Էլեկտրական ձուլներ – բանաձևեր և հավասարումներ

Տրանսֆորմատորները էլեկտրական սարքավորումների ամենահաճախ հանդիպող տեսակներից մեկն են, և դրանք կարող են հանդիպել էլեկտրական ճարտարագիտության բազմաթիվ կիրառություններում, ներառյալ էլեկտրաէներգիայի համակարգերը։ Այսպիսով, էլեկտրական ճարտարագետի դիրքում սովորաբար անհրաժեշտ է հաշվարկել տրանսֆորմատորի տարբեր հատկությունները, որպեսզի հաստատել դրա աշխատանքի պայմանները։ Դրա համար կարող է օգտագործվել սովորական հավասարումներ, որոնք կարող են հանդիպել այս հոդվածի հաջորդ բաժիններում։

Ինչ է տրանսֆորմատորը?

Տրանսֆորմատորը ստացիոնար փոփոխական հոսանքի էլեկտրական սարքավորում է, որը օգտագործվում է էլեկտրաէներգիայի համակարգերում նախատեսված լարման մակարդակը փոփոխելու համար։ Սա կարող է նշանակել լարման մակարդակի մեծացում կամ նվազում։ Տրանսֆորմատորը կարող է փոփոխել լարման և հոսանքի մակարդակը, բայց հաճախարանը մնում է նույնը։

Տրանսֆորմատորների տարբեր տեսակները

Տրանսֆորմատորը կարող է դասակարգվել երեք հիմնական կատեգորիաներից մեկի մեջ՝ ըստ դրա աշխատանքի եղանակի:

• Լարման մակարդակը բարձրացնող տրանսֆորմատորը կարող է օգտագործվել լարման մակարդակը բարձրացնելու համար, որը կոչվում է բարձրացնող տրանսֆորմատոր։

• Լարման մակարդակը իջեցնող տրանսֆորմատորը կարող է օգտագործվել լարման մակարդակը իջեցնելու համար, որը սկզբում բարձր լարման մակարդակով է սկսվում։

• Միացման տրանսֆորմատորը սարքավորում է, որը չի փոփոխում լարման մակարդակը, բայց էլեկտրականորեն հատում է երկու անկախ էլեկտրական շղթաները։ Այն նաև կոչվում է 1-ից-1 տրանսֆորմատոր։

Տրանսֆորմատորի EMF-ի հավասարումը

Տերմինը «տրանսֆորմատորի EMF-ի հավասարում» նշանակում է մաթեմատիկական բանաձևը, որը որոշում է տրանսֆորմատորի պտույտներում առաջացած էլեկտրամագնիսական դաշտի (EMF) արժեքը։

Հիմնական պտույտի էլեկտրամագնիսական դաշտի հավասարումը հետևյալն է.

E1=4.44fϕmN1=4.44fBmAN1

Երկրորդ շրջանառության էլեկտրոմագնիսական դաշտի հավասարումը հետևյալն է.

E2=4.44fϕmN2=4.44fBmAN2

Որտեղ,

f - Ապահովման հաճախություն,

ϕm – Կորի մեքենայական հոսք,

Bm– Կորի մեքենայական հոսքի խտություն,

A – Կորի հատուկ մակերես,

N1 և N2 – Առաջին և երկրորդ շրջանառության պտույտների քանակ։

Երկայնության հարաբերությունը ձեռնաշարի մեջ

Երկայնության հարաբերությունը ձեռնաշարի մեջ սահմանվում է որպես հիմնական կողմի (N1) և երկրորդական կողմի (N2) շտապների քանակի հարաբերությունը ձեռնաշարում։

Երկայնության հարաբերությունը=Հիմնական շտապների քանակը (N1)/Երկրորդական շտապների քանակը (N2)

Նախագծի լարման ձեռնափոխման հարաբերությունը

«Լարման ձեռնափոխման հարաբերություն» տերմինը նշանակում է ձեռնաշարի հոսանքի համար համաչափ հոսանքի (AC) ելքային լարման և հոսանքի մուտքային լարման հարաբերությունը։ Այն նշանակվում է K տառով։

Լարման ձեռնափոխման հարաբերություն,

K=Ելքային լարում (V2)/Մուտքային լարում (V1)

Հոսանքի ձեռնափոխման հարաբերությունը ձեռնաշարում

«Հոսանքի ձեռնափոխման հարաբերություն» տերմինը նշանակում է ձեռնաշարի ելքային հոսանքի, որը հոսում է նրա երկրորդական շտապում, և մուտքային հոսանքի, որը հոսում է նրա հիմնական շտապում, հարաբերությունը։

Հոսանքի ձեռնափոխման հարաբերություն,

K=Երկրորդ շղթայի հոսանքը (I2)/Առաջին շղթայի հոսանքը (I1)

Հոսանքի ձևափոխման հարաբերությունը լարման ձևափոխման հարաբերության և պտույտների հարաբերության հետ

Հետևյալ բանաձևը ցույց է տալիս պտույտների հարաբերության, լարման ձևափոխման հարաբերության և հոսանքի ձևափոխման հարաբերության միջև գոյություն ունեցող կապը:

Պտույտների հարաբերություն =N1/N2=V1/V2=I2/I1=1/K

Այս պայմաններում լարման ձևափոխման հարաբերությունը հոսանքի ձևափոխման հարաբերության հետ փոխադարձ է կապված: Դա հետևում է այն փաստից, որ երբ տրանսֆորմատորը բարձրացնում է լարման մակարդակը, նույն հարաբերությամբ իջեցնում է հոսանքը, որպեսզի պահպանի մագնիսական դաշտի ուժը (MMF) կորի մեջ կանսցիացված մակարդակում:

MMF Տրանսֆորմատորի հավասարում

Մագնիսական շարժիչ ուժը նշանակվում է MMF-ով: Տրանսֆորմատորի ամպեր-պտույտների գնահատականը մեկ այլ անուն է MMF-ի համար: Տրանսֆորմատորի կորում ստեղծված հաստատուն մագնիսական հոսքը ստեղծվում է MMF-ով: Այն որոշվում է շղթայի պտույտների քանակի և հոսանքի հարաբերությամբ, որը հոսում է այդ շղթայով:

Առաջին շղթա, MMF=N1I1

Երկրորդ սպիտակը, MMF=N2I2

Որտեղ,

I1-Ալիքային սարքի հիմնական սպիտակում հոսանքը

I2– Ալիքային սարքի երկրորդ սպիտակում հոսանքը

Ալիքային սարքի սպիտակների համարժեք դիմադրությունը

Ալիքային սարքի հիմնական և երկրորդ սպիտակների կառուցման համար հաճախ օգտագործվում է բրոնզայի լար։ Արդյունքում, նրանք ունեն վերջավոր դիմադրություն, չնայած այն անչափ ցածր է։ R1 սիմվոլը օգտագործվում է հիմնական սպիտակի դիմադրությունը նշելու համար, իսկ R2 սիմվոլը՝ երկրորդ սպիտակի դիմադրությունը նշելու համար։

Ալիքային սարքի ընդհանուր շղթայի համար, հիմնական կամ երկրորդ կողմում, ալիքային սարքի սպիտակների համարժեք դիմադրությունը տրված է։

Այսպիսով, ալիքային սարքի հիմնական կողմի սպիտակների համարժեք դիմադրությունը կարող է հաշվվել հետևյալ կերպ։

R01=[R1+R′2]=[R1+(R2/K2)]

Տրանսֆորմատորի երկրորդային կողմի վայրկերի համարժեք դիմադրությունը կարող է հաշվվել հետևյալ կերպ.

R02=[R2+R′1]=[R2+(R1K2)]

Որտեղ,

R1 ′ նշանակում է գլխավոր վայրկերի դիմադրությունը երկրորդային կողմի նկատմամբ,

R2 ′ նշանակում է երկրորդային վայրկերի դիմադրությունը գլխավոր կողմի նկատմամբ,

R1 նշանակում է գլխավոր վայրկերի դիմադրությունը,

R2 նշանակում է երկրորդային վայրկերի դիմադրությունը,

R01 նշանակում է թրանսֆորմատորի համարժեք դիմացը գլխավոր կողմի համար և

R02 նշանակում է թրանսֆորմատորի համարժեք դիմացը երկրորդական կողմի համար:

Թրանսֆորմատորի պտույտների թուլացող ռեակտանսը

“Թրանսֆորմատորի պտույտների թուլացող ռեակտանս” տերմինը նշանակում է թրանսֆորմատորում մագնիսական հոսքի թուլացումից ծնված ինդուկտիվ ռեակտանսը:

Գլխավոր պտույտի համար,

X1= E1/I1

Երկրորդական պտույտի համար,

X2= E2/I2

Այս հավասարման մեջ,

X1 նշանակում է գլխավոր պտույտի թուլացող ռեակտանսը:

X2 նշանակում է երկրորդ պտուհայի թողքի ռեակտանսը,

E1 նշանակում է առաջին պտուհայի ինդուկցիայով ծագած էլեկտրական ուժը և

E2 նշանակում է երկրորդ պտուհայի ինդուկցիայով ծագած էլեկտրական ուժը:

Երկրորդ պտուհայի ռեակտանսի և ձգող ուժի համարժեքը

Առաջին և երկրորդ պտուհայի ընդհանուր ռեակտանսը ձգող ուժի համար անվանում են համարժեք ռեակտանս:

Առաջին պտուհայի համար ձգող ուժի համար համարժեք ռեակտանսը հետևյալն է.

X01=[X1+X′2]=[X1+(X2/K2) ]

Երկրորդ պտուհայի համար ձգող ուժի համար համարժեք ռեակտանսը հետևյալն է.

X02=[X2+X′1]=[X2+(K2X1)]

Այս հավասարման մեջ,

X1‘ նշանակում է գլխավոր պտույտի սեկոնդային կողմի լցումը, և

X2‘ նշանակում է սեկոնդային պտույտի գլխավոր կողմի լցումը:

Տրանսֆորմատորի պտույտների ընդհանուր իմպեդանսը

«Տրանսֆորմատորի պտույտների ընդհանուր իմպեդանս» տերմինը նշանակում է պտույտների դիմադրությունը և լցումը համատեղ գործողության արդյունքում ձեռնարկված դիմադրությունը:

Տրանսֆորմատորի գլխավոր պտույտի իմպեդանսը նշվում է որպես

Z1=√R21+X21

Տրանսֆորմատորի սեկոնդային պտույտի իմպեդանսը նշվում է որպես

Z2=√R22+X22

Առաջին կողմում փոխհոսների համար հավասարազոր դիմադրությունը հաշվվում է հետևյալ կերպ:

Z01=√R201+X201

Երկրորդ կողմում փոխհոսների համար հավասարազոր դիմադրությունը հաշվվում է հետևյալ կերպ:

Z02=√R202+X202

Փոխհոսների մուտքային և ելքային լարման հավասարումները

Փոխհոսների համարժեք շղթայում օգտագործվում է KVL բանաձևը մուտքային և ելքային լարման հավասարումները ստանալու համար:

Փոխհոսների մուտքային լարման հավասարումը կարող է գրվել հետևյալ կերպ:

V1=E1+I1R1+jI1X1=E1+I1(R1+jX1)=E1+I1Z1

Տրանսֆորմատորի ելքային լարման հավասարումը կարող է գրվել հետևյալ ձևով.

V2=E2−I2R2−jI2X2=E2−I2(R2+jX2)=E2−I2

Տրանսֆորմատորի կորուստները

1). Կորի կորուստները և

2). Պղինձի կորուստները

երկու տարբեր տեսակի կորուստներ կարող են տեղի ունենալ ձեռնաշարում:

1). Կորի կորուստներ

Հիսթերեզի կորուստը և պայմանական հոսքի կորուստը ներկայացնում են ձեռնաշարի ընդհանուր կորի կորուստը, որը կարող է արտահայտվել այսպես.

Կորի կորուստ=Ph+Pe

Այդ պայմաններում հիսթերեզի կորուստը պայմանավորվում է կորում տեղի ունեցող մագնիսական հակադարձումից:

Հիսթերեզի կորուստ, Ph=ηB1.6maxfV

Բացի այդ, պայմանական հոսքը պայմանավորվում է կորում հոսող պայմանական հոսքերով:

Պայմանական հոսքի կորուստ, Pe=keB2mf2t2

Որտեղ,

η – Ստեյնմեցի գործակից,

Bm–Առավելագույն մագնիսական հոսքի խտությունը,

Ke– Հողունային հոսքի հաստատունը,

f – Մագնիսական հոսքի հակադարձումը և

V – Կորի ծավալը։

2) Պղինձի կորուստ

Պղինձի կորուստը պատահում է ձգողական փոխանցումի համար բարձր դիմադրություն ունեցող շրջանառումների պատճառով։

Պղինձի կորուստ=I21R1+I22R2

Պորձու կարգավորումը փոխանցումում

Փոխանցման ելքային լարման փոփոխությունը բեռ չունեցող դիրքից լրիվ բեռ ունեցող դիրքին նկարագրվում է որպես փոխանցման լարման կարգավորում և այն չբեռնված լարման հարաբերությամբ չափվում է։

Լարման կարգավորում=(Չբեռնված լարում - Լրիվ բեռնված լարում)/Չբեռնված լարում

Փոխանցման արդյունավետությունը

Մեխանիզմի էֆեկտիվությունը սահմանվում է որպես դուրս գալիս էներգիայի և մուտքային էներգիայի հարաբերություն։

Էֆեկտիվություն, η = Դուրս գալիս էներգիա (Po)/Մուտքային էներգիա (Pi)

Էֆեկտիվություն, η = Դուրս գալիս էներգիա / (Դուրս գալիս էներգիա + Հանումներ)

Մեխանիզմի էֆեկտիվությունը բոլոր բեռների պայմաններում

Հետևյալ բանաձևը օգտագործվում է մեխանիզմի էֆեկտիվության որոշման համար տվյալ բեռնի դեպքում:

η = x × լրիվ բեռն kVA × էներգիայի գործակից / (x × լրիվ բեռն kVA × էներգիայի գործակից) + Հանումներ

Մեխանիզմի օրվա էֆեկտիվությունը

Մեխանիզմի օրվա էֆեկտիվությունը սահմանվում է որպես դուրս գալիս էներգիայի (կՎ) և մուտքային էներգիայի (կՎ) հարաբերություն 24 ժամանակային պարագայում։

η_օրվա = Դուրս գալիս էներգիա կՎ / Մուտքային էներգիա կՎ

Մեխանիզմի առավելագույն էֆեկտիվության պայմանը

Երբ մեխանիզմի կորի կորուստները և նարնջագույն կորուստները հավասար են միմյանց, մեխանիզմի էֆեկտիվությունը նրա առավելագույն մակարդակում է։

Այսպիսով, որպեսզի հասնել մեխանիզմի առավելագույն էֆեկտիվությանը

Միջոցառման կոպրելի հուստ=Միջոցառման կորի հուստ

Առավելագույն ձեռաշարի էֆեկտիվությունը բեռի հոսանքի համապատասխան

Ձեռաշարի առավելագույն էֆեկտիվության համար բեռի հոսանքը (կամ) երկրորդական պալանքի հոսանքը տրվում է,

I2=√Pi/R02

Ամփոփում

Այս հոդվածը բացատրել է էլեկտրական ձեռաշարների ամենակարևոր բանաձևերը, որոնք շատ կարևոր են բոլոր էլեկտրական ճարտարագիտության ուսանողների և յուրաքանչյուր էլեկտրական ճարտարագետի համար:

Հայտարարություն: Պահպանել օրիգինալը, լավ հոդվածները արժանի են կիսվել, եթե կա իրավունքների խախտում խորհուրդ է հեռացնել: