Методичні вказівки до 2.4
Трифазний трансформатор можна скласти, використовуючи три однофазних трансформатори. Однак на практиці застосовуються спеціально виготовлені трифазні трансформатори з плоскою магнітною системою. При вивченні цього розділу варто звернути увагу на вплив конструкції магнітопровода трансформатора на його роботу в режимі холостого ходу і під навантаженням.
Трансформатор – нелінійний елемент, тому він є генератором вищих гармонік, що присутні в струмі, у потоці та у ЕРС. Однак при різних способах з'єднання обмоток вищі гармонійні більш помітно виявляються або в струмі первинної (або вторинної) обмотки, або в потоці. Необхідно уважно розглянути вплив способу з'єднання обмоток і конструкції магнітопровода трансформатора на форму результивних кривих струму холостого ходу, потоку і ЕРС.
Велике значення в трифазних трансформаторах має група з'єднання обмоток, що визначає фазу вторинної лінійної напруги щодо лінійної напруги первинної обмотки. Група з'єднання трансформатора залежить від ряду обставин, однак визначним є маркування затискачів вторинної обмотки при відповідному позначенні затискачів первинної обмотки.
При вивченні паралельної роботи трансформаторів варто засвоїти умови, які необхідно виконати при їхньому вмиканні на паралельну роботу, а також розглянути відхилення від цих умов на практиці. Зокрема, необхідно чітко виділяти випадки появи зрівнювального струму й оцінити його вплив на навантажувальну здатність паралельно умімкнених трансформаторів.
2.5 Спеціальні трансформатори
Автотрансформатори. Схеми, рівняння напруг і векторні діаграми автотрансформаторів. Співвідношення між потужностями автотрансформатора і звичайного трансформатора. Конструктивні особливості автотрансформаторів у порівнянні зі звичайними трансформаторами. Області застосування автотрансформаторів.
Регулювання напруги трансформаторів. Схеми регулювання напруги трансформатора під навантаженням і з відключенням від мережі.
Багатообмотковий трансформатор. Основні рівняння напруг трьохобмоткового трансформатора; заступні схеми. Змінення вторинних напруг. Співвідношення між потужностями обмоток. Області застосування. Багатообмоткові трансформатори малої потужності, розміщення обмоток. Векторна діаграма.
Трансформатори спеціального призначення: перетворення числа фаз, частоти, для випрямних пристроїв, пік-трансформатори.
[I, с.I83-199, 220-230; 2, с.57-60, 71-75, 84-94].
Методичні вказівки до 2.5
Перелік спеціальних трансформаторів великий. Одні з них, залишаючись трансформаторами, працюють у специфічних режимах, їхня конструкція відповідає умовам цих режимів (вимірювальні, грубні, зварювальні). В інших трансформаторах заздалегідь змінена конструкція, що забезпечує їм нові якості і можливості (автотрансформатор, трьохобмотковий трансформатор, регульований трансформатор). У третіх трансформаторах найбільш характерні ті властивості, що у звичайних випадках були другорядними (пік-трансформатори, помножувателі частоти, магнітні підсилювачі).
При вивченні автотрансформаторів потрібно звернути увагу на його схему і здатність передавати споживану потужність у виді двох складових: потужностей електричної й електромагнітної (або розрахункової). Розрахункова потужність автотрансформатора менше повної (чи прохідної) і визначається коефіцієнтом вигідності:
,
де Ка - коефіцієнт трансформації автотрансформатора.
При вивченні конструкції, принципу роботи перемикаючих пристроїв і конструктивних особливостей трансформаторів при регулюванні напруги під навантаженням (РПН) варто звернути увагу на те, що регулювання може бути східчастим і плавним, подовжнім (зміна значення напруги) і поперечним (зміна фази напруги). Більш складну фізичну роботу трьохобмоткових трансформаторів
доцільно вивчати з використанням різницевих рівнянь і заступних схем. Аналіз векторних діаграм дозволяє наочно представити вплив навантаження кожної з обмоток на вторинні напруги.
2.6 Загальні питання теорії машин змінного струму
Основні елементи конструкції машин змінного струму, ЕРС провідника, витка, котушки, фази. Коефіцієнти скорочення і розподілу. Обмотковий коефіцієнт. Способи зменшення вищих гармонік у кривої ЕРС.
МРС трифазних і двуфазних обмоток. Утворення обертового магнітного поля. Швидкості обертання магнітних полів для основної і несинхронної гармонік. Зображення обертових МРС за допомою просторово-тимчасового вектора.
Принцип утворення і класифікація обмоток статора. Петльові і хвильові обмотки. Одношарові і двошарові обмотки. Обмотки мікромашин підвищеної точності.
[I, с.27-32, 68-89, 253-258; 2. с.97-136; 3, с. 18-22,112-131].
Методичні вказівки до 2.5
Вивчення процесів наведення ЕРС зв'язано з розглядом способів утворення обмоток і їхніх конструкцій. Значення і форма кривої ЕРС залежать від типу обмотки і значною мірою визначаються коефіцієнтами розподілу і скорочення обмотки.
При вивченні обмоток важливо засвоїти основну термінологію: активний провідник, виток, секція (котушка), котушкова група. Ширина секції (крок) повинна бути приблизно дорівнювати полюсному діленню. Петльові і хвильові обмотки відрізняються числом витків у секції, перетином проводу і способом з'єднання секцій між собою. Двошарові обмотки дозволяють скоротити крок, спростити технологію виготовлення і забезпечити необхідну надійність конструкції.
Під час вивчення ЕМ змінного струму необхідно пам'ятати про тимчасову і просторову зміну електромагнітних хвиль. У реальних машин ці хвилі, як правило, носять несинусоїдальний характер і можуть описані сумою основних і вищих гармонійних складових. В електричних машинах мають місце пульсуючі (у фізиці - стоячі) і обертові (у фізиці - що біжать) хвилі. Варто звернути увагу на те, як тісно вони між собою зв'язані і взаємообумовлені.
В усіх трифазних машин змінного струму використовується обертове магнітне поле. Необхідно засвоїти спосіб утворення обертового магнітного поля за допомогою полів, нерухомих у просторі, але змінних у часі. Обертове магнітне поле статора індукує в обмотці ротора ЕРС, яка у замкнутій обмотці ротора створює струм, що утворить МРС ротора, яка обертається синхронно з полем статора (тому МРС статора і ротора нерухомі відносно один одного).