Электр энергиясын аралыкка берүү. Трансформатор. Электр энергиясын өндүрүү жана пайдалануу

8-глава

Электр энергиясын аралыкка берүү. Трансформатор. Электр энергиясын өндүрүү жана пайдалануу

Электр энергиясын аралыкка берүү. Турмушту электр энергиясыз жашоого элестетүүгѳ мүмкүн эмес. Үй тиричилигинен баштап ѳндүрүш жайларына дейре электр энергиясы талап кылынат. Ал эми электр станцияларын каалаган жерге тургуза берүүгѳ да мүмкүндүк болбойт. Кыргыз республикасынын шартында суу ресурстары жетиштүү гана жайларда электр станцияларын курууга болот. Мындай мүмкүндүктѳр негизинен Нарын дарыясынын аймагында бар. Ошого байланыштуу Нарын дарыясына Ат-Башы, Токтогул, Үч-Коргон, Күрпсай ж. б. ГЭСтери курулган. Аталган ГЭСтерден иштелип чыккан электр энергиясын алыс аралыкка жайгашкан ѳндүрүштүк жайларга, колдонулуучу жерлерге жеткирүү зарылдыгы келип чыгат. Электр энергиясын аралыкка берүү ѳткѳргүчтѳр аркылуу иш жүзүнө ашырылат.

Электр энергиясын алыскы аралыкка берүүдөгү эң негизги проблема электр станциясын колдонулуучу жай менен туташтыруучу ѳткѳргүчтѳрдү ысытууга кеткен токту мүмкүн болушунча азайтуу болуп эсептелет. Джоуль-Ленцтин закону боюнча өткѳргүчтөрдү ысытууга кеткен энергия

Q= I²Rt (7.1)

формуласы боюнча аныкталат. Бул формуладан ѳткѳргүчтѳрдү ысытууга кеткен энергияны тѳмѳндѳтүүнүн эки жолу бар экендигин кѳрөбүз: биринчиден, өткѳргүчтѳрдүн каршылыгын R төмѳндөтүү керек болсо, экинчиден, андагы ток күчүн І азай­туу зарылдыгы келип чыгат. Электр-станциядан энергияны пайдалануучу жайга чейин туташтыруучу ѳткѳргүчтөрдүн каршы­лыгын азайтыш үчүн сѳзсүз ал өткѳргүчтөрдүн туурасынан кесилиш аянттарын чоңойтуу зарыл. Алыс аралыкка мындай өткѳргүчтөрдү колдонуу пайдасыз, ашыкча чыгымды талап кылат. Ошентип, иш жүзүндө линиядагы каршылыкты белгилүү деңгээлге чейин тѳмѳндѳтүү өтѳ кыйынчылыкка алып келет. Ушуга байла­ныштуу экинчи мумкүндүгү болгон ток күчүн тѳмөндѳтүү за­рылдыгы пайда болот.

Токтун кубаттуулугу ток күчүн чыңалууга кѳбѳйткѳнгѳ бара­бар (Р =IU, cosφ =1). Демек, берилүүчү кубаттуулукту сакташ үчүн ток күчүн азайтуу менен ошол эле учурда чыңалууну ошончолук чоңдукка чоңойтуу жетиштүү.

Электр энергиясы берилүүчү ѳткѳргүчтѳрдѳгү чыңалуу канчалык чоң болсо, ошончолук пайдалуу болот. Анткени бул учурда ток күчү тѳмөндѳѳ менен өткѳргүчтөрдү ысытууга кеткен энер­гия азаят (өткѳргүчтѳрдү ысытууга кеткен энергия ток күчүнүн квадратына пропорционалдуу). Берилүүчү кубаттуулукту сактап калуу менен өзгѳрмѳ токтун чыңалуусун чоңойтуу трансформа­тор аркылуу гана иш жүзүнѳ ашырылат. Ошондуктан, азыркы шартта трансформаторсуз электр энергиясын алыс аралыкка берүү мүмкүн эмес. Электр энергиясын алыскы аралыкка берүү схемасы 1-сүрѳттѳ берилген .

Э

1-сүрѳт.

Жогорулатуучу жана тѳмѳндѳтүүчү трансформаторлор.

Электр энергиясын ѳткѳргүчтѳр аркылгуу аралыкка берүү, биринчи жолу тажрыйба жүзүндѳ 1874-жылы орус электриги Ф. А. Пироцкий тарабынан жүргүзүлгѳн. Ал 6 кВт кубаттуулуктагы электр тогун 1 км аралыкка берүүнү иш жүзүнѳ ашырган.

Ф. А. Пироцкийдин бул ийгилиги орус окумуштуусу Д.А.Лачиновду кызыктырып, ал дүйнѳдѳ биринчи жолу теория жүзүндѳ электр энергиясын алыскы аралыкка берүү мүмкүндүгүн иштеп чыккан. Ошону менен бирге эле электр энергиясын ѳткөргүч аркылуу берүүдѳ сарпталган энергияны азайтуу үчүн токтун чыңалуусун жогорулатуу зарылдыгын далилдеген.

? I. Электр энергиясын алыскы аралыкка берүүдѳгү проблемалар кандай?

2.Ѳткѳргүчтөрдү ысытууга кеткен энергияны азайтуунун жолдору кайсы?

Трансформатор. Ѳзгѳрмѳ токтун күчүн жана чыңалуусун турактуу жыштыкта ѳзгѳртүп түзүүчү прибор трансформатор деп аталат. Ал 1876- жылы орус физиги П. Н.Яблочков тарабынан ойлоп табылган. Анын трансформатору изоляцияланган зымдары бар эки катушкалуу стержен түрүндөгү темир ѳзѳкчѳдѳн турган. Андан кийин И. Ф. Усагин бул трансформаторду туюк ѳзѳкчѳнү колдонуу ме­нен андан ары ѳркүндѳтүп кайрадан иштеп чыккан. Трансформатордун нштѳѳ приндиби электрмагниттик индукция кубулушуна негизделген. Анын ѳзѳгү бири-биринен изоляцияланган жука болот пластиналардан турган тѳрт бурч формасындагы туюк рама болуп эсептелет. Ага ар кандай сандагы зым оромдору бар эки катушка кийгизилет. Эки катушкадагы зым оромдору изоляцияланып бири-бирине кошулбайт (2-сүрѳт). Орому ѳзгѳрмө токтун булагына туташтырылган катушка биринчи, ал эми керектелүүчүгѳ туташтырылганы экинчи деп алат. Биринчи (2-сүрѳт). катушкага келүүчү ѳзгѳрмө ток трансформатордун ѳзѳкчѳсүндө ѳзгѳрмө магнит талаасын түзѳт. Бул талаа экинчи катушкада индукциянын э. к. к. пайда кылат. Анткени анын ичи аркылуу ѳтүүчү магнит агымы үзгүлтүксүз ѳзгѳрүп турат. Ѳзѳкчѳнүн материалы ка­тары ферромагниттик заттар гана колдонулат.

Бирок бардык эле ферромагнетиктер трансфор­матордун ѳзѳкчѳсүн даярдоого жарай бербейт.

Ѳзѳкчѳнүн материалы аны ѳзгѳрмѳ магнит талаасы менен үзгүлтүксүз кайрадан магниттеп турууда мүмкүн болушунча аз энергия сарпталып турушу керек. Андай болбогондо трансформатор өтө ысып кетет. Ушуга байланыштуу ѳзѳкчѳнү даярдоочу материал катары атайын трансформатордук болот пайдаланылат.

Эгер трансформатордун экинчи катушкасынын чынжыры ажыратылган болсо, анда биринчи катушкадагы туюк чынжырда ток бир кыйла аз болот. Бул трансформатордун эң чоң ѳзүнчѳ индукцияга ээ болуусу менен түшүндүрүлѳт. Биринчи катушка­да пайда болгон ѳзүнчѳ индукциянын э.к.к. анын учтарындагы чыңалууга дээрлик тактыкта барабар болуп, чыңалууга карама- каршы аракет кылат. Бул учурда биринчи катушканын оромосунда куру жумуш деп аталуучу эң эле күчсүз ѳзгѳрмѳ тогу ѳтѳт. Ал ток ѳзѳкчөдѳ магнит талаасынын ѳзгѳрүүсүн кармап турат.

Магнит талаасынын бул ѳзгѳрүүсү ѳзүнчѳ индукциянын жетишерлик э.к.к. пайда кылууга зарыл болот.

Ошол эле магнит талаасы экинчи катушканын оромдорунда да э.к.к. индукциялайт. Ѳзѳкчѳнүн магнит талаасы биринчи жана экинчи катушкалардын оромдорунун ар биринде бирдей

э.к.к. индукциялайт. Мындан трансформатордун катушкаларында пайда болуучу индукциянын э.к.к., демек, болжол менен алганда, катушкалардагы чыңалуу бул катушкалардагы оромдордун санына пропорционалдуу экендиги келип чыгат.

Эгер N аркылуу оромдордун санын белгилесек, анда экинчи катушканын чынжыры ажыратылган учур үчүн, б. а. трансфор­матордун куру иштеген учуру үчүн тѳмѳнкү катыш орун алат:

U₁/U₂=N₁/N₂ (7.2)

Мындагы U₁ жана U₂ - биринчи жана экинчи оромдордогу чыңалуу.

Эгер экинчи катушкадагы оромдордун саны биринчиге ка­раганда көп болсо, (N₂N₁) анда трансформатор жогорулатуучу деп аталат. Анткени экинчи оромдо биринчиге караганда чы­ңалуу жогору болот. Эгер экинчи катушкадагы оромдордун саны биринчиге караганда аз болсо, анда (N ₂₁) трансформатор тѳмѳндѳтүүчү деп аталат.

Биринчи катушканын оромдорунун санынын экинчи катуш­канын оромдорунун санына болгон катышы трансформатордун трансформациялоо коэффициенти деп аталып, k тамгасы аркы­луу белгиленет:

k=N₁/N₂ (7.3)

k 1 болсо трансформатор тѳмѳндѳтүүчү, ал эми k

Экинчи катушканын чынжырын туташтырганда ал боюнча ѳтүп жаткан ток ѳзѳкчѳдѳ кошумча магнит агымын пайда кылат. Бул магнит агымы биринчи катушкадагы магнит агымына карама-каршы багытталган болот. Ѳзѳкчѳдѳгү магнит агымынын начарлашы биринчи катушкадагы индукциянын э.к.к. азайтат. Ушуга байланыштуу андагы токтун чоңдугу ѳзѳкчѳдѳгү магнит агымы мурдагы маанисине жеткенге дейре ѳсө берет. Эки катушка тең бирдей кошумча магнит талаасын түзѳт. Ал эми катушка тарабынан пайда болуучу магнит агымы андагы ток күчү менен анын оромдорунун санына болгон кѳбѳйтүндүсү аркылуу аныкталгандыктан, болжол менен

I_lN₁=I₂N₂ (7.4)

барабардыгын жаза алабыз. Анда (7.2) барабардыгын U₁/U₂=І₂/І₁

түрүндѳ да жазсак болот.

(7.4)формуласынан трансформатордун катушкаларындагы токтун күчү алардын оромдорунун санына тескери пропорциялаш экендиги көрүнүп турат.

Ошентип, трансформатордо электр энергиясын бир чынжырдан экинчисине берүү электр-магниттик индукция кубулушунун жардамы менен жүргүзүлѳт. Трансформатор канчалык кубаттуу болсо, анын пайдалуу аракет коэффициенти (п.а.к) ошончолук жогору болот. Ѳтѳ кубаттуу трансформатордун п.а.к. 98% дейре жетет. Бул болсо берилген кубаттуулуктагы токту аралыкка берүүдѳ бир нече аз кубаттуу трансформатордун ордуна бир гана ошол кубаттуулукка эсептелген трансформаторду колдонуу максатка ылайыктуу экендигин кѳргѳзѳт.

Эгер трансформатордун биринчи катушкасын турактуу ток­тун чынжырына туташтырса, анда трансформатордун ѳзѳкчѳсүндөгү магнит талаасы турактуу болот. Ушуга байланыштуу экинчи катушкада э.к.к. индукцияланбайт.

? 1. Трансформатордун иштѳѳ принциби кандай?

2. Жогорулатуучу жана төмѳндѳтүүчү трансформатордун айырмачылыктары эмнеде?

3. Трансформатордун трансформациялык коэффициенти эмнеге барабар?

4.Трансформатордун пайдалуу аракет коэффициенти эмне ден кѳз каранды?

Электр энергиясын өндүрүү жана пайдалануу. Электр энергиясы чоң жана кичине электр станцияларында негизинен электр-механикалык индукциондук генераторлордун жардамы менен өндүрүлѳт. Жылуулук, гидроэлектрдикжана атомдук бо­луп үч түрдѳгү электр станциялары болот. Электр станциялары кыймылдаткычтары боюнча айырмаланышат.

Жылуулук электр борбору (ЖЭБ - ТЭЦ) — ысык суу жана буу түрүндѳ берилүүчү жылуулукту жана электр энергиясын бир убакытта иштеп чыгаруучу жылуулук электр станциясы. Электр энергиясын иштеп чыгарууда кѳмүр, мазут жана табигый газ колдонулат. ЖЭБ негизинен отунду, сууну дярдоочу, сууну ысытуучу түзүлүштѳрдѳн, казан установкасынан, электр генераторунан, буу турбиналарынан жана бууну бѳлүштүрүүчү түзүлүштөрдөн турат. ЖЭБнун артыкчылыгы бууну турбиналарда пайдалангандан кийин аны суу жылытуу үчүн колдонуу менен жылуулук жана электр энергиясын бир убакта иштеп чыгаргандыгында. ЖЭБнун экономикалык жагынан артыкчылыгы отун жана аны курууга карата аз каражат чыгымдалуу менен жылуулук жана электр энергияларынын өз наркын тѳмѳндѳткѳндүгүндө. 1 кВт электр энергиясын алыш үчүн Бишкек ЖЭБда 350 г кемүр жагылат.

Жылуулук электр борборунун иштѳѳ процесси тѳмѳнкү ырааттуулукта аткарылат: күйгүзүлгѳн отундан алгач жылуулук энергиясы алынат да, ал энергия жылуулук кыймылдаткычтарында механикалык энергияга, андан ары электр генераторлорунда электр энегиясына айландырылат. Алгачкы энергиянын булагы болгон отунду ташып келүүдѳн баштап, андан электр энергия­сын иштеп чыгарганга чейинки бүткүл процессте ар түрдүү кыймылдаткычтар, установкалар, аппараттар жана механизмдер пайдаланылат.

Бишкектеги ЖЭБнун 1000 кВт кубаттуулуктагы биринчи агрегаты 1942-жылдын декабрында ишке киргизилсе, 3000 кВт кубаттуулуктагы экинчи агрегаты 1943-жылдын июнь айында иштей баштаган. Бул ЖЭБнун азыркы кездеги кубаттуулугу 688 мин кВттан ашып айрым ѳнѳр жай имараттарын, шаарды электр энергиясы менен жабдыйт. Ош шаарында да 50 мин кВт кубаттуулуктагы жылуулук электр борбору иштеп, шаарды тиешелүү түрдө электр жана жылуулук энергиялары менен камсыз кылууда.

Гидроэлектр станциясы (ГЭС). ГЭС суу агымынын кубатын электр энергиясына айландыруучу курулмалар менен жабдуулардын комплекси. Ал суу топтоочу, берилген точкада суу агы­мынын механикалык энергиясын пайда кылуучу суу техникалык курулмалардан жана андан электр энергиясына айландыра турган энергетикалык жабдуулардан турат. ГЭСтин ку­баттуулугу (Р) суу агымынын жогорку жана тѳмѳнкү суу деңгээлдеринин айырмасына (h) жана агып түшүүчү суунун кѳлѳмүнѳ (V) түз пропорциялаш:

Р = hV. (7.5)

Суу деңгээлинин айырмасы плотинанын бийиктиги менен аныкталат. Плотиналар бетондон, таштан жасалат. Суу денгээли анча бийик болбосо (20-30 м), станция имараты плотина ме­нен чогуу курулат, суу денгээли бийик болсо, плотинадан тѳмѳн салынат. Генератордо иштелип чыккан электр энергиясы чыңалуусун кѳбөйтүүчү трансформаторго берилет, андан бѳлүштүрүүчү тузүлүшкѳ өтѳт. Too суусунда курулган станцияларда суунун деңгээлинин айырмасы суу агып түшүүчү каналдардын, туннелдердин, түтүктѳрдүн бийиктиктери менен ѳлчөнѳт.

Кубаттуулугу боюнча ГЭСтер чоң (250 МВт - мегаватт ашык), орточо (25 МВтка чейинки) жана аз кубаттуу (5 МВтка чейинки) болуп айырмаланышат. Суунун денгээли боюнча ГЭСтер бийик (60 м ден ашуун), орто (25-60 м) жана жапыз (3- 25 м.) болуп бѳлүнѳт. Суу энергиясын пайдалануу отун энергиясына салыштырганда арзан жана түгөнбѳс болуп эсептелет.

Кыргызстандын аймагында алгачкы анча чоң эмес электр станциялары 1913-1914-жылдары курула баштаган. Ошто (1913— 1914) кубаттуулуктары 55 кВт жана 65 кВт болгон эки ГЭС курулган. Ушул эле 1914-жылы Бишкек шаарында кубаттуу­лугу 16,5 кВт келген дизелдик электр станциясы курулса, Кара-көл шаарында 7,5 кВт кубаттуулуктагы электр станциясы ишке киргизилген. Ошол кездеги эң кубаттуу жылуулук электр станциясы (121 кВт) кѳмүр кендүү Кызыл-Кыяда 1913-жылы иштей баштаган. Ѳзгѳчѳ Октябрь революциясынан кийин электр станцияларынын курулушу жогорку темпте иш жүзүне ашырылган. Республикабыз боюнча жүзгө жакын майда ГЭСтер иштеп, ѳз аймактарын электр энергиясы менен камсыз кылып турган. 1929-жылы кичи Аламүдүн ГЭСи (410 кВт) курулган. 1923-жылдан электр энергиясы кѳчѳлөрдү жарыктандырууга, 1930-жылдан айыл чарбасында пайдалана баштаган. 1940-жылы Кыргызстандын бардык электр станцияларынын жалпы кубат­туулугу 19,6 миң кВт ка жеткен, 51,6 млн кВт электр энергиясы иштетилип чыгарылган.

Нарын дарыясына чоң кубаттуу ГЭСтер курулуп ишке киргизилгенден кийин майда ГЭСтердин басымдуу кѳпчүлүгү иштебей калды. Кыргыз Республикасындагы бүгүнкү күндѳгү элек­тросистема жалпы кубаттуулугу 3,5 млн кВт болгон чоң жана кичине 18 электр станциясын бириктирип турат. Анын ичинен он алтысы ГЭС, экөѳ ЖЭБ (ТЭЦ). Аталган электр станциялары ѳз ара туташтырылып, кубаттуулуктарын керектѳѳчүлѳргѳ Рес­публикабыз боюнча бардык точкаларга берүүдѳ. Алардын ичинен чоң кубаттуу Үч-Коргон (180 миң кВт), Токтогул (1200 мин кВт), Ат-Башы (40 миң кВт), Күрпсай (800 миң кВт), Таш- Кѳмүр (450 миң кВт) жана Шамалды-Сай (240 миң кВт) ГЭС терин атап кетсек болот. Уникалдуу гидроэнергетикалык жана ирригациялык курулма болуп Токтогул ГЭСи эсептелет. Ал 1976- жылы иштей баштаган. Аталгандардан тышкары Чүй ѳрѳөнүндѳ азыркы кезде (2000-ж) жалпы кубаттуулугу 30700 кВт келген он кичине ГЭСтер иштейт. Алардын катарына Лебединовка, Ка­линин, Быстровка, Аламедин № 1-6 жана Сокулук ГЭСтерин кошууга болот. Булардын ичинен эң эле кубаттуусу Быстровка ГЭСи, анын жалпы кубаттуулугу 8700 кВт. Кадамжай районунда да Жылан-Арык-1 жана Жылан-Арык-2 кичи ГЭСтери иштѳѳдѳ. Республикабызда бүгүнкү күндѳгү электр энергиясынын талабынын артышы, азыр иштебей турган ондогон майда ГЭС- терди кайрадан реконструкциялоо зарылдыгына алып келип олтурат. Ошого байланыштуу Республикабызда кичине жана орточо ГЭСтерди кайрадан ишке киргизүү боюнча проект түзүлүп (2008-ж.), аны ишке ашыруу жумуштары кызуу жүргүзүлүүдѳ.

Кыргыз Республикасынан иштелип чыгарылган электр энер­гиясы 2003-жылдын сентябрь айынан баштап Россияга бериле баштады. Кыргыз Республикасы менен Россиянын ортосунда түзүлгѳн келишим боюнча 2003-жылдын аягына чейин Россия 810 млн кВт/саат кѳлөмүндѳ электр энергиясын алды. Ал эми узак мѳѳнѳткѳ түзүлген келишим боюнча Россияга жыл сайын 1,5 млрддан 2 млрдга чейин кВт/саат электр энергиясы берилип турмакчы. Россияга электр энергиясынын бериле башташы Кыргыз энергетикасынын тарыхындагы жаңы башталыш болуп эсептелет. Азыркы кезде электр энергиясын башка чет ѳлкөлөргѳ (Кытай, Пакистан, Иран ж. б.) да чыгаруу жолдору иштелүүдѳ.

? 1. Кандай түрдѳгү электр станциялары бар?

2. Жылуулук электр борборунун иштѳѳ принциби кандай?

3. Гидроэлектр станцияларынын штѳѳ принциптери кандай?

4.Кыргызстандагы. ГЭСтер жѳнундѳ кыскача маалымат

бергиле.