Elektrotehnika_i_elektronika_2008

2.3.2. Сварочные трансформаторы

Основным источником переменного тока используемым для сва-

рочных работ является,как правило; однофазный трансформатор. Трансформатор разделяет сварочную цепь и силовую цепь, понижает

напряжение сети до необходимого для'сварки значения, самостоя

тельно или 'в комплекте c дополнительными устройствами обеспечивает формирование требуемых внешних характеристик. и регулирование сварочного тока.. - . .. : . .

Конструкции сварочных трансформаторов весьма разнообразны.

в зависимости от способа регулирования тока 'их можно подразделить на две группы устройств ;' с механическим и электрическим

регулированием. В первую группу входят устройств, связанные c

205 Глава 2. Электромагнитные устройства и электрические машины

1

Трансформаторы в системах распределения электроэнергии называют силовыми. они имеют номинальную мощность от 10 кВ•А до .1 млн кВ•А. 1 .

В устройствах промышленной . электроники применяют силовые

трансформаторы малой мощности (1 ---1 ООО'•А) c несколькими вто-

ричными обмотками, предназначенными ддя питания изолирован-

ных друг от друга цепей.;Кроме того, в. этих устройствах использу

ют специальные импульсные и высокочастотные трансформаторы..

Свойство трансформации напряжений и токов используется так же в .измерительных трансформаторах. Включая амперметры или

вольтметры во вторичную цепь измерительных трансформаторов,

можно обезопасить обслуживающий персонал, так как эти цепи

имеют небольшие напряжения и 'хорошее заземление.

При сварочных работах, при использовании ручным электроинструментом c помощью трансформаторов можно снизить напряжение до безопасного' и технически оправданного уровня, что широ- ко применяют на практике. Во всех случаях используют важнейшее

свойство трансформаторов — возможность передачи энергии при от-

сутствии электрической связи между обмотками.

B большинстве случаев приходится иметь дело с силовыми трансформаторами, y которых токи и напряжения практически синусо-

идальны.

2.3.4. Технические (паспортные)

данные трансформатора

K паспортным данным трансформатора относятся следующие

величины: .

a) номинальное первичное напряжение U10; 2) напряжение

холостого кода вторичной обмотки U2x; 3) номинальная полная мощ-

ность s 0 ; 4) напряжение короткого замыкания (4. % выражаемое

в процентах; 5) мощность потерь холостого хода Р, ' и короткого за- мыкания Р,'; б) ток первичной обмотки при холостом ходе . трансформатора 4» %, выраженный в процентах номинального тока; габариты и масса трансформатора.

Номиналхное первичное напряжение указывает предельное до- пустимое действующее напряжение источника тпйтания. Превыше-

ние этого напряжения приводит,к непропорционально быстрому рос - ту тока, что вызывает дополнительный нагрев первичной обмотки. В паспорте дается напряжение на вторичной обмотке при холостом ходе, что позволяет вычислить коэффициент трансформации п = U1/ U2,'.

Кроме того, значение U2,' определяет класс; напряжения (номиналь-

ное напряжение) приемника энергии, которые могут быть подклю-

чены к трансформатору

Значения тока 11х % и активной мощности Р при холостом ходе

определяется качеством магнитопровода и гарантируется 'заводом-

изготовителем, Величина Р ЛРМ характеризует потери в магнито - ,

проводе, которые сохраняются теми же, как в режиме холостого

хода, так и при нагрузке. 'Значение 11 х % может составить доли или единицы процента y трансформаторов большой мощности (тысячи киловольтампер) или 'десятки процентов у. трансформаторов малой мощности (десятки вольтампер). Значение Р' = АР определяет мощнoсть потери в' обмотках трансформатора при номинальных токах в обмотках (при этих токах выполняют опыт короткого замыкания). При токах, больше номинальных, изоляции обмоток пере греваются, что сокращает срок службы трансформатора.

Номинальная мощность не только характеризует габариты трансформатора, но й позволяет определить его допустимую нагрузку. Но-

минальные токи трансформатора можно рассчитать c достаточной точностью из соотношения 'ном ` т И1ф.вомllф.ном `- т И2ф.ном I2ф.ном

(m -- число фаз трансформатора). .

По параметру, Ц' % можно определить изменение вторичного напряжения траисформатора при нагрузке. кроме того, величина Ц '

кого замыкания: . Указанные в .паспорте габариты и масса трансформатора необ-

ходимы для выбора способа его 'транспортировки и монтажа.

2.4. Асинхронные двигатели

Современные трехфазные асинхронные электродвигатели являются основными преобразователями электрической энергии в механическую и составляют основу электропривода большинства машин и механизмов, работающих во всех отраслях народного хозяйства, в том числе на втроительны х . площадках.

Об их роли в электроприводе говорит хотя бы то, что из всех вы-

. пускаемых в мире двигателей 90 % являются трехфазными асинхронными. Эти электрические машины потребляют до 70 % всей.

207 Глава 2. Электромагнитные устройства и электрические машины

вырабатываемой электроэнергии, на, их изготовление расходуется

значительное количество дефицитных материалов, обмоточной

меди, изоляции, электротехнической стали и др. В затратах . на обслуживание и ремонт всего установлённого в стране оборудования

более 5 % приходится на асинхронные двигатели: Поэтому правильный выбор двигателей, их грамотная эксплуатация и вы сококаче-

ственный ремонт играют важнейшую роль в деле экономии элект-

рической энергии., материальных и трудовых ресурсов.

2.4.1. M.Q. Доливо-Добровольский' — изобретатёль аcинхронныx двигателей

Имя .Мйкаила Осиповича ДоливоДобровольского (1862-1919) , круп-

неишего ученого-электротехника и замечательного конструктора, «великого инженера», как называли его со-

временники; принадлежит истории

техники, a вместе c тем и истории че -

ловеческой культуры. Прямые или

косвенные результаты его трудов об-

наруживаются в различных сферах

жизни и. деятельности людей.

М.О. Доливо-Добровольский родился 3 января 1862 г. в Петербурге в дворянской. семье. После переезда

;родителей в Одессу он окончил реaльное училище, a в 1880 г. поступил

в Рижский политехнический инсти - участие в стyденческих беспо-тут.За рядках в 1881 г. он бьгл исключен из вуза без права поступления в

высшие yчебные заведения Российской империи.

Поэтому. завершал образование Доливо-Добровольский в Дармштадтском высшем техническом училище, в котором была к этому времени создана первая в Германии кафедра электротехники и началось оборудование учебной электротехнической лаборатории.

B . 18.84 г. после окончания училища он был оставлен в нем для преподавательской работы и вел курс по практическому применению электричества. .

Вскоре Доливо-Добровольский' был приглашен в незадолго до

этого организованную в Германии электротехническую компанию

выдающего американского изобретателя и конструктора Томаса Аль-

вы Эдисона (впоследствии «Всеобщая компания электричества» АЕС) на должность шеф-электрика.

на предприятиях фирмы AEG ученый проработал всю свою

жизнь (c 1909 г. -- в должности директора этой фирмы), за исклю-

чением 1914-191`8 гг., когда он, как подданный России, был на вре - мя войны выслан за пределы Германии и должен был жить в Швейцарии. Там он тяжело заболел.

Первые работы M. Доливо-Добровольского была посвящены системам постоянного тока. B частности, им была впервые предло жена пусковая схема для двигателя параллельного возбуждения

(шунтового двигателя).

но самые важные его изобретения относятся к системам трехфазного переменного тока, разработкой которых занимались во второй половине ХIХ века многие ученые в различных странах мира (Ч. Бредли, Ф. Хазельвандер, H. Тёсла и др.). однако наибольших успехов здесь добился М.О. Доливо-Добровольский, сумевший при -

дать своим работам практический характер и по праву считающийся во всем мире основоположником трехфазной электротехники.

Ученым были c блеском решены задачи по созданию практичес-

ки всех элементов и устройств, входящих в трехфазные цепи:

a) трехфазного синхронного электромашинного генератора [42] (2,2 кВт 1888 г.), .создание которого открыло (по мнению специалистов Международной электротехнической конференции ^— МЭК, регулярно собирающейся для решения насущных электротехничес- •ких вопросов) новый, «современный» этап развития мировой электротехники. Сегодня такие генераторы вырабатывают электроэнер-

гию практически на всех промышленных электростанциях мира; б) трехфазных повышающих и. понижающих трансформаторов

(1890г.),которымиоснащенывсётрансформаторныеподстанции,

работающие . в системе электроснабжения всего мира; в) трехфазных Дальних линий электропередачи (ЛЭП) с высоки-.

ми деля того времени эксплуатационными характеристиками.

B 1891 г. начала работать первая ЛЭП от Лауфена до Франкфурта. Трехфазный синхронный генератор (230 кВт, 95 B) подавал на-

пряжение на трехфазный же трансформатор 95 B / 15000 В иг далее в 170-километровую .линию электропередачи (диаметр проводов д = 4 мм). B конце ее второй трансформатор понижал напряжение (15000 B / 65. В.) и обеспечивал электроэнергией мощный (100 кВт) электродвигатель водяного насоса фонтана и 1000 электрических ламп, фонтан подсвечивающих. Эта линия положила начало триумфу трехфазных систем и стала отправным пунктом начавшейся во всем мире электрификации;

г) схем включения электрооборудования звездой или треугольником; .

д} пусковых схем асинхронных двигателей (реостатной и авто- •трансформаторной) и устройств для их осуществления;

широчайшему использованию АД в народном хозяйстве. B это же время для устранения разнотипности АД приступили к созданию серий таких машин: ДАО, ДАО-2, И (разработка и выпуск завода «Электросила»), Т и МТ (разработка и выпуск ХЭМ3а). В 1930- 1931 гг, было налажено производство двигателей серии АТ, АМ (но-

минальная мощность Р н > 100 кВт), И 2 и АД (2н < 10 кВт), МА200 (' 2Н Р = 10т100 кВтJ, а в годы Великой Отечественной войны

выпускались асинхронные двигатели серий «Урал».

. Каждая из названных серий была достаточно хорошо спроектирована и находилась на уровне передовых для того времени образцов мирового электромашиностроения. Однако двигатели разрабатыва лись и производилась различными организациями и предприятия-- ми 'при недостаточной взаимной координации, поэтому конструкция электрических машин близких мощностей каждой из серий имела свои особенности. Это создавало большие трудности при производстве и, особенно, при замене и ремонте двигателей, так как при одной и той же мощности и частоте вращения двигатели разных серий имели разные присоединительные и установочные размеры, габариты, различную конструкцию корпуса, подшипниковых

щитов и т. п. .

Резко возраставшая энерговооруженность промышленности тре -

бовала все большего числа всевозможных модификаций двигателей,

способных работать в различных специфических для данной отрасли условиях. Причем и число таких модификаций в старых сериях было явно недостаточным. Все это привело к. необходимости создания эталонной для всей ' страны серии асинхронных машин, объединенных . общими конструктивными решениями й общей технологией, c широкой унифйацией различных узлов и деталей. Для этих машин предусматривалась единая шкала мощностей, габаритных, присоединительных и установочных размеров. .

Первая в мировой практике единая серия асинхронных двигате-

лей общего назначения, отвечавшая таким требованиям, была создана в 1946-1949 гг. Эта серия, заменявшая восемь существовавших ,

ранее, была названа единой серией А. Выпускались двигатели серии А

(мощностью 0,6 - 100 кВт) c 1952 г, в двух исполнениях: А (каплеза-

щищенное) и АО (закрытое обдуваемое). Для' машин мощностью ме-

нее 0,6 кВт предусматривалось'изготовление корпуса из алюминия.

(Аол). ,

Развитие электромашиностроения, появление новых электроизоляционных материалов и успехи в изучении электромагнитных и тепловых процессов в электрических машинах позволили в 1957- 1959 гг. создать следующую единую серию асинхронных двигателей того же диапазона мощностей - А2, значительно превосходившую

серию А по своим технико-экономическим и массо-габаритным по казателлм. ' , .

: Кроме повышенного КПД и cos ф, ,уменьшенной массы и размеров эта. серия обладала большей шкалой мощностей, a установочные