Материал: конспект электротехника

Магнитный поток Ф₂, создаваемый индуцированным во вторичной обмотке током I₂, направлен навстречу потоку Ф₁. Полный магнитный поток:

Ф=Ф₁-Ф₂

Отсюда следует, что токи I₁ и I₂ изменяются в противофазе, т.е. имеют сдвиг на 180°.

Ток I₁ в первичной обмотке в режиме нагрузки значительно больше тока холостого хода. Это следует из того, что полный магнитный поток в сердечнике должен быть в режиме нагрузки таким же, как и в режиме холостого хода, т.к. напряжение U₁ на первичной обмотке в обоих случаях одно и то же.

Это напряжение равно ЭДС источника переменного тока.

Т.к. магнитные потоки, пронизывающие обмотки пропорциональны числу витков n₁ и n₂:

для первичной обмотки:

e₁+e₂^инд=0

u₁=e₁=-e₁^инд=n₁(dФ/dt)

для вторичной обмотки:

u₂=I₂R_H=e₂^инд

u₂=-n₂(dФ/dt); u₂=-(n₂/n₁)u₁

Знак «-» означает, что напряжения U₁ и U₂ находятся в противофазе, как и токи I₁ и I₂ в обмотках.

Поэтому фазовый сдвиг φ₁ между напряжением U₁ и током I₁ в первичной обмотке равен фазовому сдвигу φ₂ между U₂ и I₂ во вторичной обмотке.

Если нагрузкой вторичной обмотки является активное сопротивление R_H, то φ₁=φ₂=0.

5.3 Трехфазные трансформаторы. Устройство и принцип действия.

Действие трансформатора основано на явлении взаимной индукции. Если первичную обмотку трансформатора включить в сеть источника переменного тока, то по ней будет протекать переменный ток, который создаст в сердечнике трансформатора переменный магнитный поток. Этот магнитный поток, пронизывая витки вторичной обмотки, будет индуктировать в ней электродвижущую силу ( ЭДС ). Если вторичную обмотку замкнуть на какой-либо приемник энергии, то под действием индуктируемой ЭДС по этой обмотке и через приемник энергии возьмусь протекать ток.

Одновременно в первичной обмотке также появится нагрузочный ток. Таковым образом, электрическая энергия, трансформируясь, передается из первичной сети во вторичную при напряжении, на которое рассчитан приемник энергии, включенный во вторичную сеть.

В целях улучшения магнитной связи меж первичной и вторичной обмотками их помещают на стальной магнитопровод. Обмотки изолируют как друг от друга, так и от магнитопровода. Обмотка более высокого напряжения называется обмоткой высшего напряжения ( ВН ), а обмотка более низкого напряжения - обмоткой низшего напряжения ( НН ). Обмотка, включенная в сеть источника электрической энергии, называется первичной; обмотка, от которой энергия подается к приемнику, - вторичной.

 Обычно напряжения первичной и вторичной обмоток неодинаковы. Если первичное напряжение меньше вторичного, трансформатор называется повышающим, если больше вторичного - понижающим. Любой трансформатор может быть использован и как повышающий, и как понижающий. Повышающие трансформаторы применяют для передачи электроэнергии на большие расстояния, а понижающие - для ее распределения меж потребителями.

В трехобмоточных трансформаторах на магнитопровод помещают три изолированные друг от друга обмотки. Таковой трансформатор, питаемый с стороны одной из обмоток, дает возможность получать два различных напряжения и снабжать электрической энергией две различные группы приемников. Кроме обмоток высшего и низшего напряжения трехобмоточный трансформатор имеет обмотку среднего напряжения ( СН ).

Трехфазные трансформаторы. Устройство. Номинальные данные трансформатора.

Трехфазные трансформаторы (рис а) мощностью в единицы и десятки кВ·А обычно выполняют с единой магнитной системой фаз. Основные схемы соединения обмоток фаз - звезда и треугольник. При схеме звезда (рис б) концы обмоток x, y, z соединяются в общую нулевую точку, начала a, b и c подсоединяют к внешней цепи. При схеме треугольник (рис в) поочередно соединяют начала и концы обмоток фаз.

5.4 Автотрансформаторы. Устройство. Принцип действия.

Автотрансформа́тор — вариант трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую, и имеют за счёт этого не только электромагнитную связь, но и электрическую. Обмотка автотрансформатора имеет несколько выводов (как минимум 3), подключаясь к которым, можно получать разные напряжения. Преимуществом автотрансформатора является более высокий КПД, поскольку лишь часть мощности подвергается преобразованию — это особенно существенно, когда входное и выходное напряжения отличаются незначительно. Недостатком является отсутствие электрической изоляции (гальванической развязки) между первичной и вторичной цепью. В промышленных сетях, где наличие заземления нулевого провода обязательно, этот фактор роли не играет, зато существенным является меньший расход стали для сердечника, меди для обмоток, меньший вес и габариты, и в итоге - меньшая стоимость.

         Регулирование напряжения осуществляется за счет изменения коэффициента трансформации. При перемещении угольной щетки по обмотке автотрансформатора изменяется коэффициент трансформации и, как следствие, действующее значение выходного напряжения. При коэффициенте трансформации, равном 1, вся электрическая энергия из сети передается в нагрузку гальванически.

         Электромагнитный узел изделия помещен в металлический корпус, обеспечивающий защиту от механических повреждений, повышенной загрязненности неизолированной дорожки обмотки и защищающий пользователя от высокого напряжения сети.

        Все модели автотрансформаторов снабжены шкалой поворота ручки регулятора, а однофазные модели TDGC2 - также и вольтметром, расположенным на корпусе изделия и показывающим действующее значение выходного напряжения.

5.6 Измерительные трансформаторы.

Служат для расширения пределов измерения приборов переменного тока, применяются измерительные трансформаторы напряжения и тока. Такие трансформаторы отделяют цепи высокого напряжения от измерительных цепей, что обеспечивает безопасность обслуживания приборов и упрощает изоляцию токоведущих частей. Включение измерительных трансформаторов позволяет пользоваться стандартными амперметрами с номинальным значением 5 или 1 А и вольтметрами с номинальным значением 100 В. Такие трансформаторы применяются также в цепях с защитным реле.

Измерительные трансформаторы необходимы для того, чтобы преобразовать измеряемую величину в величину, удобную для измерения. Мощность из первичной обмотки во вторичную передается двумя способами:

1)непосредственно через провода первичной обмотки

2)передается при помощи магнитного поля.

Недостатком автотрансформаторов является наличие гальванической связи между первичной и вторичной обмотками.

трансформатор напряжения

т рансформатор тока

6.1 Машины постоянного тока. Конструкция.

М ашины постоянного тока, которые могут работать как в режиме двигателя, так и генератора, обладают рядом преимуществ. При пуске двигателя создается большой пусковой момент. Поэтому такие двигатели широко применяются в качестве тяговых на электротранспорте. Широкие пределы и плавность регулирования скорости определяют применение двигателей постоянного тока в разнообразных системах автоматического управления.

Генераторы постоянного тока используются для питания различных силовых агрегатов (в частности, высококачественных сварочных аппаратов) Мощности машин постоянного тока самые различные: от нескольких ватт до десятков киловатт.

На транспорте используются двигатели с напряжением 550 В и мощностью 40-45 КВт (трамваи), с напряжением 1500 В и мощностью до 12000 КВт (электровозы). КПД в машинах постоянного тока тем выше, чем больше мощность. При мощности до 100 Вт КПД = 62%, при мощности до 100 КВт КПД достигает 91%. Недостатком машин постоянного тока является наличие щеточно-коллекторного узла, который является одним из самых ненадежных узлов машины. Рассмотрим устройство простейшей машины постоянного тока:

1 - полюсы, как правило, представляющие собой катушку с сердечником.

2 - якорь (или ротор) — вращающаяся часть.

3 - проводники в пазах якоря.Неподвижная часть, на которой укреплены полюсы, называется статором или индуктором. Индуктор служит для создания основного магнитного поля машины. ГН - геометрическая нейтраль, линия, проходящая посередине между смежными полюсами.

Важнейшей конструктивной особенностью машин

постоянного тока является наличие шеточно-коллекторного узла: 1 - щетка, 2 - пластина коллектора.

К пластинам коллектора подходят выводы отдельных секций якорной обмотки.

Щеточно-коллекторный узел осуществляет:

- скользящий контакт между неподвижными внешними выводами и вращающимися секциями якорной обмотки,

- выпрямление тока в режиме генератора.

- преобразование постоянного тока в переменный (инвертирование) в режиме двигателя.

Машины постоянного тока, как и многие другие электрические машины, являются обратимыми, т.е. одна и та же машина может работать как генератором, так и двигателем.