5.9 Изменение напряжения на зажимах трансформатора при изменении нагрузки. Внешняя характеристика трансформатора

При изменении комплексного сопротивления нагрузки и неизменном входном напряжении изменяются токи в обмотках и вторичное напряжение

Изменение напряжения ∆U₂- это разность действующего значения приведенного вторичного напряжения при холостом ходе и при заданном сопротивлении нагрузки.

При помощи геометрических построений на векторной диаграмме можно построить вектор (выполнить самостоятельно) и определить его величину

На рис. 5.7 показана зависимость ∆U=f(cosφ₂).

Рис. 5.7 Рис. 5.8

Как видно из рис. 5.7 наибольшее значение ∆U достигает при условии . В этом случае падение напряжения совпадает по фазе с напряжением U₁.

Внешняя характеристика трансформатора - это зависимость вторичного напряжения от тока нагрузки при и

при - коэффициент загрузки .

Внешнюю характеристику трансформатора можно описать выражением

На рис. 5.8 показана внешняя характеристика при активной и активно индуктивной нагрузке.

5. 10 Потери мощности. Кпд трансформатора

КПД трансформатора определяется отношением активной мощности нагрузки Р₂ к потребляемой активной мощности. В номинальном режиме при cosφ₂= 0,8 КПД очень высок и составляет 95-99%, увеличиваясь с увеличением мощности трансформатора. Потери мощности в трансформаторе определяются суммой потерь мощности в сердечнике и в обмотках.

При номинальном значении первичного напряжения , и тока I₁ мощность потерь в магнитопроводе и в обмотках практически равны активной мощности в опыте холостого хода и короткого замыкания.

Средство равенства

где ∆Р = Р_кэ+Р_хх

Тогда коэффициент полезного действия

КПД зависит от режима работы трансформатора: с изменением сопротивления нагрузки изменяются токи в обмотках и, следовательно, электрические потери. Магнитные потери остаются неизменными в любом режиме работы трансформатора. Потери мощности в проводах обмоток

k₃ - коэффициент загрузки трансформатора.

- мощность потерь в проводах при номинальных токах (определяется из опыта короткого замыкания).

Активная потребляемая мощность

Тогда

Стало быть КПД зависит от коэффициента загрузки и коэффициента мощности приемника . Максимально возможный КПД при заданном значении можно определить, приравняв производную от η по r₃ к нулю.

Получим η=η_max при

Рис. 5.9

6 Асинхронные машины

6.1 Устройство асинхронного двигателя

Асинхронная машина состоит из двух основных частей:

а) неподвижная часть - статор,

в) подвижная часть - ротор.

Сердечник статора и ротора собраны из листовой электротехнической стали, он покрыт изоляционным лаком. Сердечник статора 1 закреплен в корпусе. Сердечник ротора 2 закреплен на валу. На внутренней поверхности статора и на внешней поверхности ротора имеются пазы 3, в которых располагаются обмотки статора 4 и ротора 5. Обмотка статора делается обычно трехфазной и подключается к трехфазной системе.

Рис. 6.1

По конструктивному выполнению электрической обмотки ротора асинхронные двигатели подразделяются на два типа: двигатель с короткозамкнутым и с фазным ротором.

Рис. 6.2

Обмотка фазного ротора 1 выполнена аналогично статорной трехфазной. Концы всех обмоток соединены в одну точку, а начала выведены на контактные кольца 2, к которым подключены посредством щеток 3 регулировочные реостаты, с помощью которых можно управлять пусковым током в роторе и, кроме того, регулировать скорость вращения ротора. Обмотка короткозамкнутого ротора 1 выполняется путем заливки расплавленного алюминия в пазы магнитопровода, в торцах алюминиевые стержни замыкаются накоротко кольцами 2, образуя "беличью клетку". Воздушный зазор между статором и ротором везде одинаков и минимален. Короткозамкнутый ротор проще в изготовлении, чем фазный, не имеет скользящих контактов. Двигатели с короткозамкнутым ротором дешевле и надежнее, они наиболее распространены.