Трансформатор: Засвар хоорондын ялгаа

Content deleted Content added
No edit summary
Мөр 9:
 
[[File:StanleyTransformer.png|thumb|left|Уильям Стенлийн 1886 онд патентлуулсан [[техникийн зураг зүй|техникийн зураг]]]]
[[Хувьсах гүйдэл|Хувьсах гүйдлийн систем]] болон түүнтэй хамт трансформатор түгэн дэлгэрэх үйл явцад америкийн инженер [[Жорж Вестингауз]] ихээхэн нөлөө үзүүлсэн. Тэрээр тухайн үед [[Томас Альва Эдисон|Томас Эдисон]]ы сонгон ашиглаж байсан [[Тогтмол гүйдэл|тогтмол гүйдлийн]] ашиггүй талыг олж харан түүний оронд хувьсах гүйдлийг эрчим хүчний түгээлтэнд хэрэглэх саналыг дэвшүүлсэн нь [[Гүйдлийн дайн|гүйдлийн дайн]] эхлэх үндэс болов. Жорж Вестингауз нь 1885 онд Гаулард болон Гибссийн хоёрдогч генераторын патентийн эрхийг худалдаж аваад тус генератор болон Сименсийн [[Цахилгаан үүсгүүр|генератороос]] хэд хэдийг америк руу импортолсон аж. Ингээд Вестингауз [[Питтсбург]] хотын цахилгаан гэрэлтүүлэгт зориулан хувьсах гүйдлийн [[Эрчим хүчний сүлжээ|эрчим хүчний сүлжээг]] байгуулав. Вестингаузийн Питтсбургийн станцын ерөнхий инженер [[Уильям Стенли]] Гаулард болон Гибссийн төхөөрөмжинд чухал сайжруулалтыг хийсэн байна. Вестингауз [[Массачусеттс]] мужийн [[Их Баррингтон (Массачусеттс)|Их Баррингтон]]д хувьсах хүчдэлийн генераторыг угсран суурилуулсан бөгөөд энэ генератор нь 500 вольтийн хувьсах хүчдэлийг дамжуулахын тулд 3000 вольт болгон өсгөөд, цахилгаан гэрэлтүүлгийг холбосон түгээлтийн хэсэгт 100 вольт болгон бууруулж байжээ. Трансформаторын хэрэгцээ өссөн болон хувьсах гүйдлийн сүлжээг бий болгосоноор дэлхий даяар цахилгаанжилтийн процесс эрчимтэй хөгжих үндэс боллоо. 1890-ээд оны эхээр Берлиний [[AEG]]-д ажиллаж байсан цахилгааны инженер [[Михаил Осипович Доливо-Добровольский]] нь гурван фазын хувьсах гүйдлийн трансформаторыг хөгжүүлсэн бөгөөд [[Гурван фазын хувьсах гүйдэл|эргэх гүйдэл]] гэсэн нэршилийг цахилгаан техникт оруулан хэрэглэж эхлэв.<ref>[http://www.vde.com/de/fg/ETG/Arbeitsgebiete/Geschichte/Aktuelles/Seiten/Buch-Dolivo-Dobrowolsky.aspx VDE-Website]</ref><ref>Gerhard Neidhöfer: ''Michael von Dolivo-Dobrowolsky und der Drehstrom. Anfänge der modernen Antriebstechnik und Stromversorgung.'' VDE-Buchreihe ''Geschichte der Elektrotechnik'' Band 9, 2. Auflage. VDE VERLAG, Berlin Offenbach, ISBN 978-3-8007-3115-2.</ref><ref>{{Webarchiv | url=[http://www.datenschutz-praxis.de/lexikon/d/dolivo-dobrowolski.html | archive-is=20120723133216 | text=WEKA Media Lexikon}}]</ref> Түүний [[Гурван фазын хувьсах гүйдлийн трансформатор|эргэх гүйдлийн трансформатор]]ыг [[Оскар Миллер]] 1891 онд 176 км-ийн зайд гурван фазын хувьсах гүйдлийг дамжуулахаар хамгийн анх ашигласан юм. Энэ шугам нь Лауффен Неккараас эхлэн 175 км зайтай орших [[Майны Франкфурт]] руу тавигдан 1891 оны 8 сарын 24-нд ашиглалтанд оржээ. Тус хувьсгуураар [[усан цахилгаан станц]]аас гарч байгаа 50 вольтийн хүчдэлийг дамжуулахаар 15 [[Вольт (нэгж)|кВ]] болгон өсгөхөд ашиглажээ.
 
==Ерөнхий зарчим==
Мөр 21:
Хувьсах гүйдлийн давтамж бага байх үед төмөр зүрхэвчийг ферро соронзон материалаар хийх ба түүний [[Соронзон нэвчилт|соронзон нэвчилт]] өндөр байдаг. Үүгээрээ төмөр зүрxэвчгүй трансформатороос хувьсах соронзон урсгалын нягт өндөртэй учир илүү өндөр [[Цахилгаан соронзон индукц|ороомогийн хүчдэл]]ийг гаргах боломжтой юм. Мөн түүнчлэн ороомогт үүсэх [[Цахилгаан эсэргүүцэл|Омын эсэргүүцлийн]] [[Алдагдал чадал|алдагдал чадалтай]] харьцуулахад дамжуулах чадал нь хамаагүй их байна. Энгийн хэллэгээр, төмөр зүрхэвчгүй трансформаторыг, төмөр зүрxэвчтэй трансформатортай харьцуулахад хамаагүй цөөн ороодос шаардагдана гэсэн үг юм.
 
==Ажиллагааны зарчим==
===Зохимжит ажиллагаатайИдеал трансформатор===
<div style="float:right; padding:1em; margin:0 0 0 1em; width:300px; border:1px solid; background:ivory;">
Идеал трансформатор гэдэгт практикт хийх боломжгүй, алдагдал байхгүй трансформаторыг хэлдэг. Ажиллах зарчмыг үрслэн харуулахын тулд ийм загвартай харьцуулах нь их нэмэртэй.
{{anchor|Ideal transformer equations}}
Трансформаторын анхдагч талын N<sub>1</sub> ороодосын тоо бүхий ороомогт U<sub>1</sub> хувьсах хүчдэлийг өгөхөд I<sub>0</sub> хоосон гүйлтийн гүйдэл түүгээр урсана. Энэ гүйдэл нь төмөр зүрхэвчинд хувьсах соронзон урсгал F-ийг үүсгэх ба үүссэн соронзон орон нь хоёрдогч ороомгийн N<sub>2</sub> ороодосоор дамжин болон U<sub>2</sub> хүчдэлийг индукцлэнэ. Энэ үед N<sub>1</sub> болон N<sub>2</sub>-ийн нэгж ороодос бүр яг ижил хүчдэлтэй байх бөгөөд анхдагч талын эсрэг хүчдэл U<sub>1</sub> болон хоёрдогч талын U<sub>2</sub> хүчдэлүүд нь N<sub>1</sub> буюу N<sub>2</sub>-ийн нэгж ороодосын хүчдэлийн нийлбэрийг илэрхийлнэ.<ref>Alfred Böge: ''Handbuch Maschinenbau. Grundlagen und Anwendungen der Maschinenbau-Technik.'' 20. Auflage, Vieweg Teubner Verlag, 2011, S. G36 - G Elektrotechnik</ref> Тиймээс идеал трансформаторт хүчдэлийн харьцаа нь дараах байдлаар тодорхойлогдоно:
'''Зохимжит ажиллагаатай трансформатор'''
 
:<math>\frac{U_2}{U_1} = \frac{N_2}{N_1}</math>
Фарадейн индукцын хуулиар:
 
<math>V_\text{S} = -N_\text{S} \frac{\mathrm{d}\Phi}{\mathrm{d}t}</math> . . . (1){{efn|Where ''V''<sub>s</sub> is the instantaneous voltage, ''N''<sub>s</sub> is the number of turns in the secondary winding, and dΦ/dt is the [[derivative]]
of the magnetic flux Φ through one turn of the winding. With turns of the winding oriented perpendicularly to the magnetic field lines, the flux is the product of the [[magnetic flux density]] and the core area, the magnetic field varying with time according to the excitation of the primary. The expression dΦ/dt, defined as the derivative of magnetic flux Φ with time t, provides a measure of rate of magnetic flux in the core and hence of EMF induced in the respective winding. The negative sign is described by Lenz's law.}}
 
<math>V_\text{P} = -N_\text{P} \frac{\mathrm{d}\Phi}{\mathrm{d}t}</math> . . . (2)
 
(1) ба (2) дахь харьцааг хавсаргахад
 
Эргэлтийн харьцаа <math>=\frac{V_\text{P}}{V_\text{S}} = \frac{-N_\text{P}}{-N_\text{S}}=a</math> . . . (3) үүнд
:трансформаторыг бууруулахад, ''a'' > 1
:трансформаторыг өсгөхөд, ''a'' < 1
 
[[Энерги хадгалагдах хуулиар]], [[одоогийн хүч]], [[бодит хүч]], [[реактив хүч]]нүүд нь оролт ба гаралтын үед хадгалагдана
 
<math>S=I_\text{P} V_\text{P} = I_\text{S} V_\text{S}</math> . . . (4)
 
Combining (3) & (4) with this endnote{{efn|Although ideal transformer's winding inductances are each infinitely high, the square root of winding inductances' ratio is equal to the turns ratio.<ref name="Brenner (1959)">{{cite conference|author2=Javid, Mansour|last=Brenner|first=Egon|title=§18.1 'Symbols and Polarity of Mutual Inductance' in Chapter 18 &ndash; Circuits with Magnetic Circuits|booktitle=Analysis of Electric Circuits|year=1959|publisher=McGraw-Hill|pages=598–599|url=https://books.google.com/books/about/Analysis_of_electric_circuits.html?id=V4FrAAAAMAAJ&redir_esc=y}}</ref> yields the ideal transformer [[identity function|identity]]
 
<math>\frac{V_\text{P}}{V_\text{S}} = \frac{I_\text{S}}{I_\text{P}}=\frac{N_\text{P}}{N_\text{S}}=\sqrt{\frac{L_\text{P}}{L_\text{S}}}=a</math> . (5)
 
By [[Ohm's Law]] and ideal transformer identity
 
<math>Z_\text{L}=\frac{V_\text{S}}{I_\text{S}}</math> . . . (6)
 
Apparent load impedance ''Z'''<sub>L</sub> (''Z''<sub>L</sub> referred to the primary)
 
{{nobr|<math>Z'_\text{L} = \frac{V_\text{P}}{I_\text{P}}=\frac{aV_\text{S}}{I_\text{S}/a}=a^2\frac{V_\text{S}}{I_\text{S}}=a^2{Z_\text{L}}</math> . (7)}}
</div>
{{stub}}