YUksiz ishlash tajribasi. YUksiz ishlash deb transformatorning shunday ishlash rejimi nazarda tutiladiki, unda birlamchi chulg‘amga turli qiymatlarda kuchlanish ulab, ikkilamchi chulg‘am uzilgan, ya’ni yuklanishga ulanmagan ( ) bo‘ladi. Bunday holat uchun kuchlanishlar va toklar tenglamalari quyidagi shaklga keladi
(1.40)
Transformator yuksiz ishlaganda foydali quvvat nolga teng bo‘lgani uchun, transformatorning kirishidagi yu.i. quvvati magnit o‘zakdagi magnit quvvat isrofi (gisterezis va uyurma toklar isroflari)ga, hamda faqat birlamchi chulg‘amdagi Joul (misdagi) isroflari I02r1 (chulg‘amdagi tok oqishi sababli uning qizishi)ga sarf bo‘ladi.
Biroq, I0 tokning kichik ekanligini e’tiborga olib (uning qiymati nominal tok I1nom ning 2-10% dan katta emas), elektr I02r1 isroflarni e’tiborga olmaslik va transformatorning barcha yu.i. quvvati magnit o‘zakdagi magnit quvvatlardan iborat, deb hisoblash mumkin. Shu sababli magnit isroflarni transformatorda yu.i. isroflari, deb qabul qilingan.
Transformator yuksiz ishlash tajribasi 1.29,a-rasmda keltirilgan sxemadan foydalanib bajariladi. Sxemaga ulangan elektr o‘lchov asboblari komplekti bevosita birlamchi chulg‘amga keltirilgan kuchlanish , ikkilamchi chulg‘amdagi kuchlanish , yu.i. quvvati va yu.i. toki ni o‘lchash imkoniyatini beradi.
1.29-rasm. Bir (a) va uch fazali (b) transformatorlar yuksiz ishlash tajribasi
sxemalari
Bir fazali transformator birlamchi chulg‘amiga, aksariyat, kuchlanishni 0 dan 1,15·U1nom gacha ravon oshirish imkonini beruvchi bir fazali kuchlanish rostlagichi (BKR) dan beriladi. Bunda, tahminan bir hil oraliqda yu.i. toki oshirilib, barcha o‘lchov asboblari ko‘rsatkichlari yozib olinadi. Shundan so‘ng yu.i. tavsiflari: yu.i. toki Io, yu.i. quvvati va yu.i. quvvat koeffitsienti ning kuchlanishga bog‘liqligi (1.30-rasm) quriladi.
1.30-rasm. Transformator yu.i. tavsiflari
Bu tavsiflarning egri chiziqli ekanligi magnit o‘zakning to‘yingan holatiga bog‘liq bo‘lib, kuchlanish U1 ning ma’lum qiymatidagina yaqqol tus oladi.
Uch fazali transformatorning yu.i. tajribasi bajarilishida birlamchi chulg‘am U1 kuchlanishi biror uch fazali kuchlanish rostlagichi UFKR (1.29,b-rasm) yordamida boshqariladi. Yuksiz ishlash tavsiflari uchchala faza tok va kuchlanishlarining o‘rtacha qiymatlari uchun quriladi
(1.41)
(1.42)
Bir fazali transformator uchun quvvat koeffitsienti quyidagicha aniqlanadi
(1.43)
(1.44)
Bunda va - bir fazali vattmetrlarning ko‘rsatkichlari; va -kuchlanish va toklarning faza qiymatlari.
Yuksiz ishlash tajribasi natijasi bo‘yicha quyidagilar aniqlanadi:
transformatsiyalash koeffitsienti
k = U1/U20 = wl/w2;
kuchlanish nominal U1nom bo‘lgandagi yu.i. toki (nominalga nisbatan protsentda)
i0=(Ionom/I1nom)100%. (1.45)
yu.i. quvvat isrofi R0.
Uch fazali transformatorlarning yu.i. rejimida fazalardagi toklar teng emas va nosimmetrik tizimni tashkil qiladilar (§ 1.8ga qarang), shu sababli quvvat R0 ni ikki vattmetr usuli (1.29,b-rasmda keltirilganidek) yoki uch vattmetr usuli yordamida o‘lchash zarur. Yu.I. rejimida 1.31-rasmdagi almashtirish sxemasining birlamchi shoxobchasi kuchlanishlar pasayuvi juda kichik miqdor bo‘lganligi sababli, sezilarli xatoga yo‘l qo‘ymasdan, magnitlovchi shoxobcha parametrlarini hisoblashda quyidagi ifodalarni qo‘llash mumkin:
(1.46)
(1.47)
(1.48)
Aksariyat, umum mo‘ljal katta va o‘rta quvvatli transformatorlarda nominal birlamchi kuchlanish bo‘lganda yu.i. tokining miqdori i0=10÷0,6% dan oshmaydi. Agar nominal kuchlanish U1nom ga mos bo‘lgan amaldagi yu.i.toki I0nom va yu.i. quvvati P0nom katalogdagi shu transformator ko‘rsatkichlaridan katta bo‘lsa, bu shu transformatorning nosozligidan darak beradi: chulg‘amlarda qisqa tutashgan o‘ramlar mavjudligi yoki magnit o‘zak plastinalarida tutashliklar borligidan darak beradi.
1.31-rasm. Transformatorning yuksiz ishlash almashtirish sxemasi
Misol 1.4. Yuqorida 1.30-rasmda uch fazali transformatorning yu.i. tavsiflari keltirilgan bo‘lib, pasport qiymatlari quyidagicha: Snom=100kV·A; Ulnom,/U2nom=6,3/0,22 kV; chulg‘amlar ulanish Y/Y. Transformator almashtirish sxemasi magnitlovchi shoxobchasining parametrlari zm, rm va xt xamda QK chulg‘ami faza kuchlanishi U2f = 127 V nominal bo‘lganda yu.i. toki aniqlansin.
Echish. Magnitlovchi shoxobcha to‘la qarshiligi (1.46) dan
Magnitlovchi shoxobcha aktiv qarshiligi (1.47) dan ,
Magnitlovchi shoxobcha induktiv qarshiligi (1.48) dan
Yuksiz ishlash toki (1.45) dan
bunda tokning QK chulg‘amidagi nominal tok
bunda U2nom— ikkilamchi kuchlanishning liniya qiymati.
Qisqa tutashuv tijribasi. Transformatorning qisqa tutashuvi (q.t.) shunday rejimki, unda ikkilamchi chulg‘am klemmalari qisqa tutashgan bo‘lib (zn=0), bu chulg‘amdagi kuchlanish nolga teng bo‘ladi (U2=0). Ekspluatatsiya sharoitida, transformatorga to‘la kuchlanish U1nom ulanganda, qisqa tutashuv avariya rejimi hisoblanadi va transformator uchun katta xavf tug‘diradi.
Q.t. tajribasi o‘tkazishda bir fazali transformatorning QK chulg‘ami qisqa tutashtiriladi (1.32,a-rasm), YuK chulg‘amiga esa pasaytirilgan kuchlanish beriladi, kuchlanish rostlagichi bilan UK.nom gacha asta oshirib, birlamchi (I1k=I1nom) va ikkilamchi (I2k=I2nom) chulg‘amlardagi toklar nominal qiymatlarigacha etkaziladi. Shu tariqa o‘lchov asboblari ko‘rsatkichlari yozib olinadi va q.t. tavsiflari: q.t. toki I1K, q.t. quvvati Rk, va quvvat koeffitsientining kuchlanishga bo‘lgan bog‘liqligi quriladi (1.33-rasm).
Uch fazali transformator bo‘lganda tajriba 1.32,b-rasmda keltirilgan sxema bo‘yicha bajariladi, q.t. kuchlanishi va q.t. toki uchchala faza ko‘rsatkichlarining o‘rtacha arifmetik qiymatlaridan olinadi
1.32-rasm. Bir (a) va uch fazali (b) transformator qisqa tutashuv
tajribasi sxemasi
(1.49)
(1.50)
Q.t. dagi quvvat koeffiuienti quyidagicha aniqlanadi
cosφk=Rk/(3UkI1k), (1.51)
bunda uch fazali transformator aktiv quvvati ikki vattmetr usuli bilan o‘lchanadi. Unda q.t. quvvati quyidagicha bo‘ladi
(1.52)
Ushbu (1.52) tenglikda PK i RK — bir fazali vattmetrlarning ko‘rsatkichlari, Vt.
1.33-rasm. Transformator q.t. tavsifi
Qisqa tutashuv tajribasida transformator chulg‘amlaridagi nominal tokni ta’minlaydigan kuchlanish qisqa tutashuv nominal kuchlanishi deyiladi va, aksariyat, nominal kuchlanishga nisbatan foizda hisoblanadi va transformator pasportida keltiriladi
(1.53)
Kuchli transformatorlar uchun = (5-10)·U1HOM , %.
Yuqorida keltirilgan (1.20) ga ko‘ra, magnit o‘zakdagi magnit oqim birlamchi kuchlanish U1ga proporsionaldir. Ammo bu kuchlanish q.t. vaqtida 10·U1HOM %dan oshmasligi sababli magnit oqim ham juda kichik bo‘ladi. Bunday kichik magnit oqimni hosil qilish uchun shunchalar kichik magnitlovchi tok kerak bo‘ladiki, tokiga nisbatan uni e’tiborga olmasa ham bo‘ladi. Shuning uchun qisqa tutashgan transformatorning toklar tenglamasida quyidagicha bo‘ladi almashtirish sxemasida esa magnitlovchi shoxobcha bo‘lmaydi (1.34,a-rasm).
Bunday almashtirish sxemasi uchun kuchlanishlar tenglamasini quyidagicha yozish mumkin
, (1.55)
yoki (1.56)
Qisqa tutashuvda transformatorning to‘liq qarshiligi
(1.57)
bunda va — qisqa tutashuv qarshiligi ning aktiv va reaktiv tashkil etuvchilari.
Transformatorning qisqa tutshuv toklar (1.54) va kuchlanishlar (1.55) tenglamalaridan foydalanib, q.t. tajribasi uchun vektor diagrammasini quramiz (1.34,b-rasm).
1.34-rasm. Transformatorning qisqa tutashuv almashtirish sxemasi (a) va vektor diagrammasi (b)
(1.54)
Diagramma qurishni kuchlanish vektoridan boshlaymiz. So‘ngra kuchlanishga nisbatan φk burchagi ostida tok vektori I1K = –I2K ni o‘tkazamiz. Birlamchi, so‘ngra ikkilamchi chulg‘amlardagi kuchlanishlar pasayuvi , va , vektorlarini qo‘yib, AOV to‘g‘ri burchakli uchburchakni hosil qilamiz. Bu uchburchak qisqa tutashuv uchburchagi deyiladi. Uchburchakning tomonlari quyidagilarga teng bo‘ladi
bunda
(1.58)
bu erda Uk.a Uk.r — qisqa tutashuv kuchlanishining aktiv va reaktiv tashkil etuvchilari, V.
Qisqa tutashuvdagi almashtirish sxemasining to‘liq, aktiv va induktiv qarshiliklari quyidagicha bo‘ladi
(1.59)
(1.60)
(1.61)
Aniqlangan qarshiliklar va , quvvat , quvvat isrofi cosφk miqdorlari ishchi harorat +750S ga keltirish kerak
(1.62)
(1.63)
(1.64)
. (1.65)
Bu erda - chulg‘am harorati θ1 bo‘lgan qisqa tutashuv aktiv qarshiligi;
α=0,004 - mis va alyuminiy uchun qizishdan kengayish koeffitsienti.
Qisqa tutashuv tajribasida asosiy magnit Fmax maydoni birlamchi chulg‘amda nominal kuchlanish bo‘lgandagi magnit oqimning birnecha foizini tashkil etganligi sababli, q.t. dagi magnit isroflarini e’tiborga olmasa ham bo‘ladi. Demak, transformatorning q.t. dagi olayotgan quvvati to‘laligicha chulg‘amlardagi elektr isroflarga sarflanar ekan
Bundan so‘ng, q.t. quvvati ishchi harorat +75 °S ga keltiriladi
Misol 1.5. Quvvati 100 kV·A, liniya kuchlanishlari 6,3/0,22 V, chulg‘amlar ulanishi Y/Y (kuchlanish QK chulg‘amlarigi ulangan) uch fazali transformator q.t. tajribasi o‘lchov asboblar natijalari 1.1-jadvalda keltirilgan. Q.T. tavsivlarini quring:
q.t. toki ning kuchlanish ga bog‘liqligi;
q.t. quvvati ning kuchlanish ga bog‘liqligi;
q.t. quvvati koeffitsienti ning kuchlanish ga bog‘liqligi.
Echish. Quyida 1.1-jadvalda q.t. tajribasi natijasida olingan parametrlarning bo‘lgandagi faza nominal q.t. kuchlanishi ga mos keluvchi qiymatlari keltirilgan.
1.1-jadval
№
izmereniya
|
UkA, B
|
UkB, B
|
UkC, B
|
IkA, A
|
IkB, A
|
IkC, A
|
Pk, Bt
|
1
2
3
4
|
64
105
147
191
|
63
105
146
189
|
62
103
145
190
|
2,9
5,1
7,2
9,2
|
3,0
5,0
7,0
9,2
|
3,1
5,0
7,2
9,1
|
190
513
1040
1780
|
Uch faza uchun q.t.dagi faza kuchlanishlarinig o‘rtacha qiymatlari (1.49)dan
Uk.nom = (191 +189 +190)/3 = 190 V.
Uch faza uchun q.t. tokining o‘rtacha qiymati (1.50)dan
I1k=(9,2+9,2+9,1)/3=9,15A.
Q.t. tajrabasidan transformator almashtirish sxemasi parametrlari: - (1.59) dan q.t. to‘la qarshiligi
zk=Uk.nom/I1nom=190/9,15=20,8Om;
- Q.t. quvvati ifodasidan Pk = I1k2rk q.t. aktiv qarshiligini aniqlaymiz
rk = Pk /(3 I12nom)=1780/(3·9,152) = 7,1 Om;
- Q.t. induktiv qarshiligi (1.61) dan
Tajribalar o‘tkazilayotganda transformator chulg‘amlarining harorati θ1=20°S, deb hisoblab, hosil qilingan qiymatlarni chulg‘amlar qizishi natijasida hosil bo‘lgan harorat +750 C ga keltiramiz: q.t. aktiv qarshiligi (1.62) ifodadan aniqlanadi
rk75= 7,1[1 + 0,004(75 - 20)] = 8,6 Om;
q.t. to‘la qarshiligi
q.t. quvvati (1.64) ifodadan aniqlanadi
Rk75=3I1k2rk75=3·9.152·8.6 =2160 Vt;
Quvvat koeffitsienti
cosφk75 = rk75 /zk75= 8.6/21.5 = 0,40;
q.t. kuchlanishi (1.65)dan
uk75 =( I1k zk.75/Ulmm)100 = (9,15·21,5·√3/6300)l00 = 5,4%.
Shunday tartibda q.t. tokining boshqa qiymatlari uchun q.t. parametrlarini hisoblaymiz. Hisoblashlar natijalarini 1.2-jadvalga kiritamiz, so‘ngra qisqa tutashuv tavsiflarini quramiz (1.33-rasm).
1.2-jadval
№ izmereniya
|
Uk,V
|
I1k,A
|
Rk75,VT
|
cosφk75
|
1
2
3
4
|
65
108
152
190
|
3
5
7
9,15
|
230
620
1260
2160
|
0,40
0,40
0,40
0,40
|
|
