30. Потери напряжения в однофазном трансформаторе. Внешние характеристики и кпд

Внешней характеристикой трансформатора называют зависимость вторичного напряжения U₂ от тока нагрузки I₂ при заданном коэффициенте мощности нагрузки cosφ_н и номинальном первичном напряжении U_1ном. Ток I₂ задают не в абсолютных, а в относительных единицах β = I₂/I_2ном = I₁/I_1ном, где β – коэффициент загрузки трансформатора. Изменение напряжения на выходе трансформатора DU, %:

определяет вид внешней характеристики:

.

Внешние харак­теристики (а) и КПД трансформатора (б)

При активной и активно-индуктивной нагрузке наблюдается падение напряжения U₂ с ростом I₂, а для активно-емкостной нагрузки напряжение U₂ может расти с ростом I₂ .

КПД трансформатора

η =  = 1 – ,

где P₂ – активная мощность, потребляемая нагрузкой; P₁ – активная мощность, потребляемая трансформатором из сети; ∆P = ∆P_ст + ∆P_м – сумма мощностей потерь в стали сердечника и меди обмоток.

Для расчета η используют

.

Типичный ход кривой η(β) показан на рисунке. КПД максимален при b = .

31. Устройство и принцип действия асинхронного двигателя. Уравнения э.д.с., м.д.с. и токов. Вращающееся магнитное поле, создаваемое неподвижной обмоткой, используется в асинхронной машине, которая является машиной переменного тока. Статор 1 представляет собой цилиндр, составленный из листов электротехнической стали, листы имеют форму колец со штампованными пазами. В пазах 2 закладывается статорная обмотка. Выполняется она так, что при включении ее в сеть переменного в расточке статора (внутри

Рис. 37. Устройство асинхронной машины.

цилиндра) образуется магнитное поле, вращающееся вокруг оси статора с постоянной скоростью. Ротор 3 имеет вид цилиндра, набранного из круглых листов стали. У поверхности его вдоль образующих расположены проводники 4, составляющие обмотку ротора. Она не связана с внешней электрической сетью. Токи в ней возникают в результате того, что ротор при вращении отстает от вращающегося поля. Значение этих токов определяется скоростью вращения магнитного поля относительно ротора. Эта скорость оценивается понятием скольжения асинхронной машины:

s = (n_о - n)/n_о ,

где n_о - скорость вращения магнитного потока, или синхронная скорость, n - скорость вращения ротора, n = n_о (1 - s). Условием возникновения токов в роторе является неравенство скоростей n  n_о , ротор не может вращаться со скоростью, равной синхронной, поэтому и возникло название асинхронная («а» - отрицание).

Ротор выпускается как фазным, так и короткозамкнутым. Фазный ротор имеет трехфазную обмотку, выполненную подобно статорной, с тем же числом полюсов. Обмотка соединяется звездой или треугольником, три конца выводятся на три изолированных контактных кольца, вращающихся вместе с валом. Через щетки в ротор включается 3-фазный пусковой или регулировочный реостат, т.е. в каждую фазу вводится активное сопротивление. Асинхронные двигатели с фазным ротором применяются там, где требуется плавное регулирование скорости, а также при частых пусках двигателя под нагрузкой. Короткозамкнутый ротор проще, чем фазный. Отверстия вблизи наружной части каждого листа сердечника составляют продольные пазы, в которые заливается алюминий. Твердея, он образует продольные токопроводящие стержни. По обоим торцам отливаются алюминиевые кольца, замыкающие накоротко стержни. Полученная токопроводящая система называется беличьей клеткой. Двигатели с короткозамкнутым ротором наиболее просты, надежны и дешевы и наиболее распространены.

Электромагнитная мощность, передаваемая ротору вращающимся магнитным полем, равна:

Р_эм. = М_эм.  n_о /30 = М_эм. 2 f/р

М ≈ М_эм. = с Ф I₂ cos ψ₂ (н м), если Ф (вб), I (А) – уравнение м.д.с.

– уравнение э.д.с.

– уравнение токов.

Асинхронный трехфазный двигатель с фазным ротором состоит из неподвижной части-статора и подвижной-ротора. Статор включает в себя корпус, магнитопровод, обмотку; ротор- вал, магнитопровод, обмотку и кольца. Магнитопровод изготавливают из отдельных тонких пластин электротехнической стали и имеет пазы, в которые уложении три обмотки смещенные между собой на 120 градусов. Обмотки статора и ротора соединены как правило в звезду. Обмотка статора подсоединяется к сети, а обмотка ротора через щетки к реостату. При подключении статора к сети с напряжением U, по его обмоткам протекают синусоидальные токи I, благодаря чему создаётся магнитное поле. В результате пересечения этим полем обмоток ротора в них создаётся ЭДС и ток. Взаимодействие тока с магнитным полем приводит во вращение ротор.

Уравнение МДС: M = C*I*Ф