1. Transformatorlarni vazifalari va qo‘llanilish soxalari. Transformatorlarni tuzilishi va ishlash prinsipi. Transformatorlarning ish rejimlari

Bir fazali va uch fazali transformatorlarning tuzilishi. Iste’molchilarni elektr energiyasi bilai ta’minlovchi tarmoqlarda bir fazali va uch fazali transformatorlar keng ishlatiladi. Bir fazali transformator, asosan ferromagnit o’zakdan va uning sterjenlariga o’ralgan. ikkita yoki undan ortiq chulg’amdan tuziladi. Ferromagnit o’zak transformatorning magnit sistemasi, ya’ni magnit o’tkazgichi hisoblanadi. Ferromagnit o’zak magnit oqimi o’tadigan konturning magnit qarshiligini kamaytiradi va chulg’amlarning elektromagnig bog’lanishlarini kuchaytiradi. Quvvati uncha katta bo’lmagan transformatorlarning magnit sistemasi bronli (a), sterjenli (b) va toroidal (v) shaklga ega bo’lishi mumkin (2.1–rasm). Amalda yupqa elektrotexnika po’latidan ishlangan lentadan o’rab tayyorlangan magnit o’tkazgichlar keng qo’llaniladi (2.2–rasm). Transformatorlarning po’lat o’zagi yuqori legirlangan po’latdan tayyorlanadi.

Transformator ishlaganda uning chulg’amlaridan o’zgaruvchan tok o’tadi. Bu tok transformatorning magnit o’tkazgichida o’zgaruvchan magnit oqimi hosil qiladi. Bu oqim transformator chulg’amlarida asosiy elektr yurituvchi kuchlar (EYUK) ye_I va ye₂ ni hosil qiladi, Bu EYUK haqida keyinroq to’xtalib o’tamiz O’zgaruvchan magnit oqimi transformatorning ferromagnit o’zagida ham EYUK hosil qiladi. Agar transformatorning magnit o’tkazgichi yaxlit temir bo’lagidan tayyorlansa, uning magnit o’tkazgichida katta qiymatli uyurma toklar (fuko toklari) hosil bo’lib, ular ferromagnit o’zakni qizdirib yuboradi. Natijada transformator haddan tashqari qizib ketib, ishdan chiqadi, chunki uning sterjenida izolyatsiyalangan simdan o’ralgan chulg’amlar bo’lib, chulg’am izolyatsiyasi yonib ketadi.
Befoyda uyurma toklarni kamaytirish maqsadida transformatorning magnit sistemasi qalinligi 0,3 ... 0,5 mm li ayrim plastinkalardan yig’iladi. Bu plastinkalar bir–biridan yupqa qog’oz yoki maxsus lok qatlami bilan izolyatsiyalanadi. Transformator ishlaganda ayrim plastinkalarda hosil bo’ladigan uyurma toklarning qiymati kichik bo’lganligidan uning magnit o’tkazgichi (yo’l qo’yiladigan temperaturadan ortiqcha qizimaydi. Ferromagnit o’zakning chulg’amlar o’raladigan qismi uning’ sterjeni deyiladi. Sterjenlarni pastki va yuqorigi tomonlaridan birlashtiruvchi qismlar ya r m o deyiladi. Po’latning qizishini va quvvat isrofini kamaytirish maqsadida yarmoning ko’ndalang kesim yuzini sterjenlarnikiga qaraganda 10 – .. 15% katta qilinadi. Ko’pincha, kichik quvvatli transformatorlarning magnit sistemasi (yoki magnit o’tkazgichi) P simon, SH simon va 0 simon shaklda bo’ladi.
Ferromagnit o’zakni ayrim plastinkalardan yig’ish tartibi 2.3.-rasmda ko’rsatilgan. Uch fazali transformatorlarda uch sterjenli magnit o’tkazgich qo’llaniladi (2.3–rasm, a) Bunda uchta sterjen ikkita yarmo bilan tutashadi. 2.3–rasm, b da katta quvvatli uch fazali transformatorning uch sterjenli o’zagini ayrim plastinkalardan yig’ish tartibi ko’rsatilgan. Katta quvvatli transformatorlarda ferromagnit o’zakning qiziydigan ayrim qismlari orasida maxsus sovituvchi kanallar bo’ladi. Ba’zi transformatorlarda sterjen va yarmolar alohida tayyorlanadi, so’ngra ular birlashtiriladi va mahkamlanadi.

Transformator ishlashi uchun uning birlamchi chulg’amini kuchlanishi i= U_msIn w t bo’lgan o’zgaruvchan tok manbaiga yoki elektr tarmog’iga ulanadi (14–rasm). Bunda birlamchi chulg’amdan o’zgaruvchan tok (t_I = l_t` sIn w t) o’ta boshlaydi Bu tok ferromagnit o’zakda o’zgaruvchan magnit oqimi (F = F_t • sIp w t) hosil qiladi. Ferromagiit o’zakning magnit qarshiligi havoning yoki trans–formator moyining magnit qarshiligidan ancha kichik bo’lgani uchun magnit oqimining asosiy qismi (ish oqimi) shu o’zak orqali tutashadi va ikkala chulg’amni ham qurshab oladi, natijada elektromagnit induktsiya qonuniga binoan ikkala chulg’amda ham EYUK hosil bo’ladi. Maksvell ta’rifiga asosan, chulg’am-larning har bir o’ramida hosil bo’la-digan EYUK bilan aniqlanadi.
Birlamchi chulg’am o’ramlari sonini w_I, va ikkilamchi chulg’am o’ramlari sonnni w₂ bilan belgilaymiz. Hosil bo’ladigan EYUK chulg’amlarning o’ramlari soniga proportsional bo’ladi. Demak, birlamchi va ikkilamchi chulg’amlarda hosil bo’ladigan EYUK larning oniy qiymatlari quyidagicha aniqlanadi:
(2–1)
(2–2)
bu yerda _I va ₂ – birlamchi va ikkilamchi chulg’amlar bilan ilashgan magnit oqimi; – magnit oqimining vaqt birligida o’zgarishi.
B irlamchi chulg’amda hosil bo’ladigan EYUK (e_I) tabiatan o’zinduktsiya elektr yurituvchi kuchidir. Ikkilamchi chulg’amda hosil bo’ladigan EYUK (e₂) o’zaro induktsiya elektr yurituvchi kuchidir. Demak, aniqroq qilib aytganda, transformator o’zaro induktsiya hodisasi asosida ishlar ekan. Transformatorning ikkilamchi chulg’amiga iste’molchi (yuklama) ulanadi. Ikkilamchi chulg’am EYUK iste’molchi uchun o’zgaruvchan tok manbai hisoblanadi.
Transformator faqat o’zgaruvchan tok tarmog’iga ulangandagina ishlaydi, o’zgarmas tok tarmog’iga ulanganda esa ishlamaydi, chunki birlamchi chulg’am o’zgarmas tok tarmog’iga ulanganda undan o’tadigan o’zgarmas tok ferromagnit o’zakda o’zgarmas magnit oqimi hosil qiladi. Magnit oqimi vaqt birligida o’zgarmaganligi sababli chulg’amlarda EYUK hosil bo’lmaydi. Lekin zanjirda elektr tokining har qanday o’zgarishi chulg’amlarda EYUK hosil bo’lishiga sabab bo’ladi. O’zgarmas tok tarmog’iga ulangan transformator chulg’amlarida EYUK ning hosil bo’lishi, transformator tarmoqqa ulanayotganda yoki uzilayotganda yaxshi seziladi, chunki transformator tarmoqqa ulanganda uning chulg’amida tok noldan biror qiymatgacha ortib boradi yoki u tarmoqdan uzilganda, tok kuchi biror qiymatdan nolgacha kamaya boradi. Demak, xuddi shu vaqtda chulg’amlar bilan ilashgan magnit oqimi vaqt birligida o’zgaradi va oqim qiymati turg’un bo’lganda EYUK hosil bo’lmaydi. Demak, transformator o’zgarmas tok tarmog’iga ulanganda ishlamas ekan. Lekin shuni e’tiborga olish kerakki, transformator o’zgarmas tok manbaiga ulanganda uning birlamchi chulg’amida EYUK hosil bo’lmaganligi sababli shu chulg’am tokining qiymati ko’payib ketadi. Tokning qiymati birlamchi chulg’amning faqat aktiv qarshiligi bilan ( ) aniqlanadi. Bu esa transformator uchun xavflidir.
Birlamchi chulg’amdagi EYUK ni ikkilamchi chulg’amdagi EYUKka nisbati ular chulg’amlari soni nisbatiga teng bo’lib transformatsiyalash koeffitsiyenti deb ataladi: