Шпаргалка

Готовые шпоры по электроприводу

Категория:

Шпаргалка

Дисциплина:

Электропривод

Город:

Беларусь, Минск

Учебное заведение:

БНТУ, ФИТР

Стоимость работы:

20 руб.

Оценка: 10
Объем страниц: 94
Год сдачи: 2020
Дата публикации: 25.11.2020

Фрагменты для ознакомления

Оглавление

1. Классификация по назначению.. 1

2. НОМИНАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН. 1

3. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ МАШИНАМ... 1

4. Принцип действия электрической машины и трансформатора. 1

5. ОДНОФАЗНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР. НАЗНАЧЕНИЕ, ПРИНЦИП РАБОТЫ, УСТРОЙСТВО. КОЭФФИЦИЕНТ ТРАНСФОРМАЦИИ. 1

6. КОНСТРУКЦИЯ ОДНОФАЗНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ МАЛОЙ МОЩНОСТИ. 1

7. ИДЕАЛИЗИРОВАННЫЙ ТРАНСФОРМАТОР. РЕЖИМ ХОЛОСТОГО ХОДА. 1

8. ИДЕАЛИЗИРОВАННЫЙ ТРАНСФОРМАТОР. РАБОТА ПОД НАГРУЗКОЙ. 1

9. ВНЕШНЯЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТРАНСФОРМАТОРА. 2

10. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ДИАГРАММА. КПД ТРАНСФОРМАТОРА.. 4

11. ТРЕХФАЗНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ. 5

12. АВТОТРАНСФОРМАТОРЫ. 6

13. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ. 7

14. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА. 8

15. ОБРАТИМОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН. 9

16. УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА. 10

17. ЯКОРНЫЕ ОБМОТКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА. 12

18. МАГНИТНАЯ ЦЕПЬ И МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА. 13

19. КОММУТАЦИЯ В ЭЛ.МАШИНАХ ПОСТ. ТОКА И СПОСОБЫ УМЕНЬШЕНИЯ ИСКРЕНИЯ ПОД ЩЕТКАМИ. 14

20. ПОТЕРИ В МАШИНАХ ПОСТ ТОКА. 16

21. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ДИАГРАММА И КПД ДВИГАТЕЛЯ ПОСТ.ТОКА. 17

22. КЛАССИФИКАЦИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА (ПОДРОБНО В ВОПРОСАХ 27-29). 18

23. УРАВНЕНИЕ ЭДС ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА. ПУСК ДВИГАТЕЛЯ. 19

24. ВРАЩАЮЩИЙ МОМЕНТ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА. УРАВНЕНИЯ МОЩНОСТИ И МОМЕНТОВ. 20

25. СПОСОБЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА. РЕВЕРСИРОВАНИЕ ДПТ. 23

26. ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТ ТОКА. 24

27. ДВИГАТЕЛИ ПОСТ. ТОКА С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ. 25

28. ДВИГАТЕЛИ ПОСТ. ТОКА С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ. 26

29. ДВИГАТЕЛИ ПОСТ. ТОКА СМЕШАННОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ. 27

30. РАБОТА ДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТ. ТОКА В ТОРМОЗНЫХ РЕЖИМАХ. 34

31. ВЫСОКОМОМЕНТНЫЕ ДВИГАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА. 36

32. МАЛОИНЕРЦИОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА. 37

33. БЕСКОНТАКТНЫЕ (ВЕНТИЛЬНЫЕ) ДВИГАТЕЛИ ПОСТ. ТОКА. 38

34. ЛИНЕЙНЫЕ ДВИГАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА. 39

35. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ 3-Х ФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ. 40

36. УСТРОЙСТВО АСИНХРОННЫХ 3-Х ФАЗНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ. 41

37. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ АСИНХРОННЫХ 3-ХФАЗНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ И ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЕ. 42

38. СХЕМА ЗАМЕЩЕНИЯ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ. 43

39. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ДИАГРАММА АСИНХРОННОГО 3-Х ФАЗНОГО ДВИГАТЕЛЯ. 44

40. ВРАЩАЮЩИЙ МОМЕНТ 3-ХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ. 45

41. МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 3-Х ФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ. 46

42. ФОРМУЛА КЛОССА, АНАЛИЗ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК. 47

43. РАБОТА АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ В ТОРМОЗНЫХ РЕЖИМАХ. МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 3-Х ФАЗНОГО ДВИГАТЕЛЯ В ТОРМОЗНЫХ РЕЖИМАХ. 48

44. РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 3-Х ФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ. 49

45. ПУСК И РЕВЕРСИРОВАНИЕ  3-Х ФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ. 50

46. СПОСОБЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ 3-Х ФАЗНЫХ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ. 51

47. РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ 3-Х ФАЗНЫХ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ИЗМЕНЕНИЕМ СОПРОТИВЛЕНИЯ РОТОРНОЙ ЦЕПИ. 52

48. РЕГУЛИРОВАНИЕ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ ИЗМЕНЕНИЕМ НАПРЯЖЕНИЯ, ПОДВОДИМОГО К СТАТОРУ. 53

49. РЕГУЛИРОВАНИЕ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ СОВМЕСТНЫМ ИЗМЕНЕНИЕМ ЧАСТОТЫ И НАПРЯЖЕНИЯ. 54

50. РЕГУЛИРОВАНИЕ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕМ ПАР ПОЛЮСОВ. 56

51. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ. НАЗНАЧЕНИЕ, СПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ, УСТРОЙСТВО, ХАРАКТЕРИСТИКИ. 57

52. НАЗНАЧЕНИЕ, ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛ.ПРИВОДА С ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ (ШД). СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ШАГОВОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА. 58

53. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И КОНСТРУКЦИЯ ШД АКТИВНОГО ТИПА. 60

54. СПОСОБЫ КОММУТАЦИИ ОБМОТОК СТАТОРА ШД АКТИВНОГО ТИПА. 61

55. КОНСТРУКЦИЯ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ РЕАКТИВНЫХ ШД. 62

56. РЕЖИМЫ РАБОТЫ ШД. 63

57. РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ШД. 64

58. КВАЗИСТАТИЧЕСКИЙ РЕЖИМ РАБОТЫ ШД. 65

59. УСТАНОВИВШИЙСЯ РЕЖИМ РАБОТЫ ШД. 66

60. ПЕРЕХОДНЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ ШД. 67

61. ПОРЯДОК ВЫБОРА ШД. 68

62. УПРАВЛЕНИЕ ПРИВОДОМ С ШД. МЕТОДЫ ДРОБЛЕНИЯ ШАГА. 69

63. КОЛЛЕКТОРНЫЕ МИКРОДВИГАТЕЛИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА. НАЗНАЧЕНИЕ, ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ. 70

64. ПРИНЦИП РАБОТЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ СИЛОВЫХ КОЛЛЕКТОРНЫХ МИКРОДВИГАТЕЛЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА. 72

65. УНИВЕРСАЛЬНЫЕ КОЛЛЕКТОРНЫЕ ДВИГАТЕЛИ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ. 73

66. РЕГУЛИРОВАНИЕ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ КОЛЛЕКТОРНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА. ЗАЩИТА ОТ РАДИОПОМЕХ. 75

67. СИНХРОННЫЕ МАШИНЫ: ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ, НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ. 76

68. СИНХРОННЫЕ МИКРОДВИГАТЕЛИ С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ: ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ, КОНСТРУКЦИЯ, ХАРАКТЕРИСТИКИ. 77

69. СИНХРОННЫЕ РЕАКТИВНЫЕ ДВИГАТЕЛИ. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ, ХАРАКТЕРИСТИКИ. 79

70. ОДНОФАЗНЫЕ АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ. НАЗНАЧЕНИЕ, ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ, УСТРОЙСТВО. 80

71. ПУСК ОДНОФАЗНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ. ОДНОФАЗНЫЕ ДВИГАТЕЛИ С ПУСКОВЫМ КОНДЕНСАТОРОМ, С РАБОЧИМ КОНДЕНСАТОРОМ. 82

72. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ 3-ФАЗНЫХ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ДЛЯ РАБОТЫ ОТ ОДНОФАЗНОЙ СЕТИ. УНИВЕРСАЛЬНЫЕ АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ. 83

73. АСИНХРОННЫЙ ТАХОГЕНЕРАТОР. НАЗНАЧЕНИЕ, ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ. ХАРАКТЕРИСТИКИ. УСТРОЙСТВО. 85

74.ТАХОГЕНЕРАТОРЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА. НАЗНАЧЕНИЕ, КОНСТРУКЦИЯ, ХАРАКТЕРИСТИКИ. 87

75. СИНХРОННЫЕ ТАХОГЕНЕРАТОРЫ. НАЗНАЧЕНИЕ, КОНСТРУКЦИЯ, ХАРАКТЕРИСТИКИ. 89

76. ВРАЩАЮЩИЙСЯ ТРАНСФОРМАТОР. НАЗНАЧЕНИЕ, ПРИНЦИП РАБОТЫ, СПОСОБЫ ВКЛЮЧЕНИЯ, ХАРАКТЕРИСТИКИ. 90

77. СЕЛЬСИН. НАЗНАЧЕНИЕ, ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ. РЕЖИМЫ РАБОТЫ. ХАРАКТЕРИСТИКИ.. 91

 

1. Классификация по назначению

электромашинные генераторыпреобразующие механическую энергию в электрическую. Их устанавливают на электрических станциях и различных транспортных установках; электрические двигателипреобразующие электрическую энергию в механическую; они приводят во вращение различные машины, механизмы и устройства; электромашинные преобразователипреобразующие переменный ток в постоянный и, наоборот, изменяющие величину напряжения переменного и постоянного тока, частоту, число фаз и др. Их широко используют в промышленности, на транспорте и в военном деле;электромашинные компенсаторы, осуществляющие генерирование реактивной мощности в электрических установках для улучшения энергетических показателей источников и приемников электрической энергии;

электромашинные усилителииспользуемые для управления объектами относительно большой мощности посредством электрических сигналов малой мощности, подаваемых на их обмотки возбуждения (управления); электромеханические преобразователи сигналов, генерирующие, преобразующие и усиливающие различные сигналы. 

Классификация по роду тока и принципу действия. По роду тока 1. Машины переменного тока: Трансформаторы широко применяют для преобразования напряжения: в системах передачи и распределения электрической энергии, в выпрямительных установках, устройствах связи, автоматики и вычислительной техники; Асинхронные машины используют главным образом в качестве электрических двигателей трехфазного тока. Простота устройства и высокая надежность позволяют применять их в различных отраслях техники для привода станков, грузоподъем­ных и землеройных машин, компрессоров, вентиляторов и пр. Синхронные машины применяют в качестве генераторов переменного тока промышленной частоты на электрических станциях и генераторов повышенной частоты в автономных источниках питания (на кораблях, самолетах и т. п.). Коллекторные машины переменного тока используют сравнительно редко и главным образом в качестве электродвигателей. Они имеют сложную конструкцию и требуют тщательного ухода. 2. Машины постоянного тока применяют в качестве генераторов и электродвигателей в устройствах электропривода, требующих регулирования частоты вращения в широких пределах: железнодорожный и морской транспорт, прокатные станы, электротрансмиссии большегрузных автомобилей, грузоподъемные и землеройные машины, сложные металлообрабатывающие станки. Генераторы постоянного тока часто применяют для питания устройств связи, зарядки аккумуляторных батарей, в качестве основных источников питания на транспортных установках (автомобилях, самолетах, тепловозах, пассажирских вагонах).

По назначения: силовые микродвигатели, приводящие во вращение различные механизмы автоматических устройств, самопишущих приборов и пр.; управляемые (исполнительные) двигателипреобразующие подводимый к ним электрический сигнал в механическое перемещение вала, т. е. отрабатывающие определенные команды; тахогенераторыпреобразующие механическое вращение вала в электрический сигнал - напряжение, пропорциональное частоте вращения вала; вращающиеся трансформаторы, дающие на выходе напряжение, пропорциональное той или иной функции угла поворота ротора, например синусу или косинусу этого угла или самому углу; машины синхронной связи (сельсины, магнесины), осуществляющие  синхронный  и  синфазный  поворот  или  вращениенескольких   механически   не   связанных   между   собой   осей; микромашины гироскопических приборов (гироскопические двигатели, датчики угла, датчики момента), осуществляющие вращение роторов гироскопов с высокой частотой и коррекцию их положения; электромашинные преобразователи и усилители. Электрические микромашины первых двух групп часто называют силовыми, а третьей - пятой групп - информационными.

Классификация по мощности. Микромашины имеют мощность от долей ватта до 500 Вт. Эти машины работают как на постоянном, так и на переменном токе нормальной и повышенной (400 - 2000 Гц) частоты. Машины малой мощностиот 0,5 до 10 кВт. Они работают как на постоянном, так и на переменном токе нормальной или повышенной частоты. Машины средней мощности - от 10 кВт до нескольких сотен киловатт. Машины большой мощности - свыше нескольких сотен киловатт. Машины большой и средней мощности обычно предназначают для работы на постоянном или переменном токе нормальной частоты.

Классификация по частоте вращения. Тихоходные с частотами вращения до 300 об/мин; средней быстроход­ности - 300-1500 об/мин; быстроходные - 1500 - 6000 об/мин; сверхбыстроходные - свыше 6000 об/мин. Микромашины выполняют для частот вращения от нескольких оборотов в минуту до 60000 об/мин; машины большой и средней мощности - обычно до 3000 об/мин.

 

2. НОМИНАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

К номинальным данным относятся: мощность, напряжение, ток, частота вращения, частота переменного тока, коэффициент полезного действия, (КПД), число фаз, коэффициент мощности и режим работы (длительный, кратковременный и т. п.)

 Номинальной мощностью электрической машины называют мощность, на которую рассчитана данная машина по условиям нагревания и безаварийной работы в течение установленного срока службы. Для электрических двигателей под номинальной мощностью понимают полезную механическую мощность на валу, выраженную в ваттах или киловаттах; для генераторов постоянного тока — полезную электрическую мощность на зажимах машины (в ваттах или киловаттах); для генераторов переменного тока — полную электрическую мощность на зажимах (в вольт-амперах или киловольт-амперах). 

Электрические машины могут работать и при неноминальных условиях (уменьшенная или увеличенная мощность, напряжение и ток, отличные от номинальных, и т. п.). Однако при работе в этих условиях энергетические показатели машины отличаются от паспортных данных. Обычно при нагрузках, меньших номинальной, КПД и коэффициент мощности машины меньше номинальных. При нагрузках, больших номинальной, появляется опасность чрезмерного повышения температуры частей электрической машины, в первую очередь ее обмоток, что может привести к преждевременному выходу из строя изоляции обмоток и, следовательно, всей машины. Максимально допустимая температура обмотки зависит от свойств применяемой изоляции (ее класса) и срока службы машины и составляет от 105 до 180oС. Предельно допустимые температуры различных частей обмоток регламентируются общесоюзными стандартами (ГОСТами), имеющими силу законов.

Эксплуатация и производство новых видов электрических машин нормируются техническими условиями, которые согласовываются и утверждаются организациями, проектирующими, изготавливающими   и   эксплуатирующими   данные   машины.

Электрические машины являются обратимыми, т. е. они могут работать и в генераторном, и в двигательном режимах. Точно так же в электромашинном преобразователе и трансформаторе направление преобразования электрической энергии может быть изменено на обратное. Однако выпускаемые электропромышленностью машины обычно предназначаются для предпочтительной работы в каком-то одном режиме. Это позволяет лучше приспособить машину к требованиям эксплуатации, не делая ее чрезмерно тяжелой и дорогой.

Электрические машины выпускают на стандартные напряжения, согласованные со стандартными напряжениями электри­ческих сетей. Стандартные напряжения генераторов примерно на 5 — 10% выше, чем двигателей; например, если стандартное напряжение двигателя 220 В, то стандартное напряжение генератора — 230 В и т. п. Разница в стандартных напряжениях двигателей и генераторов обусловлена потерями напряжения в электрических сетях, к которым подключены генераторы и двигатели. В трансформаторах стандартные напряжения на первичных обмотках принимаются равными «двигательным», а на вторичных обмотках — «генераторным».

 

3. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ МАШИНАМ

Электрические машины должны иметь высокую надежность работы, хорошие энергети­ческие показатели (КПД и коэффициент мощности), по возможности минимальные габаритно-установочные размеры, массу и стоимость: они должны быть простыми по конструкции, не сложными в изготовлении и удобными в обслуживании и эксплуатации. Общие технические требования для машин общепромышленного применения сформулированы в специальном ГОСТе, а для машин специального исполнения — в соответствующих ГОСТах, учитывающих специфические условия работы этих машин.

Каждая электрическая машина рассчитана на работу при вполне определенных условиях эксплуатации: режиме нагрузки, допускаемых перегрузках, напряжении, частоте переменного тока, частоте вращения, температуре охлаждающей среды, высоте над уровнем моря, влажности и др. При этом машина должна развивать номинальную мощность и работать без аварий и повреждений в течение установленного времени (обычно в течение времени между периодическими ремонтами).

Надежность работы машины обеспечивается путем закладки достаточных запасов при проектировании, применения высококачественной технологии изготовления и правильной эксплуатации (работы машины в режимах, для которых она спроектирована, и своевременного выполнения профилактических ремонтов).

При проектировании должны быть обеспечены:

  1. механическая прочность всех элементов. В частности, машины должны без повреждений и деформаций выдерживать кратковременные перегрузки по току и кратковременные превышения номинальной частоты вращения;
  2. электрическая прочность изоляции обмоток, которая не должна терять своих качеств при длительной эксплуатации машины. 
  3. достаточное охлаждение элементов машины, в которых при работе выделяется теплота (магнитопровода, скользящих контактов, обмоток, подшипников).

В основном электрические машины работают в качестве преобразователей энергии (двигатели, генераторы, трансформаторы, электромашинные преобразователи). Поэтому для уменьшения эксплуатационных расходов важное значение имеют энергетические показатели машин: КПД и коэффициент мощности. При проектировании электрической машины путем оптимального выбора ее основных параметров и электромагнит­ных нагрузок стремятся получить наивыгоднейшие значения КПД и коэффициента мощности при номинальной нагрузке. Однако эти значения связаны определенным образом с номи­нальной мощностью машины, поэтому чем меньше номинальная мощность электрической машины, тем меньше ее КПД и коэффициент мощности.

Требования, предъявляемые к электрическим микромашинам автоматических устройств. Электрические микромашины кроме общих технических требований должны также обеспечивать:

  1. высокую точность преобразования входного сигнала в выходной, например частоту вращения в выходное напряжение в тахогенераторах или управляющее напряжение в частоту вращения в исполнительных двигателях;
  2. стабильность выходных характеристик при изменении условий эксплуатации, например температуры окружающей среды;
  3. линейность характеристик при изменении управляющего сигнала и нагрузки;
  4. высокое быстродействие;
  5. широкий диапазон регулирования.

 

4. Принцип действия электрической машины и трансформатора

Электромагнитная схема однофазного двухобмоточного трансформатора состоит из двух обмоток (рис. 2.1), разме­щенных на замкнутом магнитопроводе, который выполнен из ферромагнитного материала. Применение ферромагнитного магнитопровода позволяет усилить электромагнитную связь между обмотками, т. е. уменьшить магнитное сопротивление контура, по которому проходит магнитный поток машины. Первичную обмотку 1 подключают к источнику переменного тока- электрической сети с напряжением u1Ко вторичной обмотке 2 присоединяют сопротивление нагрузки ZH.

Обмотку более высокого напряжения называют обмоткой высшего напряжения (ВН), а низкого напряжения — обмоткой низшего напряжения (НН). Начала и концы обмотки ВН обозначают буквами А и X; обмотки НН — буквами а и х.

При подключении к сети в первичной обмотке возникает переменный ток i1 , который создает переменный магнитный поток Ф, замыкающийся по магнитопроводу. Поток Ф индуцирует в обеих обмотках переменные ЭДС- е1 и е2, пропорциональные числам витков w1 и w2 соответствующей обмотки и скорости изменения потока dФ/dt.1,2-первичная и вторичная обмот­ки; 3 — магнитопровод. 

Таким образом, мгновенные значения ЭДС, индуцированные в каждой обмотке: е1 = - w1 dФ/dt;   е2= -w2dФ/dt. Следовательно, отношение мгновенных и действующих ЭДС в обмотках определяется выражением: E1/E2= e1/e2= w1/w2 (2.1) Если пренебречь падениями напряжения в обмотках тран­сформатора, которые обычно не превышают 3-5% от номи­нальных значений напряжений U1 и U2, и считать E1≈U l и Е2≈U2, то получим U1/U2≈w1/w2. (2.2) Следовательно, подбирая соответствующим образом числа витков обмоток, при заданном напряжении U1 можно получить желаемое напряжение U2. Если необходимо повысить вторичное напряжение, то число витков w2 берут больше числа w1; такой трансформатор называют повышающим. Если требуется уменьшить напряжение U2то число витков w2 берут мень­шим w1; такой трансформатор называют понижающим,

Отношение ЭДС ЕВН обмотки высшего напряжения к ЭДС ЕНН обмотки низшего напряжения (или отношение их чисел витков) называют коэффициентом трансформации: kЕВН/ЕНН = wВН/wНН(2.3).  Коэффициент всегда больше единицы.

В системах передачи и распределения энергии в ряде слу­чаев применяют трехобмоточные трансформаторы, а в устрой­ствах радиоэлектроники и автоматики — многообмоточные трансформаторы. В таких трансформаторах на магнитопроводе размещают три или большее число изолированных друг от друга обмоток, что дает возможность при питании одной из обмоток получать два или большее число различных напряжений (U2, U3, U4 и т.д.) для электроснабжения двух или большего числа групп потребителей. В трехобмоточных силовых трансформаторах различают обмотки высшего, низшего и среднего (СН) напряжений.

В трансформаторе преобразуются только напряжения и токи. Мощность же остается приблизительно постоянной (она несколько уменьшается из-за внутренних потерь энергии в трансформаторе). Следовательно, I1/I2≈ U2/U1≈ w2/w1. (2.4) При увеличении вторичного напряжения трансформатора в раз по сравнению с первичным, ток i2 во вторичной обмотке соответственно уменьшается в раз.

Трансформатор может работать только в цепях переменного тока. Если первичную обмотку трансформатора под­ключить к источнику постоянного тока, то в его магнитопроводе образуется магнитный поток, постоянный во времени по величине и направлению. Поэтому в первичной и вторичной обмотках в установившемся режиме не индуцируются ЭДС, а следовательно, не передается электрическая энергия из первичной цепи во вторичную. Такой режим опасен для трансформатора, так как из-за отсутствия ЭДС E1 первич­ной обмотке ток I1 = U1R1 весьма большой.

Важным свойством трансформатора является способность его преобразовывать нагрузочное сопротивление. Если к источнику переменного тока подключить сопротивление R через трансформатор с коэффициентом трансформации к, то для цепи источника R' P1/I12≈ P2/I12≈ I22R/I12≈ k2R(2.5) где Р1— мощность, потребляемая трансформатором от источ­ника переменного тока, Вт; Р2 = I22R≈ P1 — мощность, по­требляемая сопротивлением R от трансформатора.

Таким образом, трансформатор изменяет значение сопро­тивления R в k2 раз. Это свойство широко используют при разработке различных электрических схем для согласования сопротивлений нагрузки с внутренним сопротивлением источ­ников электрической энергии.

 

5. ОДНОФАЗНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР. НАЗНАЧЕНИЕ, ПРИНЦИП РАБОТЫ, УСТРОЙСТВО. КОЭФФИЦИЕНТ ТРАНСФОРМАЦИИ

Трансформаторами в электротехнике называют такие электротехнические устройства, в которых электрическая энергия переменного тока от одной неподвижной катушки из проводника передается другой неподвижной же катушке из проводника, не связанной с первой электрически.

Принцип действия трансформатора: Действие трансформатора заключается в следующем. При прохождении тока в первичной катушке  ею создается магнитное поле, силовые линии которого пронизывают не только создавшую их катушку, но частично и вторичную катушку. Все силовые линии замыкаются вокруг проводников катушки 1, но часть их  замыкаются также вокруг проводников катушки 2. Таким образом катушка 2 является магнитно связанной с катушкою 1 при посредстве магнитных силовых линий. Степень магнитной связи катушек1 и 2, при коаксиальном расположении их, зависит от расстояния между ними: чем дальше катушки друг от друга, тем меньше магнитная связь между ними, ибо тем меньше силовых линий катушки 1сцепляется с катушкою 2. Так как через катушку 1проходит, как мы предполагаем, однофазный переменный ток, т. е. ток, меняющийся во времени по какому-то закону, например по закону синуса, то и магнитное поле, им создаваемое, также будет меняться во времени по тому же закону.

В результате изменения тока в катушке 1 обе катушки 1 и 2 пронизываются магнитным потоком, непрерывно меняющим свою величину и свое направление. Согласно основному закону электромагнитной индукции при всяком изменении пронизывающего катушку магнитного потока в катушке индуктируется переменная электродвижущая сила. В нашем случае в катушке 1 индуктируется электродвижущая сила самоиндукции, а в катушке 2 индуктируется электродвижущая сила взаимоиндукции. Если концы катушки 2соединить с цепью приемников электрической энергии, то в этой цепи появится ток; следовательно приемники получат электрическую энергию. В то же время к катушке 1 от генератора направится энергия, почти равная энергии, отдаваемой в цепь катушкой 2. Таким образом электрическая энергия от одной катушки будет передаваться в цепь второй катушки, совершенно не связанной с первой катушкой гальванически (металлически). Средством передачи энергии в этом случае является только переменный магнитный поток.

Для того чтобы увеличить магнитную связь между первичной и вторичной обмотками и одновременно уменьшить магнитное сопротивление для прохождения магнитного потока, обмотки технических трансформаторов располагают на совершенно замкнутых железных сердечниках.

Отношение ЭДС ЕВН обмотки высшего напряжения к ЭДС ЕНН обмотки низшего напряжения (или отношение их чисел витков) называют коэффициентом трансформации: kЕВН/ЕНН = wВН/wНН

63