 |
|
Коэффициент полезного действия трансформатора
Как видно из последней формулы, величина КПД зависит от загрузки трансформатора. Кроме того, коэффициент полезного действия трансформатора тем больше, чем выше cosφ2. Максимальный коэффициент полезного действия трансформатора соответствует такой загрузке, при которой магнитные потери равны электрическим потерям:
Отсюда значение коэффициента загрузки, соответствующее максимальному КПД трансформатора, равно:
Обычно коэффициент полезного действия трансформатора имеет максимальное значение при β= 0,5 — 0,6. Тогда η= 0,98 — 0,99. Схема замещения для приведенного трансформатора. Приведенный трансформатор математически описывается уравнениями электрического состояния (2.8), (2.10) и уравнением токов (2.6б). В соответствии с этими уравнениями построена схема замещения трансформатора (рис. 2.9). 
На схеме R1 и 
соответственно — активное сопротивление и сопротивление рассеяния первичной обмотки; 
и 
— приведенные активное сопротивление и сопротивление рассеяния вторичной обмотки; 
и 
—активное и реактивное сопротивление ветви холостого хода. Мощность потерь в сопротивлении при токе 
эквивалентна потерям в магнитопроводе, т.е. 
– эквивалентное реактивное сопротивление. Падение напряжения на ветви холостого хода с комплексным сопротивлением 
при токе 
равно ЭДС 
и 
трансформатора. Упрощеннаясхема замещения.
Параметры схемы замещения трансформатора экспериментально найти трудно. Если пренебречь током холостого хода из-за его малости, то получим так называемую упрощенную схему замещения (рис. 2.10), где 
и 
называются сопротивлениями короткого замыкания
и 
24 Измерительный трансформатор - электрический трансформатор для контроля напряжения, тока или фазы сигнала первичной цепи. Измерительный трансформатор рассчитывается таким образом, чтобы оказывать минимальное влияние на измеряемую (первичную) цепь; минимизировать искажения пропорции и фазы измеряемого сигнала в измерительной (вторичной) цепи. Для измерения переменного напряжения в сетях высокого напряжения его предварительно понижают до необходимого уровня: (обычно до 100В) при помощи трансформатора напряжения. Ко вторичной обмотке измерительного трансформатора напряжения присоединяют вольтметры, ваттметры и приборы автоматического управления. Сопротивление нагрузки вторичной обмотки измерительного трансформатора напряжения должно быть меньше некоторого нормированного значения. Сам измерительный трансформатор напряжения должен быть спроектирован таким образом, чтобы его вторичное приведенное напряжение при изменении нагрузки от холостого хода до номинального значения изменялось как можно меньше. Устройство измерительного трансформатора напряжения подобно устройству силового трансформатора небольшой мощности. Первичную обмотку измерительного трансформатора напряжения с большим числом витков включают в сеть, напряжение в которой измеряют или контролируют. Вторичная обмотка с меньшим числом витков замыкается на прибор с большим сопротивлением. Таким прибором может быть вольтметр, параллельная обмотка ваттметра, счетчика или какого-либо иного измерительного прибора или реле. По отношению к из-мерительному прибору вторичное напряжение должно совпадать по фазе с первичным, что достигается соответствующим соединением вторичной обмотки измерительного трансформатора напряжения с прибором. Это необходимо при измерении мощности и энергии. Сопротивление вольтметров, параллельных обмоток ваттметров, счетчиков и других измерительных приборов и реле сравнительно велико (составляет тысячи ом). Поэтому ток в цепи вторичной обмотки измерительного трансформатора напряжения весьма мал и режим работы его близок к режиму холостого хода силового трансформатора. Так как при малых токах в обмотках трансформатора падения напряжения в сопротивлениях этих обмоток также малы, напряжения на зажимах первичной и вторичной обмоток практически равны э. д. с, а отношение этих напряжений равно коэффициенту трансформации.
25 Основные типы двигателей 
Трехфазный асинхронный двигатель состоит из неподвижного статора и ротора. Три обмотки размещены в пазах на внутренней стороне сердечника статора асинхронного двигателя. Обмотка же ротора асинхронного двигателя не имеет электрического соединения с сетью и с обмоткой статора. Начало и концы фаз обмоток статора присоединяют к зажимам в коробке выводов по схеме звезда или треугольник. Асинхронные двигатели в основном различаются устройством ротора, который бывает двух типов: фазный или короткозамкнутый. Обмотка короткозамкнутого ротора асинхронного двигателя выполняется на цилиндре из медных стержней и называется "беличьей клеткой". Торцевые концы стержней замыкают металлическими кольцами. Пакет ротора набирают из электротехнической стали. В двигателях меньшей мощности стержни заливают алюминием. Фазный ротор и статор имеют трехфазную обмотку. Фазы обмотки соединяют звездой или треугольником и ее свободные концы выводят на изолированные контактные кольца.
Получение вращающегося магнитного поля
Обмотка статора асинхронного двигателя в виде трех катушек уложена в пазы расположенные под углом в 120 градусов. Начало и конца катушек обозначаются соответственно буквами A, B, C и X,Y,Z. При подаче на катушки трехфазного напряжения в них установятся токи Ia, Ib, Ic и катушки создадут собственное переменное магнитное поле. Ток в любой катушке положительный, когда он направлен от начала к ее концу и отрицательный при обратном направлении. Векторы намагничивающей силы совпадают с осями катушек, а их величина определяется значениями токов, направление результирующего вектора совпадает с осью катушки. Вектор результирующей намагничивающей силы поворачивается на 120 градусов сохраняя величину совпадает с осью соответствующей катушки. Таким образом за период, результирующее магнитное поле статора совершает оборот с неизменной скоростью. Работа трехфазного асинхронного двигателя основана на взаимодействии вращающегося магнитного поля с токами наводимыми в проводниках ротора. Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя. Совокупность моментов созданных отдельными проводниками образует результирующий вращающий момент двигателя, возникает электромагнитная пара сил, которая стремится повернуть ротор в направлении движения электромагнитного поля статора. Ротор приходит во вращение приобретает определенную скорость, магнитное поле и ротор вращаются с разными скоростями или асинхронно. Применительно к асинхронным двигателям, скорость вращения ротора всегда меньше скорости вращения магнитного поля статора. Пуск асинхронных двигателей. В асинхронных двигателях с большим моментом инерции необходимо увеличение вращающего момента с одновременным ограничением пусковых токов - для этих целей применяют двигатели с фазным ротором. Для увеличения начального пускового момента в схему ротора включают трехфазный реостат. В начале пуска он введен полностью, пусковой ток при этом уменьшается. При работе реостат полностью выведен. Для пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором применяют три схемы: с реактивной катушкой, с автотрансформатором и с переключением со звезды на треугольник. Рубильник последовательно соединяет реактивную катушку и статор двигателя. Когда скорость ротора приблизится к номинальной, замыкается рубильник, он закорачивает катушка и статор переключаются на полное напряжение сети. При автотрансформаторном пуске по мере разгона двигателя, автотрансформатор переводится в рабочее положение, в котором на статор подается полное напряжение сети. Пуск асинхронного двигателя с предварительным включением обмотки статора звездой и последующим переключением ее на треугольник дает трехкратное уменьшение тока. Изменение частоты вращения ротора трехфазного асинхронного двигателя. Параллельные обмотки двух фаз образуют одну пару полюсов сдвинутые в пространстве на 120 градусов. Последовательное соединение обмоток образует две пары полюсов, что дает возможность уменьшить скорость вращения в два раза. Для регулирования скорости вращения ротора изменением частоты тока используют отдельный источник тока или преобразователь энергии с регулируемой частотой выполненный на тиристорах. Способы торможения двигателей. При торможении противовключением меняются два провода соединяющих трехфазную сеть с обмотками статора, изменяя при этом направление движения магнитного поля машины. При этом наступает режим электромагнитного тормоза. Для динамического торможения обмотка статора отключается от трехфазной сети и включается в сеть постоянного тока. Неподвижное поле статора заставляет ротор быстро останавливаться. Асинхронные двигатели нашли широкое применение в промышленности. В строительных механизмах, на металлообрабатывающих станках, в кузнечно-прессовом оборудовании, в силовых приводах прокатных станов, в радиолокационных станциях и многих других отраслях.
26
При включении обмоток статора в трехфазную сеть вокруг них возникает вращающееся магнитное поле. Скорость вращения магнитного поля статора называется синхронной и рассчитывается по формуле: n1 = 60f1/ р, где f1 - частота тока в обмотках статора, р - число пар полюсов магнитного поля статора. Для получения вращающегося магнитного поля должно выполняться два условия:- обмотки статора должны быть смещены друг относительно друга в пространстве;- токи в обмотках должны быть смещены по фазе друг относительно друга. Направление вращения магнитного поля статора зависит от порядка чередования фаз. Чтобы изменить направление вращения, необходимо поменять местами любые две фазы Вращающееся магнитное поле статора пересекает обмотки ротора и наводит в них ЭДС взаимоиндукции. Так как обмотка ротора замкнута, то в ней будут протекать токи. Взаимодействие этих токов с магнитным полем статора создает на роторе электромагнитные силы FЭМ, направление которых определяется по правилу левой руки. Эти силы стремятся повернуть ротор в направлении вращения МП статора. Совокупность сил создает электромагнитный момент М, приводящий ротор во вращение со скоростью n2 (рис.5.26). Частота вращения n2 называется асинхронной. Относительное отставание ротора от магнитного поля статора называется скольжением: .
27 Основные уравнения асинхронного двигателя
Напряжение U1, приложенное к фазе обмотки статора, уравновешивается основной ЭДС E1, ЭДС рассеяния и падением напряжения на активном сопротивлении обмотки статора:
В роторной обмотке аналогичное уравнение будет иметь вид:
Но так как роторная обмотка замкнута, то напряжение U2=0, и если учесть еще, что E2s=SE2 и x2s=Sx2 , то уравнение можно переписать в виде:
Уравнение токов асинхронного двигателя повторяет аналогичное уравнение трансформатора:
где
28 Вращающий момент асинхронного двигателя
Вращающий момент в асинхронном двигателе создается взаимодействием тока ротора с магнитным полем машины. Вращающий момент математически можно выразить через электромагнитную мощность машины:
где w1=2pn1/60 — угловая частота вращения поля. В свою очередь, n1=f160/Р, тогда
Подставим в формулу M1 выражение Рэм=Рэ2/S и, разделив на 9,81, получим:
