Лшеудегі кателіктері

Өлшеу құралдарына дайындауға технологиялық жетілмегендік және әр түрлі сыртқы факторлардың әсері,қандай да болмасын,өлшеу процессінде өлшеудің абсолюттік қатесі дельта деген қателіктердің пайда болуына жол береді. Құралдың көрсетуі X шамасы мен өлшенетін нақты мәні Xo шамасының айырымы өлшеу құралының абсолют қатесін береді.

Абсолюттік қатенің өлшенетін шааның өлшеміндей өлшемі болады,демек ол өлшеулердің әр түрлі тәсілдері мен әдістерінің әдістемелік сипатын салыстыруға мүмкіндік бермийды. Сондықтан өлшеу процесіне қатенің салыстырмалы және келтірілген деп аталатын өлшемсіз түрін пайдалануға тура келеді.

Өлшеудің салыстырмалы қатесі б деп,өлшенетін шаманың абсолют қатесінің оның нақты мәніне қатысын айтады. Салыстырмалы қатені пайызбен өрнектейді.

Жүйелі қате: тұрақты болып қалады немесе ол беогілі бір зандылықпен өзгереді. Ол есепке алынуға тиісті кейбір факторлардын ықпалынан пайда болады. Мысалы,оларға температура электромагниттік өріс,радиация,құралдарын жетілдірілмегендігі және т.б жатады.

Кездейсоқ қате: ескеруге болимайтын факторларды салдарынан туатын кездейсоқ заңдылықтардан пайда болады. Мұндай қатені болдырмау үшін бірнеше рет өлшеу жұмыстарын жүргізіп нәтижесіне статистикалық әдісті пайдалану қажет.

Құралды пайдаланумен байланысты негізгі және қосымша қателер деп аталатын ұғымдар ендіріледі.

Негізгі қате: құжатта көрсетіледі,ол құралда қалыпты жағдайда пайдалану кезінде пайда болады.

Қосымша қате: құралды қалыпты жағдайда пайдаланудан аутқыган кезде байкалады.

Пайызбен өрнектелген қатенің мәні (қараңыз: 6.3) құралдың дәлдік класын анықтайды. Бұл мәнді электр өлшеу құралдарды үшін тағайындалған келесі сандардан дейін дөңгелектенеді: 0.05; 0.1; 1.0;1.5; 2.5; 4.0

18-лекциялық дәріс.

Электр өлшеу құралдары

Электр өлшеудің түрлері және әдістері туралы жалпы түсінік

Электрлік қондырғылардың қалыпты жұмыс жасауын жүйелі түрде бақылаусыз қалдыру мүмкін емес.Барлық электрлік және магниттік шамалар электр өлшеу объектілеріне жатады,олар:тоқ,кернеу,қуат,энергия,магнит ағыны және т.б.

Электр өлшеу құрылғылары электрлік емес шамаларды(темп,қысым және т.б.)өлшеу үшін де кеңінен пайдаланылады.Өлшеудің мұндай әдістері электрлік емес шамдарды электрлік өлшеу деген атпен белгілі.Өлшеудің электрлік әдістеріне қолдану өлшеу нәтижелерін алыс қашықтыққа салыстырмалы түрде оңай беруге,машиналары мен аппараттарды басқаруға өлшенетін шамалармен автоматты түреде математикалық жолымен амалдар орындауға,процесстерді бақылау жолдарын жүзеге асыруға және т.б. мүмкіндік туады.

Құрылғылардың есептеу түріне қарап,оларды аналогты және цифрлық құралдар деп бөледі.Есептік құрылғы орналасқан қозғалмалы бөлікке аналогтік құралдардың өлшенетін немесе оған пропорционал шамасы тікелей әсер етеді.Ал цифрлы құралдарда қозғалмалы бөлік жоқ,өлшенетін немесе оған пропорционал шама,сандық баламаны түрлендіреді.Микропроцессорлар өлшеу құралдарының өтімділігін және дәлдігін мейлінше жоғарлатып,қондырғыларын өңдеуде оларға қосымша функциялық рөл береді.

Күрделі объектілерді зерттеуде автоматты өлшеу жүйелері қолданылады.Бұл жүйелер датчиктер,өлшейтін және тіркейтін құралдар,құрылғы және оның түйіндестері және басқарудың жиындарынан тұрады.

Қазіргі таңда осы заманғы өндірістің қай саласын алмасақ та,оларды өлшеу жұмыстарынсыз көзге елестету қиын.

Өлшеу-бұл арнайы техникалық құралдың көмегімен физикалық шаманың мәні тәжірибе жүзінде анықтау.Өлшеуді жүргізуге мүмкіндік беретін құрылғыны өлшеу құралы деп атайды.Өлшеу процессін ең оңай жүргізуге мүмкіндік беретін электр өлшеу құралдары аса маңызды рөл атқарады.

Өлшеу нәтижелерінің алынуына қарай өлшеулер тікелей және жанама болып бөлінеді.Өлшеудің тікелей түріне өлшенетін шаманы тікелей құралдың көрсетуі бойынша анықтайды(мысалы тоқты амперметрмен,кернеуді вольтметрмен,электр энергиясын-санағышпен өлшеу).

Жанама өлшеу оның нәтижесі өрнектер арқылы анықталады.Ол өрнекке кіретін шамалардың мәндері тікелей өлшеу арқылы алынады(вольтметр және амперметр арқылы электр кедергіс

ін өлшеу-әуелі кернеу мен тоқ өлшенеді,сонан соң Ом заңы бойынша кедергіні есептейді).

Электр өлшеу әдісінің негізінен екі түрі бар:тікелей бағалау және салыстыру.

Тікелей бағалау әдісінде өлшенетін шама құралдардың көрсетуінен тікелей алынады.Құралдың шкаласы оны заводта дайындау кезінде эталондық құралдардың өлшеу бірліктеріне сай градуирлейді.Мысалы ретінде,вольтметрмен,амперметрмен,фазаметрмен,ваттметрмен және т.б. өлшеулер жүргізуді алуға болады.

Бұл әдістің негізгі артықшылығы өлшеудің қарапайымдылығы және оған уақыттың аз кетуі.

Салыстырып өлшеу әдісінде,өлшенетін шама эталондық үлгімен немесе жұмысшы өлшемімен салыстырылады.Өлшеу дәлдігі едәуір жоғары,бірақ өлшеулер күрделігі жоғарлай түседі.

Электр өлшеу құралдарының негізгі сипаттамалары

Өлшеу құралдары белгілі бір сипаттамалармен анықталады,атап айтқанда олар:қателік,сезгіштік,өлшеу диапазоны,тұтыну қуаты.

Құралдың қателігі оның дәлдік класымен анықталады.Құралдың сезгіштігі S деп,өлшеу көрсеткіштігінің орын ауыстыру өсімшесі Δα-ның өлшенетін шаманың өсімшесіне қатысын айтады(S=Δα/ΔX).Егер құралдың шкаласының бөліктері бірдей болса,онда S=a/X.

Сезгіштіктің кері шамасы құрал шкаласының бөліну құны деп атайды (с=1/S).

Өлшеу диапазоны-Х шамасының өлшенетін мәнінің облысындағы құралдың қателігі,дәлдік класына жатқызылады.

Тұтыну қуаты-құралдың қажетті өлшеулерді жүргізу үшін тұтынатын қуаты.Тұтыну қуаты неғұрлым аз болса,соғұрлым құралдың сапасы жоғары болады.

Электр өлшеу құралдарының классификациялары және олардың электр энергиясының өзіне жұмсалулары

Электр өлшеу құралдары зерттеу және қолдану ыңғайына қарай әр түрлі белгілері бойынша классификацияланады.

Барлық құралдар дәлдік класына қарай бөлінеді.Дәлдік класы құралдың циферблатында көрсетіледі.

Өлшенетін шамалардың түрлеріне қарай электр өлшеу құралдары электрлік (кернеу,ток,қуат,кедергі т.б) және электрлік емес (темп. Қысым, ылғалдылық т.б.)шамаларды өлшейтін құралдар деп бөлінеді.

Өлшенетін шаманы көрсетілу тәсіліне қарай құралдар аналогті және цифрлық деп бөлінеді.Аналогтік құралдардың шкаласы және тілі болады,ол үздіксіз келетін электр сигналдарын өлшейді.Цифрлық құралдар үздіксіз сигналды өлшеп оларды уақыт импульсіне айналдырып,сонан соң ол цифрлық құрылғымен саналынады.

Токтардың түрлеріне қарай тұрақты токтың,айнымалы токтың және құрастырылған өлшеу құралдары деп бөлінеді.

Өлшеу процесіне құралдардаың орналасуы да әсерін тигізетін болғандықтан,құралдың цифрблатына арнайы белгілер қойылады.Құралдың цифрблатына оны пайдалануды жеңілдету үшін негізгі сипаттамаларын шартты белгілер арқылы түсіреді.

Құралдың аталуы	Шартты белгі
Қозғалмалы рамкалы магнитоэлектрлік
Қозғалмалы рамкалы логометр
Қозғалмалы рамкалы магнитоэлектрлік

Электромагниттік
Электромагниттік логометр
Электродинамикалық
Электродинамикалық логометр
Ферродинамикалық
Ферродинамикалық логометр
Индукциялық
Электростатикалық
Дірілдеткіш
Термоэлектрлік
Магнитоэлектрлік өлшеу механизмді термоэлектрлік
Магнитэлектрлік өлшеу механизмді түзеткіш

Өлшеу құралы есептейтін тоқтың түрі және оның шартты белгілері төменгі кестеде берілген

Токтың түрі	Шартты белгілері
Тұрақты
Айнымалы(бір фазалы жүйе)
Тұрақты және айнымалы
Үш фазалы жүйе (жалпы белгіленуі)
Үш фазалы жүйе (фаза жүктемелері симметриялы емес)
Шкаланың вертикаль жағдайы
Шкаланың горизанталь жағдайы
Изоляция 2 кВ кернеумен тексеріліген
Сыртқы магнит өрісінен қорғау
Сыртқы электр өрісінен қорғау

19-лекциялық дәріс.

Электрмен жабдықтау

1.Электрмен жабдыктау жүйесі.

2.Электрмен жабдықтаудың сенімділігі және электр энергиясының сапасы

З.Электрлік лаустансалар (қосалкы стансалар).

Электрмен жабдыктау жүйесі электр энергиясын өндіретін, тасымалдайтын және тарататын кұрылғылар мен қоңдырғылардан тұратын ірі және курделі құрылым болып табылады. Оған электр стансалары, трансформатор лаустансалары (косалкы стансалар), электр беріліс желілері, тарату нүктелері мен кабылдағыштарды тарату нүктелеріне косатын желілер кіреді.

Электр энергиясымен жабдықтау дербес электр стансалардан немесе энергетикалык жүйелерден жүзеге асырылады. Бірак энергетикалық жүйелерде электр энергетикалық сапасы жоғары, яғни кернеу і мен жиілігі тұрактандырылған, өзіндік құны төмен және сенімді болатындыктан. орталыктандырылған жабдыктау тиімді болып табылады.

Электрмен орталыктан жабдыктау деп әдетте тұтынушыларды энергетикалык жүйеден жабдықтауды айтады. Ал энергетикалык жүйе деп жұмыс әлпілері өзара байланыскан, және бір орталыктан баскарылатын электр стансалары мен электр тораптары жиынтығын айтады. Энергетикалык жүйеге бірнеше аймактын, тіпті бірнеше мемлекеттін электр стансалары мен тораптары кіруі мумкін.

Электр стансасы деп электр энергиясын немесе элекгр және жылу энергиясын өндіруге арналған кәсіпорнын айтады.

Электрлік лаустанса (косалқы станса) деп электр энергиясын түрлендіруте және таратуға арналган қондыргылар мен кұрылғылар жиынтығын айтады. Олар көбіне трансформаторлық лаустансалар деп аталып, электр энергиясын тұтынушыларға кернеуін төмендетіп немесе жоғарылатып таратуға арналады.

29,1-сурет. Жылу электр стансасының кұрылымдык сұлбасы.

К-казандык: Т- турбина;0-генератор: Q-майлы ажыраткыш: L-реактор; TV-трансформатор.

29.1-суретте жылу электр стансасының құрылымдык сұлбасы келтірілген. Казандыкта (6у генераторында) су температурасы 540°С - ге дейін, кысымы 24 МПа-га дейін баратын асқын қызған буга айналады. Энергиясы өте жоғары бу турбинаға беріледі. Генератормен бір агрегат құрайтын турбина генератордык роторын айналыска келтіреді. Генераторда пайда болатын электр энергиясының 5-8%-ы генератордың кернеуімсн (10 кВ) стансанын өз мұктажына жұмсалса, қалғаны 35 кВ-тік кернеумен жакын орналаскаи қабылдағыштарға, ал >110 кВ кернеумен қашык жерлерге және энергетикалык жуйелерге беріледі. Жалпы алғанда, электр желілерімен берілетін қуат пен кернеудің ара катынасы шамамен 0,1-1 МВт/кВ аралығында болуы, ал желінін ұзындығы мен кернеудің ара қатынасы 1 км/кВ - тен аспауы керек.

Белгілі-бір аймақтағы әуелік және кәбілдік электр беріліс желілері мен лаустансалар жиынтығын электр торабы деп атайды. Электр энергиясын тасымалдауға арналган кұрылғыны электр беріліс желісі. деп атайды.

Тарату нүктесі деп электр энергиясын қабылдауга және таратуга арналган коммутациялық, корғаныш және өлшеуіш аспаптары мен жинактаушы және косу шиналарынан тұратын электрлік кондырғыны айтады.

Электр энергиясын алысқа тасымалдау әуелі кернеуді көтеруді, одан кейін кернеуді төмендетуді керек ететіндіктен, электрмен накты кабылдағышты жабдыктау сатылы лаустансалар мен әртүрлі кернеулі электр желілерінен тұрады (29.2,а~сурет). Жалпы алғанда, электр энергиясын тарату радиалдык және магистралдык деп аталатын сұлбалар бойынша орындалады.

Егер электр кабыдағыштың әр қайсысы электр стансасынан немесе лаустансадан жеке электр желілері аркылы коректендірілсе, онда мұндай электр тарату сұлбасын радиалдык сұлба деп атайды (29.2.в-сурет).

Электр тораптары сырткы және ішкі болып бөлінеді. Сыртқы электр торабы электр энергиясын электр стансасынан немесе лаустансадан кәсіпорынға. өндіріс орнына жеткізуге арналған. Ал ішкі электр торабы аркылы электр энергиясы кәсіпорынның. өндіріс орнының цехтарындагы қабылдағыштарға таратылады.

Электр желілері кернеулері бойынша 1000В-ке дейін – төмен вольтті және 1000В-ген жоғары - жоғары вольтті болып бөлінеді. Электр желілері ауада және жерасты аркылы тартылады. Ауада тартылған желілерді әуелік электр желілері деп атайды. Әуелік желілердің негізгі элементтеріне сымдар, оқшаулатқыштар, желілік арматура, тіректер және найзағайдан сактайтын арқансымдар жатады. Желілік сымдарды әдетге алюминий мен оның қоспаларынан жасайды. Әуелік сымдар ширатылған, көп талсымды, жалаңаш және өзегінде аркалаушы болат сым немесе аркансым болады.

Желілік сымдар оқшаулатқыштар аркылы тіректерге ілінеді. Тіректер ағаштан, бетоннан немесе металдан жасалып, аралык, бұрыштык, тармактаушы. бір ілмелі, екі ілмелі т.с.с. деп аталады. Кернеуіне, қолданылатын жердін ауа райына және желідегі аткаратын міндетіне карай габариттері, кұрылымдык параметрлері. арматуралары мен окшаулатқьштары әртүрлі болып келеді.

Жерасты аркылы тартылатын желілерде әдетге кәбіл колданылады. Кәбіл ток өткізгіш тарамдардан, оларды бір-бірінен окшаулайтын әртүрлі окшаулардан, корганыш кабықшадан және механикалык закымданудан сактайтын сауыттан тұрады. Ток өткізгіш тарамдары бір талсымды немесе көп талсымды етіліп, мыстан немесе алюминийден жасалады. Күштік кәбілдер әдетте бір, екі, үш және көп тарамды, ал баскару және бакылау тізбектерінде колданылатын кәбілдер көп тарамды болады.

Тұрмыстык және өндірістік электр кабыдағыштардың қалыпты жағдайда жұмыс істеуі ушін электрмен жабдықтау жүйесінің сенімділігінің маңызы зор. Электрмен жабдыктау жүйесінін сенімділгі деп оның тартынусыздык, жасұзақтык және жөндеуге жарамдык қабілетін сактай алу қасиетін айтады.

Электрмен жабдыктау жуйесінін тартынусыздығы белгілі-бір жұмыс ішінде және жегімдік жағдайда үзіліссіз жұмыс істеу қабілетін сактай касиетін айтады.

Электрмен жабдыктау жүйесінің жасұзактығы деп кабылданған техникалык күтім мен жөндеу жағдайында шекті күніне дейін жұмыс істеу кабілетін сактай алу касиетін айтады.

Электрмен жабдыктау жүйесінін жөндеуге жарамдығы деп техникалык күтім мен жөндеу аркылы оның жұмыс істеу қабілетін қолдау және калпына келтіре алу касиетін айтады.

Электрмен жабдыктау жүйесінін жұмыска кабілеттілігі деп оның функциялык параметрлерінің техникалык кұжаттамалык талаптарға сәйкесті күйін айтады.

Электрмен жабдыктау жүйесінін шектік күйі деп оньн бұдан былай колдануга болмайтын, титықтаған немесе қолайсыз күйін айтады.

Электрмен жабдыктау жүйесінің жұмыс істеу қабілетінін бұзылу оқиғасын тартыну (істен шыгу) деп атайды. Жүйенің сенімділігі оны кұрайтын элементтердін сенімділігінен тәуелді болатындықтан. Әрбір кұрылғы мен кондыргының олардың жұмыс қарекетшен аныкталған тартынуға дейінгі немесе тартыну аралык орташа жұмыс мерзімі және. жұмыска кабілеттілігін калпына келтіруді орташа уақыты белгілі болуы керек. Өйткені осы екі шама сенімділіктін негізгі керсеткіштері болып саналады, Жалпы алғандада, электрмен жабдыктау жүйесінің сенімділігін анықтау маңызды және өте күрделі мәселе.

Электрмен үзіліссіз жабдыктаудың кажеттігі бойынша электр кабылдағыштарын үш категорияға бөлуге болады: бірінші категорияға элекгр энергиясынын үзілісі адам өміріне кауіп тудыратын, копарылыс немесе өрт шығу каупі бар, күрделі технологиялык процестін, бөлініп, ұзак уакытка істен шығуы мүмкін болатын кабылдағыштар жатады: екінші категорияга электр энергиясынын үзілісі үлкен шығын тудыратын, көптеген адамдар мен механизмдердің жұмыссыз бос тұруына әкеліп согатын кабылдағыштар жатады; үшінші категорияға істен шыккан электр жабдығын алмастыруға немесе жөндеуге керекті уакытқа үзіліс жасауга болатын кабылдағыштар кіреді.

Бірінші категорияга жататын электр кабылдағыштары өзара тәуелсіз екіден кем емес қорек көзінен жабдыкталуы керек. Тәуелсіз деп басқа корек көздерінде кернеу жок болып кеткенде кернеуі ақталатын корек көзін айтады. Энергетикалық жүйенің әртүрлі екі нүктесінен тартылған электр желілері, жеке желілерден коректеңдірілетін екі трансформатор, т.с.с. өзара тәуелсіз корек көздері болып саналады. Ерекше топка кіретін электр кабылдағыштары үздіксіз қорек көзіндік агрегатгарымен де (жергілікті немесе жеке электр стансалары, аккумулятор батареялары, т.с. с.)жа6дыкталуы керек. Екінші категориялық кабылдағышгар резервтелген бір немесе екі, ал ушінші категориялык қабылдағыштар әдетте бір корек көзінен жабдыкталады.

Электр кабылдагыштары үшін олардын электр энергиясымен үзіліссіз жабдыкталуымен қатар, электр энергиясынын сапасынын да манызы зор. Осы себепті. электр энергиясы сапасынын көрсеткіштері болып табылатын кернеудін және жиіліктін номинал мәндерінен ауытқуы, кернеудің пішінінің бейсинусоидалдығы, үш фазалы кернеудің бейсимметриялылығы, түзетілген кернеудің солыктык коэффициенті сияқты шамалардың мәндері меғдарланған (нормаланган) болады.

Кернеудің ауытқуы деп оның нақты мәнінін номинал мәніне қаншалыкты тең еместігін көрсететін шаманы айтады:

(29.1)

мұндағы- кернеудің накты және номинал мәндері.

Кернеудің номинал мәнінен ауытқуының басты себебі - тораптың асқын жүктелуі. сымдар мен кәбілдердің дұрыс таңдалмағандығы және электрмен жабдықтау сұлбасынын дұрыс кұрылмауы. Кернеудің ауыткуы қабылдағыштардың технологиялык жұмыс әлпін бұзады, өнімділігін азайтады, электр энергиясынын шығынын көбейтеді, жұмыс істеу мерзіміне әсер етеді. Қазіргі кабылданган меғдараттык (нормативтік) құжаттар бойынша кернеудің ауытқуы жарыктандыру аспаптарында -2,5%-дан +5%-ға дейін. электрлік қозғалткыштарда -5%-дан +10%-ға дейін, ал баска қабылдағыштар үшін ±5%-дан аспауы керек. Кернеудің ауытқуы мегдараттық мәндерінен асып кетпеуі үшін адетте трансформаторлардын кернеуін ретгеу және желінін индуктивтік кедергісін карымталау тәсілдері колданылады.

Кернеудін жиілігінің өзгеруі катаң бақылауды кажет етеді, өйткені энергетикалык жүйенің синхронды жұмысы жиілікке байланысты. Сондыктан жиіліктін ауытқуы ±0.1 Гц- тен, ал уакытша ±0_?2Гц-тен аспауы керек.

Кернеудің бейсинусоидалдыгы әсерінен электр тораптарында энергияның шығьны көбейеді, бейтарап сымның тогы өседі, электр өлшеуіш аспантардың дәлдігі кемиді. Ал кернеудің бейсинусоидалдығын жалпы алганда бейсызыкты кабылдагыштар (тиристорлы тњзеткіштер,пісірістіру трансформаторлары. догалы ұйык шашу шамдары. т.с.с.) тудырады. Әргүрлі бейсызықты элементтерде кернеудін гармоникалык кұраушылары әртүрлі мәнге ие болагындыктан бейсинусоидалдықтын көрсеткіші ретінде гармоникалык құраушылардың орташа мәнінің бірінші гармоникалык құраушынын мәніне катынасы алынған

мұндагы:. кернеудің бейсинусоидалык коэффициенті; U». V\ - кернеудін j -ші және бірінші гармоникаларының әрекеттік мәндері.

Қабылданған мәндер бойынша бейсинусоидалык коэффициент 5% - дан аспауы керек.

Үш фазалы кернеудің желілік немесе фазалык мәндерінін өзара тең болмауын кернеудін бейсимметриялылығы деп атайды:

мұндағы: - үш желілік (фазалык)

кернеудің ен үлкені мен ең

кішісінің мәндері; U_H - желілік (фазалык) кернеудің номинал мәні.

Кернеудің бейсимметриялылығы электр доғалы пештерінін, пісірістіру кондыргыларының және бір фазалы кабылдағыштардың әсерінен, яғни үш фазалы желінің фазаларынын әртүрлі жүктелуінін нәтижесінде пайда болады. Кернеудін бейсимметриялылығы энергияның шығынын көбейтеді, айнымалы ток козғалткыштарында карсы айналдырушы момент тудырды, осы себепті олардың пайдалы әрекет коэффициенті төмендейді. Сондыктан мегдараттык кұжаттар бойынша кернеудің бейсимметриялылыгы 4% - дан. аспауы керек.

Түзеткіштер аркылы алынған тұракты кернеудің солықтығы қабылдағыштардың, әсіресе электрондық кұрылғылардың калыпты жұмысына жағымсыз әсер ететіндіктен солыктау коэффициенті (кернеудің гармоникалық құраушыларынын орташа мәнінінкернеудің номинал мәніне катынасы) 0,08 - ден аспауы керек деген талап койылады.

Трансформаторлык лаустансалар бір немесе бірнеше трансформатордан, біріншігәр және екіншігәр кернеулерді тарату, баскару, бакылау һәм корыту кұрылғылары мен аспаптарынан тұрады.

Трансформаторлык лаустансалар ашык, яғни ашык ауада орналастырылатын., және жабық, яғни орынжайларда орналастырылатын болып бөлініп, басты төмендеткіш лаустансалар, жақындатылған кірмелі, цехтык т.с.с. деп аталады. Қазіргі кездегі куаты 1000 кВА-ге дейінгі трансформаторлық лаустансалар жиынды шкафтардан тұратын етіп жасалады: жоғары кернеудің кірмелік шкаф, трансформатор, төменгі кернеулік тарату шкафы, т.т.

Қабылдағыштардың категорияларына қарай лаустансадағы трансформаторлармен кірмелік желілердің саны, жалпы алғанда, әртурлі болады. Бірак көптеген жағдайда барлық категориядағы кабылдағыштардың талабына сай келетін екі трансформаторлы лаустансаны (29.3-сурет) пайдалану тиімді болып табылады.

Қалыпты жағдайда майлы ажыраткыш Q2 ажратылған болады да, трансформатор өз желісінен қоректендіріледі. Кірмелік желілердін бірінде кернеу болмай қалған кезде, мысалы, апаттық жағдайда, Q2 ажыраткышы автоматтык тұйыкталып, трансформатордың екеуі де бір желіден қоректенетін болады. Ұйыксыздандырғыш (разрядник) FV лаустансаны атмосфералык аскын кернеуден корғауға арналған. Жүктемені корек көзіне қосу немесе ажырату үшін майлы ажыратқыштар Q колданылса, жүксіз желі мен трансформаторларды косу, ажырату үшін айырғыштар QS мен шаппакылар QR қолданылады.

Трансформаторларды және желілерді аскын токтан коргау үшін сактандырғыштар F мен автоматтык ажыраткыштар QF қарастырылған. Ток күшін және куатты өлшеу үшін, яғни амперметрлер мен ваттметрлерді косу үшін ток өлшеуіштік трансформаторлар ТА жалғанган.

Трансформатордың бірі жұмыс істемеген жағдайда (істен шығу, жөндеуте кою,т.с.с.) бірінің кабылдағыштарын екіншісінен коректендіру үшін немесе

трансформаторлардын параллель жұмыс істеуі үшін төмен кернеудегі шина аралык QF автоматтык ажыратқышы койылган. Кірмелік желілер мен трансформаторлардын біреуі косалкы (резерв) үшін жоспарланған болса, онда жоғары кернеулік шина аралык Q2 майлы ажыратқышы мен төмен кернеулік шина аралык QF автоматтык ажыраткышы резервті автоматтық косу рөлін де атқаруы мүмкін.

Резервті автоматтық косу деп негізгі корек көзі істен шыкқан жағдайда қабылдағыштарды резервтегі корек көзіне автоматтык түрде косуды айтады.

Нөлдік сым үзікті сызыкпен кескінделген. Төмен кернеулік желілер автоматтық ажыраткыштар мен шаппақылар аркылы косылған.

Трансформаторлык лаустансалардың орналасатын жері электр кабылдағыштардың орналасуы мен олардың куаты бойынша аныкталады.Әдетте лаустанса кабылдағыштардың «электрлік ауырлык центрінде» орналыстырады.

29.3-сурет. Екі трансформаторлы Лаустансаның электрлік сұлбасы.

Трансформаторлык лаустансалардың электрлік құрылымы ондагы трансформаторлардың санымен. кернеулердің мәнімен және кірмелердін саны мен тү piнe бай л а н ыс'ты аныкталады,

Трансорматорлар мен жоғары және төмен кернеулік аспаптар бөлектелген, яғни бөлек орынжайларда немесе бөлек шкафтарда орналаскан болуы керек.

Трансформаторлык лаустансаның электрлік сұлбасы, ал жалпы алғанда электрмен жабдыктау сұлбалары, әдетте 29.3-суретте келтірілгендей, бірсызықты сұлбамен кескінделеді. Бакылаусұрактары 1. Электрмен жабдыктаудын бірсызықты сұлбасын сызып көрсеттіз және түсініктеме берініз. 2. Электр энергиясын тарату сұлбаларын сызып көрсетіңіз және түсініктеме беріңіз,

3.Электр энергиясының сапасына қойылатын талаптар кандай?

20-лекциялық дәріс.

ЖАРТЫЛАЙ ӨТКІЗГІШТІ ҚҰРАЛДАР ЖӘНЕ ҚҰРЫЛҒЫЛАР

Жартылай өткізгіштік туралы түсініктер

Жартылай өткізгіш материалдарының меншікті кедергісі 10⁸...10⁶ Ом^.м аралығын қамтиды. Жартылай өткізгіштер басқа қатты кристалдық материалдардан өзінің электр өткізгіштігіне, кристалдардың энегиялық күйіне, электр қасиетінің температурадан тәуелділігінің сипатына қарай, сәуле шығару және басқа да сыртқы әсерлеріне қарай ажыратылады. Электрондық процестерді бақылай отырып, жартылай өткізгіш құралдардағы электр тоғын басқаруға болады.

Электр өткізгіштік –дегеніміз еркін электрондардың қозғалысы мен түсіндірілетін қатты денелердің ең маңызды қасиеттерінің бірі. Бұл электрондарымыз кезінде атом ядросымен байланыстарды үзгендіктен осылай еркін қозғалыста болады. Сондықтан мұндай электрондар атомдар арасында еркін қозғала алады және басқа электрондармен ядролармен және электр өрісімен әсерлеседі. Электр өткізгіштігіне қарай барлық заттар шартты түрде өткізгіштер, жартылай өткізгіштер және диэлектриктер деп бөлінеді. Өткізгіштердің (металдардың) электр өткізгіштігі σ=10⁷÷10³См^.м^-1, жартылай өткізгіштік σ=10³÷10^-8См^.м^-1, диэлектириктік - σ=10^-8÷10^-15См^.м^-1. Жартылай өткізгіштік материалдар меншікті және қоспалы деп бөлінеді.

Меншікті жартылай өткізгіштер деп, олардың электр өткізгіштеріне ықпалы болатын, қоспалары жоқ, жартылай өткізгіштерді айтады. Оларға Д.И.Менделеев кестесінің төртінші тобындағы көптеген элементтер жатады. Кристалдарды бұл элементтердің әрбір көрші екі атомы валенттік екі электрондармен біріккен; мұндай байланыс қос электрондық немесе коваленттік байланыс деп аталады.

Қоспалы жартылай өткізгіштердің электр өткізгіштіктері электрондық немесе тесіктік электр өткізгіштігі айқын байқалатын қоспалармен анықталады. Кристал жартылай өткізгіштіктің электр өткізгіштігінің тиімді болу себебі оның басқа түрлі валентті элементтердің болуымен түсіндіріледі. Басы артық еркін электрондар беретін, төрттен жоғары валенттілігі бар қоспаларды донорлық деп атайды. Тесіктердің санын көбейтетін, басы артық тесікте беретін төрттен төмен валенттілігі бар қоспаларды акцепторлық деп атайды. Кремний кристалының бір атомы бес валентті мышьяктың (As) атомы мен ауыстыру схемасы келтірілген.

Тесіктік элекрт өткізгіштігі (р-түріндегі) алу үшін жартылай өткізгіштің құрамына үш валентті элементтер- бор, алюминий, индий және т.б. ендіріледі. Қоспалы жартылай өткізгіштің тесікті электр өткізгіштік механизімі көрсетілген. Шартты түрде, кремний торы және үш валентті бор атомы бейнеленген. Бор атомының үш валенттік электрондары көршісінің төрт валенттігімен байланыс жасауға жеткіліксіз. Сондықтан байланыстың біреуі жарақталмаған болып шығады және ол электронды өзіне тартып алуына мүмкіншілігі бар орынға айналады. Осы орынға көршіден бір электрон көшкендіктен байланыста тұрған көрші кремний атомдардың қос электронының бірінің орны басып, тесік пайда болады. Бұл тесік ендігі жерде кристалда көшіп жүреді. Ал қоспаның атомы қозғалмайтын теріс ионға айналады.

Жартылай өткізгіштердің зоналық үлгісі. Меншікті және қоспалы жартылай өткізгіштердің электрондық процестерін олардың энегиялық күйлерінің диаграммасы арқылы талғаған жөн.

Алғаш рет жұмыс жасайтын транзисторды Bell фирмасының зертқанасында 1948 ж. Джон Бардин, Уолтер Браттейн және Уильям Шокли жасап шығарды. Электрондық шамдардан артықшылығы жағынан электрондық байланыс құралдар обылысында төңкеріс жасады және есінің көлемі үлкен тез есептегіш электронды –есептеу машиналарында кеңінен қолдануды жүзеге асырды. Транзистордың ең танымал артықшылығы: оның көлемінің аздығы; кернеудің азғана мәнінде жұмыс жасағанда, үлкен қомақты қоректендіру көзін тілемеуі; оның қыздырушы катодының жоқтығы (катодты қыздыруға және жылуды әкетуге уақыт қажет) және ол бір бит ақпаратқа есептегенде аз санды энергия жұмсайтындығы. Қайсыбір сараптамаладың қортындысына қарағанда, бұл энергияның (транзистордың жұмсайтыны) шамасы, мидың нейрондарының пайдаланатын энергиясымен пара-пар екен.

21-лекциялық дәріс.Транзисторлар.

Электр тоғын басқару үшін қолданылатын екі р-п ауысуларынан тұратын құрылғыны транзистор деп атайды. Оның электрондарына түсірген кернеулерді өзгерте отырып, тоқтың шамасын басқаруға және оны генерациялауға немесе ауыстырып қосуға болады.

Транзистор да диод секілді германийден немесе кремнийден жасалады, бірақ кремнийлігі көбірек тараған; қоспа ретінде мышьяк, фосфор, сурьма, индий, бор, галий және басқалар қолданылады.

Биполярлық транзистор деп, екі өзара әсер етуші р-п ауысулары бар кристалдардан жасалған құралды айтады.

Биполярлық транзистор құрылымы (р-п-р немесе п-р-п), қуаты (аз, орташа және үлкен), жұмысшы жиілігі (томенгі, орта және жоғары) және басқа да белгілері жағынан ажыратылады.

Биполярлық транзистор құрлысы электр өткізгіштігі п-түріндегі қалыңдығы 0,15-0,2 мм микрокристалл пластинаның екі жағына электор өткізгіштігі р-түріндегі кристал қабаты жасалған. Кристалдың электрлік шығысы бар орталық бөлігін база, бір шеткісін- эмиттер екіншісін- коллектор деп атайды. Эмиттер, база және коллектор арасында екі р-п ауысулары бар: эмиттерлік (1)және коллекторлық (2). Базаның электр өткізгіштігі электрондық та, тесіктік те болуы мүмкін; соған сәйкесті транзисторы да р-п-р немесе п-р-п құрамды болады. Транзистордың электрондары кіріс (эмиттер-базалық) және шығыс (коллектор-базалық) екі элекрт тізбегі түзілетіндей Е^э және Е^к тұрақты э.қ.к.-інің көздеріне қосылады. Кіріс тізбегіне тербеліс көзі (ТК) қосылуы, ал шығысқа –жүктеме резисторы R^k қосылуы мүмкін. Тербелісті күшейту үшін транзисторды пайдаланғанда оның эмиттерлік ауысуы тура ал коллекторлық-кері бағытта қосылады.

Транзистордың жұмыс істеу принципі оның электродтардың тоқтарын басқару ауысуға жеткізілген кернеуден тәуелділігіне негізделген. Жалпы жағдайда бұл тәуелділік өте күрделі, сондықтан бір транзисторлардың қасиетіне әсер ететін факторларды ескермейтін, оның қарапайым моделін қарастырамыз. Сыртқы кернеу (Е^э және Е^к нөлге тең) болғанда кристалл энергетикалық тепе-теңдікте болады: барлық қоспалы атомдар иондалған, Ферми деңгейінен жоғары р-обылысында жатады, ал базалық қабаттарда (п-обылысында) –донорлардан төмен деңгейде жатады. База обылысында потенциалдың нөлге дейін көтерілуі оның нөлдік потенциал нүктесіне, яғни корпусқа қосылғандығымен түсіндіріледі.

Дата добавления: 2014-01-04