Устройство трансформатора:

Трансформатор представляет собой замкнутый магнитопровод на котором расположенны 2 или несколько обмоток.

Мегнитопровод собирают из отдельных листов магнотосталиизолированных друг от друга теплостойким лаком или специальной бумагой в электрически техническую сталь. Вводят примись кремния для уменьшения потерь на вихревые токи. Верхнюю часть магнитопровода называемую ярмом крепят после насадки на стержень катушек. Стержни и ярмы соединяют очень плотно, чтобы исключить воздушные зазоры на стыках, обмотки трансформаторов изготавливают из медного проводов.

19. Работа трансформатора основана на явлении взаимной индукции, которое- является следствием закона электромагнитной индукции.

Рассмотрим более подробную сущность процесса трансформации тока и напряжения. .

При подключении первичной обмотки трансформатора к сети переменного тока напряжением U₁ по обмотке начнет проходить ток , который создаст в магнитопроводе переменный магнитный по- ток Ф. Магнитный поток, пронизывая витки вторичной обмотки, индуцирует в ней ЭДС E₂, которую можно использовать для питания нагрузки.

Поскольку первичная и вторичная обмотки трансформатора пронизываются одним и тем же магнитным потоком Ф. выражения индуцируемых в обмотке ЭДС можно записать в виде

Отношение чисел витков обмоток трансформатора называют коэффициентом трансформатора.

Таким образом, коэффициент трансформации показывает, как относятся действующие значения ЭДС вторичной и первичной обмоток.

Следовательно, в любой момент времени отношение мгновенных значений ЭДС вторичной и первичной обмоток равно коэффициенту трансформации. Нетрудно понять, что это возможно только при полном совпадении по фазе ЭДС.

Если цепь вторичной обмотки трансформатора разомкнута (режим холостого хода), то напряжение на зажимах обмотки равно ее ЭДС, а напряжение источника питания почти полностью уравновешивается ЭДС первичной обмотки.

20. Режим холостого хода

Когда вторичные обмотки ни к чему не подключены (режим холостого хода), ЭДС индукции в первичной обмотке практически полностью компенсирует напряжение источника питания, поэтому ток через первичную обмотку невелик. Для трансформатора с сердечником из магнитомягкого материала (например, ферромагнитного материала, например, из трансформаторной стали) ток холостого хода характеризует величину потерь в сердечнике на вихревые токи и на гистерезис. Мощность потерь можно вычислить умножив ток холостого хода на напряжение, подаваемое на трансформатор.

Для трансформатора без ферромагнитного сердечника потери на перемагничивание отсутствуют, а ток холостого хода определяется сопротивлением индуктивности первичной обмотки, которое пропорционально частоте переменного тока и величине индуктивности.

Векторная диаграмма напряжений и токов в трансформаторе на холостом ходу при согласном включении обмоток приведена в ^[11] на рис.1.6 б).

Напряжение на вторичной обмотке в первом приближении определяется законом Фарадея

Режим короткого замыкания

В режиме короткого замыкания, на первичную обмотку трансформатора подается переменное напряжение небольшой величины, выводы вторичной обмотки соединяют накоротко. Величину напряжения на входе устанавливают такой, чтобы ток короткого замыкания равнялся номинальному (расчетному) току трансформатора. В таких условиях величина напряжения короткого замыкания характеризует потери в обмотках трансформатора, потери на омическом сопротивлении. Мощность потерь можно вычислить умножив напряжение короткого замыкания на ток короткого замыкания.

Данный режим широко используется в измерительных трансформаторах тока.

Режим с нагрузкой

При подключении нагрузки к вторичной обмотке во вторичной цепи возникает ток, создающий магнитный поток в магнитопроводе, направленный противоположно магнитному потоку, создаваемому первичной обмоткой. В результате в первичной цепи нарушается равенство ЭДС индукции и ЭДС источника питания, что приводит к увеличению тока в первичной обмотке до тех пор, пока магнитный поток не достигнет практически прежнего значения.

Схематично, процесс преобразования можно изобразить следующим образом:

Мгновенный магнитный поток в магнитопроводе трансформатора определяется интегралом по времени от мгновенного значения ЭДС в первичной обмотке и в случае синусоидального напряжения сдвинут по фазе на 90° по отношению к ЭДС. Наведённая во вторичных обмотках ЭДС пропорциональна первой производной от магнитного потока и для любой формы тока совпадает по фазе и форме с ЭДС в первичной обмотке. Векторная диаграмма напряжений и токов в трансформаторе с нагрузкой при согласном включении обмоток приведена в ^[11] на рис.1.6 в).

21. Схема построения магнитопровода трехфазного стержневого трансформатора показана на рис. 102, а. Три одинаковых одно­фазных трансформатора выполнены так, что их первичные и вто­ричные обмотки размещены на одном стержне сердечника, а другой стержень магнитопровода каждого трансформатора не имеет обмотки.

Трехфазные трансформаторы имеют три обмотки, которые соединены воедино.

21. 

Электрическая машина представляет собой электромеханическое устройство, предназначенное для преобразования либо механической энергии в электрическую (электрический генератор), либо электрической энергии в механическую (электрический двигатель).

Принцип действия электрических машин основан на использовании электромагнитной индукции и электромагнитных сил.

E=BlU

B – магнитная индукция;

l – длина активная;

U – скорость перемещения.

Любая электрическая машина имеет две основные части:

- статор;

- ротор.

Статор состоит из чугунной станины, в которой закреплен магнитопровод в виде полового цилиндра. Между станиной и сердечником обычно оставляют зазор, через который проходит охлаждающий воздух. Для уменьшения потерь на вихревые токи магнитопровод набирают из тонких листов электротехнической стали, изолированных друг от друга лаком. В пазы, вырезанные по внутренней окружности статора, укладывают обмотку. Обмотку в пазах статора закрепляют клиньями.

Ротор также набирают из тонких листов электротехнической стали. В пазах ротора размещают обмотку, которая может быть короткозамкнутой или фазной.

Устройство фазной обмотки ротора аналогично устройству обмотки статора. Концы фазной обмотки ротора соединяют с контактными кольцами и через щетки соединяют с регулировачными или пусковыми реостатами. Контактные кольца, изготвленные из латуни или меди, укрепляют на валу двигателя с помощью изолирующих прокладок. Щеткодержатель с угольными или медно-графильными щетками крепят на подшипниковом щите.

Если ротор вращается с частотой, равной частоте вращения магнитного поля (n₂=n₁), то такая частота называется сихронной.

Если ротор вращается с частотой не равной частоте вращения магнитного поля (n₂≠n₁), то такая частота называется асинхронной.