3.6. Вопросы для самопроверки и контроля знаний

1. Как классифицируются двигатели постоянного тока по способу возбуждения ?

2. Изобразить энергетическую диаграмму ДПТ параллельного возбуждения.

3. Запишите уравнение равновесия моментов ДПТ и поясните суть его составляющих.

4. Какие свойства оценивают регулировочные характеристики ДПТ ?

5. Какие свойства оценивают пусковые характеристики ДПТ ?

6. Изобразите схему включения ДПТ параллельного возбуждения.

7. Покажите характеристику коэффициента полезного действия ДПТ параллельного возбуждения.

8. Запишите аналитическое выражение и покажите графическое изображение механической характеристики ДПТ параллельного возбуждения.

9. Как изменяется механическая характеристика ДПТ параллельного возбуждения при включении дополнительного сопротивления в цепь якоря ?

10. Изобразите схему включения ДПТ последовательного возбуждения.

11. Изобразите схему включения ДПТ смешанного возбуждения.

12. Запишите аналитическое выражение и покажите графическое изображение механической характеристики ДПТ последовательного возбуждения.

13. Как изменяется механическая характеристика ДПТ последовательного возбуждения при включении дополнительного сопротивления в цепь якоря ?

14. Изобразите на графике механическую характеристику ДПТ смешанного возбуждения.

15. Чем опасен обрыв обмотки возбуждения в ДПТ параллельного возбуждения ?

16. Чем опасна работа ДПТ последовательного возбуждения при сбросе нагрузки ?

Глава 4. Судовые трансформаторы

4.1. Устройство и принцип действия трансформатора

4.1.1. Классификация и устройство трансформаторов

Трансформатором называется статический электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования электрической энер­гии переменного тока одного напряжения в электрическую энергию другого напряжения при неизменной частоте.

Трансформатор, как правило, состоит из стального замкнутого магнитопровода (сердечника) и двух или нескольких изолированных друг от друга обмоток, размещенных на сердечнике и электрически между собой не связанных (исключение составляют автотрансформа­торы), клеммного щитка и корпуса (бака). Силовые трансформаторы мощностью свыше 20 кВ·А могут иметь масляное охлаждение, при котором сердечник с обмотками располагается в масляном баке.

Рисунок 4.1 – Устройство трансформатора

Рисунок 4.1 – Устройство трансформатора

По типу магнитопровода различают стержневые (рисунок 4.1, а) и броневые (рисунок 4.1, 6) трансформаторы. Часть сердечника, которая соединяет между собой стержни и служит для замыкания магнитной цепи, называют ярмом. Пространство, ограниченное замкнутым сердечником и служащее для размещения обмотки, называют окном. Сердечник набирается (шихтуется) из изолированных листов специальной трансформаторной (электротехнической) стали толщиной 0,35 или 0,5 мм с малыми удельными потерями на гистерезис. Шихтовка сердечника позволяет в значительной степени уменьшить потери от вихревых токов.

По числу фаз трансформаторы делятся на однофазные, трехфазные и многофазные. В свою очередь однофазные трансформаторы могут быть двух- или многообмоточными.

Обмотки судового трансформатора изготовляются из медного провода круглого или прямоугольного поперечного сечения. По способу расположения на стержнях различают концентрические (рисунок 4.1, а) и чередующиеся обмотки (рисунок 4.1, б).

Обмотки, к которым энергия подводится от сети, называются первичными, другие, к которым подключаются потребители, называются вторичными. Аналогично все величины (число витков, напряжение, ток, мощность и др.), относящиеся к соответствующим обмоткам, называют первичными или вторичными и обозначают символами с цифрами (соответственно W₁, U₁, I₁, P₁ или W₂, U₂, I₂, P₂ и др.)

Если вторичное напряжение меньше первичного, то трансформатор называется понижающим, если больше - повышающим. При концентрической форме обмоток ближе к стержню располагают обмотки низкого напряжения (НН), затем - обмотки высокого напряжения (ВН) (рисунок.4.I, а). По назначению трансформаторы разделяют на силовые и на специальные - сварочные, измерительные и т.п.

Все судовые трансформаторы имеют воздушное охлаждение и по исполнению делятся на водозащищенные (мощностью от 0,25 до 4,0 кВ·А при частоте 50 Гц и мощностью от 0,25 до 10 кВ·А при частоте 400 Гц), брызгозащищенные (от 6,3 до 100 кВ·А при 50 Гц и от 16 до 100 кВ·А при 400 Гц) и открытые (без защитного бака). К последним относятся однофазные трансформаторы мощностью 0,26, 0,63 и 1,0 кВ·А.

Защитный бак выполняют сварным из листовой стали. У трансформаторов водозащищенного исполнения он имеет цилиндрическую форму, у брызгозащищенного - прямоугольную. В баке предусмотрены сальники ввода кабелей и лапы для крепления трансформатора. На корпусе бака прикреплен заводской щиток, на котором приведены следующие данные:

- завод-изготовитель, год выпуска и заводской номер трансформатора;

- тип трансформатора;

- номинальная мощность, в киловольт-амперах, число фаз, номинальное напряжение обмоток при холостом ходе, частота тока;

- схема и группа соединения обмоток трансформатора, которые необходимы для правильного включения трансформаторов на параллельную работу;

- напряжение короткого замыкания U_к% (в процентах от номинального напряжения), КПД при номинальной нагрузке, полная масса, исполнение корпуса, номинальные токи обмоток;

- расположение контактных зажимов, их обозначение и прин­ципиальная схема соединения обмоток.

4.1.2. Принцип действия трансформатора

В основу работы трансформатора положен принцип электромагнитного взаимодействия двух или, в общем случае, любого числа контуров (обмоток), неподвижных друг относительно друга. Количественно это взаимодействие определяется уравнением

, (4.1)

где e - мгновенное значение индуктируемой в контуре ЭДС; ψ- потокосцепление; w - число витков контура; Φ - магнитный поток взаимной индукции.

Принципиальная схема простейшего однофазного двухобмоточного трансформатора приведена на рисунке 4.2. Работает он следующим образом. При подключении первичной обмотки с числом витков w₁ к сети переменного тока с синусоидальным напряжением u₁ в обмотке возникает ток i₀, называемый током холостого хода и создающий магнитодвижущую силу (МДС) F₀ = i₀w₁, под действием которой по сердечнику замыкается синусоидально изменяющийся во времени магнитный поток Φ₀. Этот поток называют основным магнитным потоком, или магнитным потоком взаимоиндукции.