Измерительные трансформаторы напряжения.

По устройству подобен силовому трансформатору.

Номинальное напряжение вторичной обмотки – 100 В.

Работает в режиме холостого хода.

Z₁ I₁  0; Z₂ I₂  0.

U₁ ≈ E, U₂ ≈ E₂.

Измеряемое напряжение U₁ = n U₂.

Измерительные трансформаторы тока.

Первичная обмотка имеет 1-2 витка, трансформатор работает в режиме короткого замыкания.

Номинальный ток вторичной обмотки – 5 А.

В уравнении намагничивающих сил

I₁₀w₁ = I₁w₁ + I₂ w₂

составляющая I₁₀w₁  0.

Тогда

I₁ = I₂ w₂ / w₁ = I₂ / n.

Сварочные трансформаторы

Требования к сварочному трансформатору:

1. Напряжение холостого хода  не ниже 65–70 В (для розжига электрической дуги).

2. При нагрузке напряжение должно снизиться до 25–30 В, чтобы сварочный ток оставался почти постоянным.

3. Конструкция  должна обеспечивать плавное регулирование сварочного тока в широких пределах.

Устройство сварочного агрегата:

 однофазный трансформатор 380…220 / 65…70 В,

 индукционный регулятор тока (дроссель).

Напряжение на дуге:

.

Регулирование сварочного тока  изменением воздушного зазора δ.

Номинальные токи  100, 350, 500 и 700 А, наиболее употребительны трансформаторы на 350 и 500 А с пределами регулирования тока 100-500 А и 150-700 А.

42.Устройство и принцип действия машины постоянного тока. Уравнение электрического равновесия.

Электрические машины предназначены для преобразования механической энергии в электрическую и обратно. В первом случае электрические машины называют генераторами, во втором – двигателями.

Машина постоянного тока (генератор, двигатель) состоит из двух основных частей: статор – неподвижный электромагнит, создающий основное магнитное поле машины; ротор – вращающаяся часть машины. Ротор вместе с заложенной в его пазах обмоткой называется якорем.

Статор состоит из станины и главных полюсов. На сердечнике главных полюсов расположена обмотка возбуждения. Полюс заканчивается полюсным наконечником, распределяющим магнитный поток в воздушном зазоре. К обмотке возбуждения подводится постоянный ток. Возникающий магнитный поток идет через сердечник северного полюса, воздушный зазор, сердечник якоря, воздушный зазор к сердечнику южного полюса и через ярмо статора (станину) возвращается к северному полюсу.

Якорь  вращающаяся часть машины – состоит из сердечника, обмотки якоря и коллектора. Сердечник якоря набран из лакированных пластин электротехнической стали толщиной 0,5 мм (для уменьшения потерь на вихревые токи). В пазы сердечника закладываются проводники обмотки якоря.

Коллектор – полый цилиндр из отдельных медных пластин, изолированных друг от друга и от вала. К пластинам коллектора припаяны проводники обмотки якоря. По коллектору скользят щетки, закрепленные в щеткодержателях. Коллектор играет роль механического переключателя обмоток при изменении знака ЭДС в витке из одной параллельной ветви в другую. В генераторе таким образом коллектор превращает переменные ЭДС отдельных витков в постоянное напряжение на щетках.

На сердечнике якоря размещена обмотка, состоящая из четырех витков, соединенных последовательно и образующих замкнутый контур. Начало одного и конец следующего витка подсоединены к одной и той же пластине коллектора. Щетки на коллекторе делят обмотку на две параллельные ветви, верхнюю и нижнюю. В каждой ветви последовательно соединены два витка.

Принцип действия машины постоянного тока основан на явлениях:

электромагнитной индукции  при движении проводника в магнитном поле в нем наводится ЭДС E = B I v;

электромагнитной силы  на проводник с током в магнитном поле действует сила Ампера F = B I l.

К объяснению принципа работы машины постоянного тока б) схема замещения обмотки; в) направление электромагнитных сил в витках.

При вращении якоря наружные (активные) стороны витков пересекают магнитные силовые линии и в них, согласно закону электромагнитной индукции, возбуждается синусоидальная ЭДС. Результирующая ЭДС ветви при вращении якоря равна сумме мгновенных значений ЭДС тех двух витков, которые окажутся в этот момент времени в одной ветви:

e_РЕЗ = e₁ + e₂.

В одной ветви находятся витки только с одинаковым направлением ЭДС. Когда в первом витке ЭДС е₁ получит отрицательное направление, виток перейдет в нижнюю ветвь, а на его место, перейдет виток с ЭДС e₃, которая будет иметь положительное направление.

Результирующая ЭДС e_рез, постоянна по направлению, но несколько изменяется по величине (пульсирует). При большом количестве витков и пластин коллектора пульсации уменьшаются и напряжение на щетках практически постоянное.

Токи верхней и нижней ветвей, складываясь, образуют ток якоря. В общем случае при числе пар ветвей а ток в якоре

I_Я = 2a I.

Начало укладки двухслойной барабанной петлевой обмотки в пазы якоря четырехполюсной машины.

Каждый виток обмотки состоит из двух заложенных в пазах сердечника активных сторон l и l', имеющих лобовые соединения. ЭДС витка будет наибольшей, если к проводнику, лежащему под северным полюсом, присоединить проводник, лежащий под южным полюсом. В этом случае при обходе витка ЭДС активных проводников складываются. ЭДС обмотки равна ЭДС отдельной параллельной ветви.

Полюсное деление  длина окружности якоря, приходящаяся на один, полюс:

где D – диаметр окружности сердечника якоря;

2р – число полюсов машины.

Шаг обмотки  это ширина витка y₁. Обмотка, у которой шаг y₁ = , называется диаметральной. ЭДС витка будет иметь максимальное значение в том случае, если его ширина у₁ равна полюсному делению .

Один или несколько последовательно соединенных витков образуют секцию. Секции обмотки соединяются между собой последовательно, т. е. начало следующей секции присоединяется к концу предыдущей. В месте соединения секций делается отпайка к коллекторной пластине.

В зависимости от способа соединения отдельных секций различают два типа обмотки: петлевую и волновую.

Петлевая обмотка. Чтобы присоединить следующую секцию обмотки, можно вернуться под исходный полюс. Секции, уложенные под одной парой полюсов, образуют замкнутую обмотку. Щетки делят ее на две параллельные ветви. Количество обмоток равно числу пар полюсов р, а число параллельных ветвей всей обмотки равно числу пар полюсов:

2a = 2p.