Электр энергиясын аралыкка беруу

Практикалык сабак №12

Сабактын темасы : Электр энергиясын аралыкка берүү.

Сабактагы өтүлүүчү материалдар жана тапшырмалар:

• Электр энергиясын аралыкка берүүнүн жолдору менен таанышат;

• Трансформатордун түзүлүшүн иштешин өздөштүрөт;

Сабактын критерийлери:

• Электр энергиясын аралыкка берүүнүн жолдорун билсе;

• Трансформатордун түзүлүшүн иштешин өздөштүрсө;

• Биргелешип иштөө менен студенттердин коммуникациялык инсандык сапаттары калыптанса;

• Сабакка активдүү катышса;

Кайталоо үчүн жана жаңы темага өбөлгө түзүүчү суроолор:

• Чынжырдын бөлүгүндөгү турактуу токтун жумушу эмнеге барабар?

• Токтун кубаттуулугу кандай аныкталат?

• Кубаттуулуктун бирдиги кандай?

Жаңы теманы түшүндүрүү:

Турмушту электр энергиясыз жашоого элестетүүгө мүмкүн эмес. Үй тиричилигинен баштап өндүрүш жайларына дейре электр энергиясы талап кылынат. Ал эми электр станцияларын каалаган жерге тургуза берүүгө да мүмкүн болбойт. Кыргыз республикасынын шартында суу ресурстары жетиштүү гана жайларда электр станцияларын курууга болот. Мындай мүмкүндүктөр негизинен Нарын дарыясынын аймагында бар. Ошого байланыштуу Нарын дарыясына Ат-Башы, Токтогул, Үч-Коргон, Күрүпсай ж.б. ГЭС тери курулган. Аталган ГЭС терден иштелип чыккан электр энергиясын алыс аралыкка жайгашкан өндүрүштүк жайларга, колдонулуучу жерлерге жеткирүү зарылдыгы келип чыгат. Электр энергиясын аралыкка берүү өткөргүчтөр акылуу иш жүзүнө ашырылат.

Электр энергиясын алыскы аралыкка берүүдөгү эң негизги проблема электр станциясын колдонулуучу жай менен туташтыруучу өткөргүчтөрдү ысытууга кеткен токту мүмкүн болушунча азайтуу болуп эсептелет. Джоуль-Ленцтин закону боюнча өткөргүчтөрдү ысытууга кеткен энергия (23.1) формуласы боюнча аныкталат. Бул формуладан өткөргүчтөрдү ысытууга кеткен энергияны төмөндөтүүнүн эки жолу бар экендигин көрөбүз: Биринчиден, өткөргүчтөрдүн каршылыгын төмөндөтүү керек болсо, экинчиден, андагы ток күчүн азайтуу зарылдыгы келип чыгат. Электр-станциядан энергияны пайдалануучу жайга чейин туташтыруучу өткөргүчтөрдүн каршылыгын азайтыш үчүн сөзсүз ал өткөргүчтөрдүн туурасынан кесилиш аянттарын чоңойтуу зарыл. Алыс аралыкка мындай өткөргүчтөрдү колдонуу пайдасыз, ашыкча чыгымды талап кылат. Ошентип, иш жүзүндө линиядагы каршылыкты белгилүү деңгээлге чейин төмөндөтүү өтө кыйынчылыкка алып келет. Ушугуа байланыштуу экинчи мүмкүндүгү болгон ток күчүн төмөндөтүү зарылдыгы пайда болот. Токтун

кубаттуулугун ток күчүн чыңалууга көбөйткөнгө барабар . Демек, берилүүчү кубаттулукту сакташ үчүн ток күчүн азайтуу менен ошол эле учурда чыңалууну ошончолук чоңдукка чоңойтуу жетиштүү.

Электр энергиясы берилүүчү өткөргүчтөрдөгү чыңалуу канчалык чоң болсо, ошончолук пайдалуу болот.

Анткени бул учурда ток күчү төмөндөө мене өткөргүчтөрдү ысытууга кеткен энергия азаят (өткөргүчтөрдү ысытууга кеткен энергия ток күчүнүн квадратына пропорционалдуу). Берилүүчү кубаттуулукуту сактап калуу менен өзгөрмө токтун чыңалуусун чоңойтуу трансформатор аркылуу гана иш жүзүнө ашырылат. Ошондуктан, азыркы шартта трансформаторсуз электр энергиясын алыс аралыкка берүү мүмкүн эмес. Электр энергиясын алыскы аралыкка берүү схемасы 31-сүрөттө берилген.

Электр станциясында жогорулатуучу трансформатор коюлат. Муну менен колдонулуучу жайга жогорку чыңалуудагы ток берилет. Ал эми колдонулуучу жайдын алдына төмөндөтүүчү трансформатор орнотулат. Ошентип энергия талап кылуучу жай нормалдуу чыңалуудагы электр энергиясын ала алат. Нормалдуу чыңалуудагы ток колдонулууга да коркунучсуз, анчалык деле өзгөчө изоляцияны талап кылбайт.

Электр энергиясын өтөкргүчтөр аркылуу аралыкка берүү, биринчи жолу тажрыйба жүзүндө 1874-жылы, орус электриги Ф.А.Пироцкий тарабынан жүргүзүлгөн. Ал 6 кВт кубаттуулуктагы электр тогун 1 км аралыкка берүүнү иш жүзүнө ашырган.

Ф.А.Пирцкийдин бул ийгилиги орус окумуштуусу Д.А. Лачиновду кызыктырып, ал дүйнөдө биринчи жолу теория жүзүндө электр энергиясын алыскы аралыкка берүү мүмкүндүгүн иштеп чыккан. Ошону менен бирге эле электр энергиясын өткөргүч аркылуу берүүдө сарпталган энергияны азайтуу үчүн токтун чыңалуусун жогорулатуу зарылдыгын далилдеген.

Өзгөрмө токтун күчүн жана чыңалуусун турактуу жыштыкта өзгөртүп 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 өзөкчөдөн турган. Андан кийин И.Ф.Усагин бул трансформаторду туюк өзөкчөнү колдонуу менен андан ары өркүндөтүп кайрадан иштеп чыккан. Трансформатордун иштөө принциби электромагниттик индукция кубулушуна негизделген. Анын өзөгү бири-биринен изоляцияланган жука болот пластиналардан турган төрт бурч формасындагы туюк рама болуп эсептелет.Ага ар кандай сандагы зым оромдору бар эки катушка кийгизилет. Эки катушкадагы зым оромдору изоляцияланып бири-бирине кошулбайт (32-сүрөт). Орому өзгөрмө токтун булагына туташтырылган катушка биринчи, ал эми керектелүүчүгө туташтырылганы экинчи деп аталат. Биринчи катушкага келүүчү өзгөрмө ток трансформатордун өзөкчөсүндө өзгөрмө магнит талаасын түзөт. Бул талаа экинчи катушкада индукциянын э.к.к. пайда кылат. Анткени анын ичи аркылуу өтүүчү магнит агымы үзгүлтүксүз өзгөрүп турат. Өзөкчөнүн материалы катары ферромагниттик заттар гана колдонулат. Бирок бардык эле ферромагнетиктер трансформатордун өзөкчөсүн даярдоого жарай бербейт. Өзөкчөнүн материалы аны өзгөрмө магнит талаасы менен үзгүлтүксүз кайрадан магниттеп турууда мүмкүн болушунча аз энергия сарпталып турушу керек. Андай болбогондо трансформатор өтө ысып кетет. Ушуга байланыштуу өзөкчөнү 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 өзүнчө индукцияга ээ болуусу менен түшүндүрүлөт. Биринчи катушкада пайда болгон өзүнчө 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 өзгөрмө тогу өтөт. Ал ток өзөкчөдө магнит талаасынын өзгөрүүсүн кармап турат. Магнит талаасынын бул өзгөрүүсү өзүнчө индукцияныны жетишерлик э.к.к. пайда кылууга зарыл болот.

Ошол эле магнит талаасы экинчи катушканын оромдорунда э.к.к. индукциялайт. Өзөкчөнүн магнит талаасы биринчи жана экинчи катушкалардын ормдорунун 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.

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

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

Бышыктоо, жыйынтыктоо:

1. Электр энергиясын алыскы аралыкка берүүдөгү проблемалар кандай?

2. Өткөргүчтөрдү ысытууга кеткен энергияны азайтуунун жолдору кайсы?

3. Трансформатордун иштөө принциби кандай?

Үйгө тапырма берүү:

1. Класстер түзүп келүү, Кыргызстандагы гестер боюнча

2. Электр энергиясын эмнелерден алсак болот, мисал келтиргиле

Баалоо: Студенттер баалоо критерийлеринин негизинде бааланат