- •1. Трансформаторы
- •1.1. Назначение и области применения
- •1.2. Устройство и принцип действия однофазного трансформатора
- •1.3. Уравнения электрического и магнитного состояния
- •1.4. Потери энергии в трансформаторе
- •1.5. Опыт холостого хода (х.Х.)
- •1.6. Опыт короткого замыкания (к.З.)
- •1.7. Номинальная мощность трансформатора
- •1.8. Расчет кпд трансформатора по данным опытов х.Х. И к.З.
- •1.9. Трехфазные трансформаторы
- •1.10. Автотрансформаторы
- •1.11. Измерительные трансформаторы напряжения и тока. Схемы включения
- •2. Электрические машины
- •2.1 Двигатели постоянного тока, устройство и принцип действия
- •2.2. Двигатель постоянного тока независимого возбуждения (дпт-нв)
- •Характерные точки характеристик
- •2.2.1. Регулирование частоты вращения двигателя постоянного тока независимого возбуждения
- •2.2.2. Пуск двигателя постоянного тока независимого возбуждения
- •2.3. Двигатель постоянного тока последовательного возбуждения (дпт-пв)
- •2.4. Двигатели переменного тока
- •2.4.1. Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором
- •2.4.2. Трехфазный ад с фазным ротором
- •2.4.3. Пуск ад
- •2.4.4. Регулирование частоты вращения ад
- •2.4.5. Трехфазный синхронный двигатель
- •2.5. Выбор мощности двигателя
1. Трансформаторы
1.1. Назначение и области применения
Трансформаторомназывают статический электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования переменного напряжения одной величины в переменное напряжение другой величины.
Известно, что при передаче электрической энергии потери мощности в проводах определяются как:
, |
(1.1) |
где I – сила тока; RПР – сопротивление проводов линии. При этом, передаваемая полная мощность равна:
. |
(1.2) |
Из (1.2) видим, что одну и ту же мощность можно передать при различных соотношениях напряжения и тока в линии. С учетом выражения (1.1) можно сделать вывод, что с точки зрения снижения потерь в линии электропередачи, целесообразно электрическую энергию передавать при максимально возможном напряжении на линии и минимальным током. Поэтому, в месте производства электрической энергии переменное напряжение, поступающее с генератора (UГ < 30 кВ), с помощью трансформатора повышают до 220 ÷ 750 кВ, а в месте потребления энергии снова с помощью трансформатора снижают до требуемого потребителю напряжения 380/220 В.
Трансформаторы содержат большинство электрических приборов: источники питания различной мощности; компьютеры; осциллографы; теле-, радиопередатчики и приемники; блоки управления различными станками и промышленными установками; и т.д.
Выпускаются повышающие и понижающие трансформаторы размерами от единиц миллиметров до 10 и более метров, мощностью от милливатт до сотен мегаватт. Кроме так называемых силовых, различают измерительные, согласующие, разделительные трансформаторы. Они бывают низкочастотными и высокочастотными - рассчитанными на преобразование переменного напряжения частотой до десятков мегагерц; однофазными и многофазными; с обычными (медными или алюминиевыми) и сверхпроводящими обмотками, залитыми жидким азотом.
1.2. Устройство и принцип действия однофазного трансформатора
Устройство трансформатора схематично показано на рис. 1.1. На замкнутом магнитопроводе, собранном из листовой стали или навитом из стальной ленты, помещены две изолированные обмотки с числами витков w1 и w2. Обмотка, к зажимам которой подводится электрическая энергия, называется первичной; обмотка, на зажимы которой включаются потребители, называется вторичной.
Протекающий по первичной обмотке переменный ток (~ I1) вызывает появление в стальном магнитопроводе переменного магнитного потока Ф. Этот поток пронизывает обе обмотки и вызывает в каждой из них переменную ЭДС. Поэтому вторичная обмотка может рассматриваться как источник переменного напряжения. При замкнутом выключателе S, по вторичной цепи потечет ток (~ I2).
Трансформатор, изображенный на рис. 1.1, является двухобмоточным. При необходимости на магнитопроводе можно поместить несколько вторичных обмоток с различными числами витков и получить соответственно несколько различных вторичных напряжений. Такие трансформаторы называются многообмоточными.
Из принципа действия трансформатора ясно, что он может работать только на переменном токе, так как при постоянном магнитном потоке ЭДС в обмотках возникать не будут.