформациясы
дейді. Айнымалы токтың трансформациясын жүзеге асыратын
құрал трансформатор деп аталады. Ол электромагниттік
индукция құбылысына негізделген.

Трансформаторды алғаш рет 1878 жылы орыс
ғалымы П.Н.Яблочков ойлап тапқан, кейін оны 1882
жылы И.Ф. Усагин жетілдірді. Қарапайым
трансформатор ферромагниттi өзекшеге кигiзiлген
өткiзгiштердiң екi жақты орамдарынан тұрады

Павел Николаевич
Яблочков
(1847 – 1894) 3
Иван Филиппович
Усагин
(1855-1919) 4
Трансформатор – кернеулі айнымалы токты жиілігін
өзгертпей басқа кернеулі айнымалы токқа
түрлендіретін статикалық электрмагниттік құрылғы.
Трансформатордың жұмыс істеу принципі электро-
магниттік индукция құбылысына және параметрлік
эффектіге негізделген. Негізгі элементтері
магнитөткізгіш және онда орналасқан бірінші реттік
орамалар (БРО) мен бір немесе бірнеше екінші реттік
орамалардан (ЕРО) тұрады. Трансформатордың
барлық орамалары бір-бірімен индуктивті түрде, ортақ
магнит өрісімен байланысқан

ЕРО БРО
Автотрансформаторлар
Бірқатар Трансформаторларда екінші реттік орама қызметін бірінші реттік ораманың
бір бөлігі атқарады

«Кернеу төмендеткіш» автотрансформаторда ену кернеуі (электр желісінің кернеуі)
бүкіл орамға беріліп, шығу кернеуі (жүктеме) оның бір ғана бөлігінен (шығу көзі мен
орамның шеткі бір тарамының аралығында) таратылады; ал «кернеу күшейткіш»
автотрансформаторда желі орамның бір бөлігіне және жүктеме қуат орамға тұтас
қосылады. Реттеуге келмейтін қарапайым автотрансформаторлар кернеуді 127 В-тан
220 В-қа көбейтуге немесе керісінше, азайтуға пайдаланылады. Оны тоңазытқыш,
шаңсорғышқа т. б. қосуға болады. Радиоқабылдағыш пен телевизорды қоректендіру
үшін кернеулі сатылап немесе біртіндеп өзгертетін реттеуіші бар анағұрлым күрделі
автотрансформаторлар қолданылады
Трансформатор
Бірінші реттік орамаларның шықпаларын (Трансформатордың кірісі)
айнымалы кернеу көзіне, ал Екінші реттік орамаларның шықпаларын
жүктемеге қосады. Бірінші реттік орамалардағы айнымалы ток
магнитөткізгіште айнымалы магнит ағынын, ал Екінші реттік
орамалардағы өзара индукция электр қозғаушы күш (ЭҚК) тудырады.
Бірінші және екінші реттік орамалардағы кернеулердің қатынасы
олардағы орамдар санының қатынасына тең болады. Түрлендіретін ток
түріне қарай 1 фазалы және 3 фазалы Трансформаторлар болады.
Атқаратын қызметіне қарай олар күштік немесе қоректендіру
Трансформаторлары (электр энергиясын таратуға арналған), жоғары
кернеулі сынақ Трансформаторлары, ток немесе кернеу импульстерін
түрлендіру үшін қолданылатын импульстік Трансформаторлар, үлкен
токтар мен кернеулерді өлшеуге арналған өлшеуіштік
Трансформаторлары, жоғары жиілікті кернеулерді түрлендіруге
арналған радиожиілікті Трансформаторлар және радиоэлектрондық
құрылғылардың қоректендіруші блоктарында қолданылатын
радиотрансформаторларға, т.б. бөлінеді.
Трансформатор — айнымалы токтың кернеуін жоғарылатуға
немесе төмендетуге арналған электр приборы. Үй жағдайында,
трансформаторды пайдаланып, электр приборын кернеуі 127 В
желілен кернеуі 220 В желіге және керісінше қосуға болады. Егер
трансформатор жоғары кернеулі желіге ауыстырылып қосылса,
онда оны кернеуі 220 В желіге қосуға болмайды. Өйткені одан
алынатын жоғары кернеу (380 В-тан астам) транформаторлық
және ол арқылы қосылған электр приборларының бұзылуына
әкеліп соқтыруы мүмкін. Трансформатор таңдаған кезде оның
қуаты электр приборларын бір мезгілде қоректендіруге арналған
құрал-жабдықтардың жалпы қуатынан кем болмауын есте
сақтаған жөн.
Әр түрлі құралдар мен қондырғылар тұтынатын кернеу
өте кең диапазонда өзгереді. Тіпті бір электр қондырғысы
әр түрлі кернеу пайдалануы мүмкін. Қуаттың тұрақты
дерлік мәнінде айнымалы ток кернеуінің ток күшімен
қатар өзгеруін айнымалы токтың трансформациясы
дейді. Айнымалы токтың трансформациясын жүзеге
асыратын құрал трансформатор деп аталады. Ол
электромагниттік индукция құбылысының негізінде
жұмыс істейді. Бұл құралды орыс ғалымы П . Н .
Яблочков (1878 ж.) ойлап тапқан, кейін оны (1882 ж.) И .
Ф . Усагин жетілдірді.
Жүктемесіз трансформатор
Жүктемелі трансформатор
Трансформатордың құрылысы
Темір өзекше

Бiрiншi реттi орам қоректендiрушi кернеу көзiне, ал екiншi
реттi орам тұтынушыларға қосылған. Олардың сәйкес
орамдарының саны n1 және n2-ге тең. Трансформатордың
жұмыс iстеу принципi электромагниттiк индукция
құбылысына негiзделген. Бiрiншi реттi орамдар арқылы
айнымалы ток өткен кезде ферромагниттiк өзекшеде
айнымалы магнит ағыны пайда болады. Бұл магнит ағыны
өз кезегiнде екiншi реттi орамдарды да тесiп өтетiн
болғандықтан осы орамдарда индукциялық ЭҚК-iн
туғызады. Егер екiншi реттi орамдар тұтынушыларға
қосылған болса, онда бұл тiзбектен де айнымалы ток өтедi.
Ал бұл айнымалы ток өзекшеде қайтадан өзiнiң айнымалы
магнит ағынын туғызады. Екiншi орамдардың туғызған
магнит ағыны өзекшедегi толық магнит ағынын кемiтедi,
бұл өз кезегiнде бiрiншi реттi орамдардағы өздiк индукция
ЭҚК-iнiң кемуiне алып келедi. Өздiк индукция ЭҚК-iнiң
кемуiнен бiрiншi реттi тiзбекте ток арта бастайды да,
қоректендiрушi кернеудiң мәнi өздiк индукция ЭҚК-iне
теңескенде жүйеде тепе-теңдiк орнайды. Орамдар санының
бiр-бiрiне қатынасын

трансформациялау
коэффициентi деп атайды. К>1
болғанда трансформаторлар
төмендеткiш, ал K<1 болса
жоғарылатқыш трансформаторлар
болып табылады. Бiрiншi және екiншi
орамдардағы ток күшi, кернеу мен
орам сандарының арасында мынадай
байланыс бар
Энергияның сақталу заңына сәйкес
Р2=P1-Pор-Pөз
мұндағы Р2=I2U2cosφ2 – екiншi
тiзбектен тұтынушылар пайдаланатын
қуат, Р1 =I1U1cosφ1 – бiрiншi тiзбекке
қоректену көзiнен берiлетiн қуат, ал
Рор=I12r1+I22r2 – актив кедергiлерi r1
және r2 – ге тең орамдардағы қуат
шығыны да, Рөз– ферромагниттiк
өзекшенiң магниттелуiмен
байланысты қуат шығыны.
Трансформатордың жұмыс принципі

Айнымалы ток көзі

жүктеме II I
Трансформатордың пайдалы әсер
коэффициентi (ПӘК)

Айнымалы ток көзі

жүктеме II I
ЭҚК катушкаға әсер етуі;
Екі катушканың орам саны бірдей болғанда,
трансформаор кернеуінің өзгеруі;

Трансформатордың түзілуі

N2 N1 Айнымалы ток көзі

жүктеме

Трансфарматор дегеніміз не?

Трансформатор - кернеуді арттырып,
төмендетуге және ауыспалы ток
түрлендіруге мүмкіндік беретін қарапайым
құрылғы. 1878 жылы Ресей ғалымы П.Н.
Яблочков алғаш рет трансформаторларды
ойлап тапқан және электр шамдарға заряд
беру үшін қолданды.
Құрылғы
Трансформатор жабық темірдің ядросынан
тұрады, оның үстіне екі (кейде көп)
орамалы орамалар салынған. Бастапқы деп
аталатын орамалардың бірі ауыспалы
кернеу көзіне қосылған. «Қотару» қосылған
екiншi ораманың, яғни электр энергиясын
тұтынатын құрылғылар мен құрылғыларды
қайталама деп атайды. Екі орамасы бар
трансформатор құрылғысының схемасы
суретте көрсетілген.
Схема суреті
Жұмыс принципі
Трансформатордың әсері электромагниттік
индукция феноменіне негізделген. Ауыспалы ток
бастапқы орамнан өтіп бара жатқанда, әр орамдағы
индукция электр қозғалтқыш күші қозғалатын
темірдің ядросында ауыспалы магниттік ағын
пайда болады. Бұл кернеуді бірнеше рет
трансформатормен ұлғайту арқылы ағымды бірдей
мөлшермен және керісінше азайтамыз.
Трансфарматор түрлері
Электрлітрансформаторы - электр
энергиясын электр энергиясын алу
және пайдалану үшін арналған электр
желілерінде және электр
қондырғыларында электр энергиясын
айырбастауға арналған трансформатор.
Автотрансформатор - трансформатордың
нұсқасы болып табылады, онда бастапқы
және қайталама орамалар тікелей қосылған
және осы себепті тек электромагниттік
байланыстың ғана емес, сондай-ақ электрлі.
Автотрансформатордың орамасы әртүрлі
кернеулерді алуға болатын бірнеше
байланыстың (кем дегенде 3) бар. Бастапқы
және қосалқы тізбектің арасындағы электр
оқшаулаудың (гальваникалық
оқшаулаудың) болмауы.
Автотрансформатордың артықшылығы -
жоғары тиімділік, ядро үшін болаттың
төмендеуі, орамаға арналған мыс, төменгі
салмақ және өлшемдер және ақыр соңында
төменірек шығындар.
Ток трансформатор - трансформатор болып
табылады, ток көзімен жұмыс істейді.
Әдеттегі қолдану - өлшеу, қорғау, басқару
және сигнализация схемаларында
пайдаланылатын мәнге бастапқы токты
азайту. Қайталама орамасының ток шамасы
1A, 5A. Ток трансформаторының негізгі
орамасы өлшенген айнымалы токты бар
тізбеге қосылады, ал өлшеу құралдары
қосалқы тізбекте қосылады. Ток
трансформаторының қайталама арқылы ағып
жатқан ағымы түрлендіру коэффициентіне
бөлінген бастапқы орамдағы токпен тең
болады.
Кернеу трансформаторы - кернеу көзі
арқылы жұмыс істейтін трансформатор
болып табылады. Әдеттегі қолдану -
жоғары вольтты тізбектерде төменге
айналдыру. Кернеу трансформаторын
қолдану жоғары кернеу тізбегіндегі
логикалық қорғаныс тізбектерін және
өлшеу тізбектерін оқшаулауға мүмкіндік
береді.
Импульстік трансформатор - импульстік
сигналдарды импульстік ұзақтығын ондаған
микросекундқа дейін импульстік пішінді аз
бұрмалаумен түрлендіретін трансформатор болып
табылады. Негізгі қолдану - тікбұрышты электрлік
импульсты беру. Ол қысқа мерзімді бейне кернеу
импульстарын түрлендіруге қызмет етеді, олар
әдетте жоғары жүктеме циклімен қайталанады.
Көптеген жағдайларда АТ үшін негізгі талаптар
форманы бұзылмаған күйде трансформатталатын
кернеу импульсінің; шығу кезінде АТ кернеуінің
бір түрі қолданылған кезде, сол пішіндегі кернеу
импульсін алуға болады, бірақ мүмкін, басқа
амплитудасы немесе басқа полярлық болады.

Бөлгіш трансформатор - бұл бастапқы
орамасының екінші орамаларға электрлік
түрде қосылмаған трансформатор. Электр
қуатын оқшаулау трансформаторлары
оқшаулау зақымдануы жағдайында қуатқа
ұшырауы мүмкін кездейсоқ мезгілде жер
бетіне тиетін және тірі бөлшектер немесе
өткізбейтін бөліктермен бірге электр
желілерінің қауіпсіздігін жақсартуға
арналған. Сигналды бөлу
трансформаторлары электр тізбектерінің
гальваникалық оқшаулауын қамтамасыз
етеді.
Бүгiнгi күннiң технологиялары ПӘК-i 97-98% болатын
трансформаторлар жасауға мүмкiндiк бередi.
Трансформаторлардың электр энергиясын
тасымалдаудағы ролi ерекше. Электр энергиясын қашық
аралықтарға тасымалдау күрделi ғылыми-техникалық
мәселе болып табылады. Бұл жердегi негiзгi мәселе
энергия шығынымен байланысты. Өткiзгiштердiң қызуынан
болатын энергия шығыны Джоуль-Ленц заңына сәйкес
тiзбектегi ток күшiнiң квадратына пропорционал, яғни
Q=I2Rt. Олай болса, тасымалдау кезiндегi бос шығынды
азайту үшiн тасымалданатын қуатты кемiтпестен, ток күшiн
мүмкiндiгiнше азайту қажет. Оның бiрден-бiр жолы
кернеудiң шамасын аса жоғары, жүздеген мың вольтқа
көтеру. Жоғарғы вольтты электр тасымалдау жүйелерiнiң
болуы осымен байланысты. Электр энергиясын өндiретiн
жерде кернеудi трансформаторлардың көмегiмен 400-500
мың вольтқа дейiн жоғарылатады да, тасымалдап жеткiзген
соң энергияны тұтынатын жерде керiсiнше өндiрiстiк 220
вольтқа дейiн кемiтедi.

Трансформатордың мінездемесін
дәптерге жазып алыңдар:
U1, U2 – бірінші және екінші жүктеменің электр
кернеуі.
I1, I2 – бірінші және екінші жүктеменің ток күші
N1, N2 – бірінші және екінші жүктеменің орама саны
k –трансформация коэффициенті

U 1 N1 I 2
k
U 2 N 2 I1
Трансформатордың ПӘК-і

Р1 и Р2 – бірінші және екінші жүктеменің қуат
күші
η – Пайдалы әсер коэффициенті

Р2 I 2U 2

Р1 I1U1

Трансформатордың ПӘК-і

Бүгiнгi күннiң технологиялары ПӘК-i 97-98%
болатын трансформаторлар жасауға
мүмкiндiк бередi

I 2U 2 I1U1 I1U1

Трансформатордың
сызбалық белгісі

Трансформатордың түрлері

Ұқсас жұмыстар

ТРАНСФОРМАТОР

Электр энергиясын тұтынушылар

Электр машиналар

Электрмен жабдықтау жүйесін басқаруды ұйымдастыру

БАҒЫТТАУШЫ ТАРАТҚЫШТАР

Бөлуші электр тораптарын қайта құрылымдау

Электр тогы соғудан адамды қорғаудың негізгі шаралары

Асинхронды электрқозғалтқышты қосқыш розетка көмегімен қосу өндірістік сабақ

Электр энергиясымен қамту жүйесін жобалау және есептеу

Электрлік тізбек және оның элементтері

Пәндер