175T manyetik fluks yoğunluğunun zirve/ORT ənələrinin vəziyyəti və təhlili

Ümumiyyətlə, məsilləli güc transformatorunun demir nüvəsinin işləmə maqnit induksiyası təxminən 1.75T ola bilər (konkret dəyər boş zərurət və səs tələblərinə bağlıdır). Amma burada bir cümlədən asan, lakin çox təxəttük yaradan sual var: bu 1.75T maqnit induksiya dəyəri qırxıcı dəyərdirmi, yaxud effektiv dəyərdirmi?

Hətta transformator dizaynı ilə bir çox illik təcrübə olan mühəndisə soruşanda, onlar da həyat ki, daima doğru cavabı verə bilməyə bilərlər. Bir çox insan ilk olaraq "effektiv dəyər" deyə blöf edə bilərlər.

Əslində, bu problemin həllinə baxmaq üçün transformator dizaynında əsas teorik biliklərə malik olmaq lazımdır. Faradeynin elektromaqnit induksiya qanunundan başlayaraq, hesablama bilgisinə əsaslanaraq nəticələr ala bilərik.

01 Formulanın çıxarılması

Xarici elektrik gücünün qaldırıcısı sinus dalğası olduğunda, demir nüvədəki əsas maqnit fluxu sinus dalğası kimi gözlənilə bilər. Demir nüvədəki əsas maqnit fluxu φ = Φₘsinωt kimi qəbul edək. Faradeynin elektromaqnit induksiya qanununa görə, induksiya olunan voltaj:

Xarici elektrik gücü voltazı, birinci bobinin induksiya etdiyi voltaja təxminən bərabər olduğu üçün, U-nu xarici elektrik gücü voltazının effektiv dəyəri kimi qəbul edək. O zaman:

Daha da sadələşdirməklə:

Formulada (1):

• U - birinci tərəfdəki elektrik gücü faz voltajının effektiv dəyəri, volt (V)-da;

• f - birinci tərəfdəki elektrik gücü voltajının frekvensi, herz (Hz)-da;

• N - birinci bobinin elektrik turu sayı;

• Bₘ - demir nüvənin işləmə maqnit flux induksiyasının qırxıcı dəyəri, tesla (T)-da;

• S - demir nüvənin effektiv kəsiyy sahəsi, kvadrat metr (m²)-da.

Formuladan (1) görünür ki, U voltajın effektiv dəyəridir (yəni, ifadənin sağ tərəfi kvadrat kökü 2-yə bölünmüşdür), Bₘ burada demir nüvənin işləmə maqnit flux induksiyasının qırxıcı dəyərini, effektiv dəyərini deyil, göstərir.

Əslində, transformatorlar sahəsində, voltaj, cərəyan və cərəyan sıxlığı adətən effektiv dəyərlərlə təsvir olunur, amma maqnit flux induksiyası (demir nüvələrdə və maqnit qoruyucularında) adətən qırxıcı dəyərlərlə təsvir olunur. Amma qeyd edilməlidir ki, bəzi simulyasiya proqramlarında maqnit flux induksiyasının hesablanan nəticələri standart olaraq effektiv dəyər (RMS) kimi gəlir, məsələn Magnet; digər proqramlarda isə qırxıcı dəyər (Peak) kimi gəlir, məsələn COMSOL. Bu proqramların nəticələri arasındakı fərqlərə xüsusi diqqət yetirmək lazımdır, böyük təxəttüklərden qorunmaq üçün.

02 Formulanın Mühümliyi

Formula (1) transformatorlar sahəsində və hətta bütün elektrik mühəndisliyi sahəsində tanınmış "4.44 formula"dır. (2π kvadrat kökü 2-yə bölündüyü zaman əldə edilən nəticə tamamilə 4.44-dür – bu akademiki bir rastlaşmadır?)

Bu formulaya baxışdan sadə görünür, amma çox mühüm bir mənası var. Elektrik və maqnitikliyi bir matematik ifadə ilə ağıllıca birləşdirir, hətta orta məktəb tələbəsi anlaya bilər. Formulanın sol tərəfində elektrik miqdarı U, sağ tərəfində isə maqnit miqdarı Bₘ var.

Əslində, neçə dəqiqlikli transformator dizaynı olsa da, biz bu formuladan başlaya bilərik. Məsələn, sabit flux voltaj regulyasiyası, dəyişən flux voltaj regulyasiyası və hibrit voltaj regulyasiyası olan transformatorlar. Bu formulanın gəriçi mənasını (onun mənasını anlamaq çox mühüm) qavrayıb, istənilən transformatorun elektromaqnit dizaynını idarə etmək mümkündür.

Bu, yan sütun voltaj regulyasiyası və çoxlu corp voltaj regulyasiyası olan güc transformatorlarını, traksiya transformatorları, faz axmaqlandırıcı transformatorları, rektifikator transformatorları, konverter transformatorları, furnac transformatorları, test transformatorları və ayarlanan reaktorları də özünə daxil edir. Bu aşırı sadə formulunun, transformatorların sirli pərdəsini tamamilə açdığını demək çox az olardı. Şübhəsiz, bu formula, transformatorların elmi sarayına girə biləcək bir qapıdır.

Bəzən, sonradan alınan matematik ifadə fiziki mənasını örtə bilər. Məsələn, bu formulanı (1) anlamaqda, bu matematik ifadəyə görə, transformatorun birinci bobinin tur sayı və demir nüvənin kəsiyy sahəsi sabitdirsə, demir nüvənin işləmə maqnit flux induksiyası Bₘ xarici stimulyasiya voltajı U tərəfindən müəyyən olunur, amma demir nüvənin işləmə maqnit flux induksiyası Bₘ daima cərəyan tərəfindən yaradılır və süperpozisiya teoremiyə tabedir. Cərəyanın maqnit sahəni stimaləyə biləcəyi nəticəsi həmişə doğru qalır.